当今太阳能行业，硅片的加工是指将硅块切割成肯定厚度的硅片。硅块的切割重要以钢线推动沙浆切割为主。沙浆有悬浮液和碳化硅构成。

在硅片加工中，需求有钢线、沙浆、导轮参加，同时还要满意钢线高速转移、沙浆不断地流在钢线来结尾硅片的切割。

详细切割历程：具备肯定张力的钢线在导轮的推动下水准高速转移，沙浆不断地流在钢线上，具备黏稠性的悬浮液能够带领碳化硅附着在转移的钢线上。跟着硅块的降落，钢线带领碳化硅对硅块实行切割。

1媒介

行业遍及应用经由热轧工艺表面平滑的钢线，推动沙浆对硅块实行切割，由于惯例钢线的表面的较量平滑，带领沙浆的才略较低，需求更多的沙浆才华结尾硅片的切割。

其它金刚石钢线切割硅片曾经在部份公司着手实验，当今并未产生批量的应用的金刚石钢线替代惯例的钢线，应用冷却液替代悬浮液，并省去碳化硅，从实质上齐备有液体切割改成金刚石颗粒的固体切割。

应用金刚石钢线对硅块实行切割，金刚石钢线的表面附着有金刚石颗粒，金刚石的莫氏硬度10，硅的莫氏硬度为6.5，金刚石轻易对硅实行切割。切割历程中应用冷却液来冷却金刚石对硅块摩掠历程中产生的热量。

应用惯例钢线对硅块实行切割，该技巧成为行业较量老练的技巧，然则该技巧存在肯定的瑕玷。

由于钢线的表面较量平滑，带领沙浆的才略较量弱，钢线对硅片的切割才略较差，为了满意切割功效，需求更多的沙浆来参加切割，如许致使切割需求应用更长的功夫，会增多切割的成本；

此外惯例钢线的切割速率、做事台的挪移速率和沙浆的流量都较量低，做事效率较低，成本较高。

金刚石钢线切割硅片，切割速率较量快，存在的不够，由于当今没有较量般配的切割工艺，在切割硅片历程中会致使硅片表面浮现锯痕，切割后的硅粉轻易残留在切割做战上，不易实行算帐，且用金刚线切割中由于切割速率快，钢线易断，成本较高。

2组织线构成

组织线的构成囊括直径D为0.1mm-0.15mm的钢线1，钢线1外貌面镀有一层抗氧化层4，抗氧化层4为黄铜合金层，钢线的材质为高碳钢，这类高碳钢的碳含量为0.75%-0.9%，硫、磷的含量小于0.02%；所述钢线外貌面设有螺旋形突出2，螺旋形凸2起可于是矩形罗纹、梯形罗纹，等等。

螺旋形突出2为矩形罗纹，在钢线轴断面上，矩形罗纹的宽度为0.10mm-0.20mm，罗纹槽根间距为0.05mm-0.08mm，罗纹深度为0.05mm-0.08mm。

螺旋形突出上设有三条小凹槽3，小凹槽3沿螺旋形突出2方位环绕，小凹槽3断面为矩形，小凹槽3的宽度为0.01mm-0.02mm，深度为0.mm-0.02mm，相邻小凹槽3间的小突出5的宽度为0.03mm-0.04mm。

螺旋形突出上设有小凹槽，小凹槽沿螺旋形突出方位环绕。

小凹槽为三条，小凹槽断面为矩形；所述小凹槽的宽度为0.01mm-0.02mm，深度为0.mm-0.02mm，相邻小凹槽间的小突出的宽度为0.03mm-0.04mm。

抗氧化层为黄铜合金层，钢线的材质为高碳钢，碳含量为0.75%-0.9%，硫、磷含量小于0.02%。

图1

图2

图1是本办法中所述组织线履行例2的组织示用意，图2是图1的剖视示用意。

图中：1.钢线；2.螺旋形突出；3.小凹槽；4.抗氧化层；5.小突出；D.直径。

3组织线的制备办法

组织线的制备囊括下列环节：

（1）对盘条表面实行板滞除锈解决，盘条的材质为高碳钢，碳含量为0.75%-0.9%，硫、磷含量小于0.02%；

（2）将上述板滞除锈解决后的盘条实行化学表面铁锈解决，再水洗、烘干。此中化学除锈是将经板滞除锈解决后的盘条置于H2SO4浓度为(±20)g/L，Fe2+浓度为25-50g/L的电解液中，20℃-45℃下，通入24-36V直流电源，15-30分钟，至盘条表面铁锈解决竣工；

（3）加热，拉丝，制成半制品钢线，经由表面解决的盘条在℃-℃加热，拉丝机以6-8m/s的拉丝速率，拉制成直径为0.8mm-1.2mm的半制品钢线；

（4）热解决消除应力，将半制品钢线放在℃-℃恒温箱中，实行5-10分钟热解决消除应力；

（5）加热，经由定型孔模具，拉丝机实行扭转拉丝，制成切割用钢线，定型孔模具为内孔直径与钢线直径相等的圆环，圆环的内孔面轴向设有能产生螺旋形突出的缺口，优选的，缺口的外貌面处还设有能产生小凹槽的内突出。将消除应力的半制品钢线在℃-℃加热，拉丝机以8-12m/s的线速率和40-60rad/s的角速率实行转移，经由定型孔模具，拉制成直径为0.1mm-0.15mm的切割用钢线；

（6）对切割用钢线外貌面电镀抗氧化层（黄铜合金层），水洗。

4组织线切割硅块办法

组织线切割硅块囊括下列环节：

（1）配制沙浆并注入浆料缸，在切割历程中，遵循硅块有用切割长度增加沙浆；配制沙浆，应用的回收碳化硅用量为40％-％，应用的回收悬浮液的用量为40％-％，把沙浆的密度调制为1.-1.kg/L；切割历程中，增加沙浆的增加比例为0.-0.3L/mm，mm为硅块有用切割长度，沙浆的增加量=硅块有用切割长度×沙浆的增加比例；

（2）采用导轮，使导轮的槽口与钢线般配，钢线的直径采用um或um，导轮的槽口采用um、um、um、um，应用直径为um的钢线般配槽口是um或um的导轮，应用直径为um的钢线般配槽口是um或um的导轮；

（3）工艺参数的设定：

钢线的切割速率设定为12-14m/s；做事台挪移速率-um/min；沙浆的流量-kg/min，沙浆的温度为18-25℃；

（4）着手切割，切割历程中钢线的张力为：当钢线直径为um时，放线轴张力为20-23N，收线轴张力为19-21N；当钢线直径为um时，放线轴张力为21-24N，收线轴张力为19-22N；所述（4）中切割历程中的回砂温度≦40℃，钢线线弓≦7㎜；

（5）切割完结，实行冷却掏出硅片，切割好的硅片实行冷却，冷却功夫为3-10min。冷却完结后，设定做事台的飞腾速率30-mm/min，钢线设定速率0.4-0.6m/s，将钢线从切割好的硅片中掏出。[]所述组织线的直径D为0.1mm-0.15mm，所述螺旋形突出为矩形罗纹，在钢线轴断面上，矩形罗纹的宽度为0.10mm-0.20mm，罗纹槽根间距为0.05mm-0.08mm，罗纹深度为0.05mm-0.08mm。

5组织线切割硅块办法的长处

采纳上述技巧计划所产生的有利功效在于：

功效一：本办法的做事台的速率能够抵达um/min，比拟以前的um/min擢升18%，钢线的最大切割速率能够抵达14m/s，与采纳惯例钢线切割硅片的办法比拟，做事效率大大擢升，切割硅片所需求的功夫下降；

功效二：本办法沙浆的革新量下降，应用回收碳化硅和回收悬浮液的比例能够抵达％，沙浆增加比例由本来的0.3L/mm下降到当今的0.L/mm，沙浆的密度由本来的1.-1.kg/L下降到当今的1.-1.kg/L，沙浆的密度和沙浆增加比例都比采纳平凡钢线切割硅片的办法低，大大下降临盆成本；

功效三：本办法的um的组织线般配um槽距的导轮临盆的硅片的碎片比平凡钢线切割较少，次品率大大下降；

功效四：由于组织线的携砂才略好，沙浆的最大流量可达kg/min，比拟平凡钢线沙浆的流量kg/min，沙浆流量大幅增多，硅块的切割速率响应放慢，切割硅片的表面较量平坦，硅片的制品率大大擢升；

功效五：与采纳金刚石钢线切割硅片的办法比拟，切割的硅片表面平滑，钢线不易断，且沙浆成本比金刚石低，于是归纳下降了硅片的切割成本。

6组织线切割硅块工艺设定

（1）首先将配制好的沙浆注入到浆料缸，为了更好的下降临盆的成本，碳化硅应用回收碳化硅的用量为40％-％，悬浮液应用回收悬浮液的用量为40％-％，应用碳化硅和悬浮液，遵照1:1的比例实行着手建设，尔后再实行微调将末了沙浆的密度调制1.-1.kg/L,沙浆的增加比例为0.-0.3L/mm，沙浆的增加量=硅块有用切割长度×沙浆的增加比例；

（2）采用槽距适合的导轮与钢线实行般配应用，组织钢线的直径um、um，导轮的槽距um、um、um、um，应用直径为um的组织线般配槽距是um、um的导轮，应用直径为um的组织线般配槽距是um、um的导轮；

（3）工艺参数的设定[]在硅片加工中，需求有钢线、沙浆、导轮参加，同时还要满意钢线高速转移、沙浆不断地流在钢线来结尾硅片的切割。

a.钢线的切割速率设定为12-14m/s

切割比例是指钢线从机床设定的原点着手到切割完结所经由的一切历程的某个阶段；

b.钢线的张力

钢线从放线轴出来经由张力臂予以肯定的张力，尔后经由一系列滑轮外衣环绕到导轮编织线网，对硅块实行切割，切割后的钢线经由另一系列滑轮外衣回到收线轴。具备肯定张力的钢线才华对硅块实行切割，张力过小，不能带领充满沙浆参加切割；张力太大，轻易致使钢线的断裂；[]钢线从放线轴引出，需求肯定张力，参加切割后的钢线经由磨削后会变细，需求的张力会减小，不同型号的钢线的张力建设下列表：

c.做事台速率

硅块被停止在做事台上，做事台高低挪移能够推动硅块的高低挪移。做事台的速率巨细能够直接反响切割效率；

做事台的挪移速率-um/min

d.沙浆流量和温度

沙浆在切割历程中，起到重要的磨削效用，沙浆流量的巨细直接影响硅片的切割功效；

沙浆的流量-kg/min

沙浆的温度18-25℃。

（4）着手切割，将硅块停止在切割机的做事台上，将组织线环绕在切割机的导轮上，设定好工艺参数，启动切割机，做事台推动硅块向组织线接近，同时导轮高速转移，推动组织线高速转移，对硅片实行切割。切割历程中考察回砂温度和钢线线弓境况，回砂温度不得高于40℃，钢线线弓不得大于7mm。

（5）切割完结后取片：

切割完结后，首先考察钢线是不是齐备将硅片实行切割。

如没有齐备实行切割，再继承实行2-5min的切割，直到肯定齐备切割完结。翻开沙浆，流量设定在-kg/min，对切割好的硅片实行冷却，寻常冷却3-10min；冷却完结后，设定做事台的飞腾速率30-mm/min，钢线设定速率0.4-0.6m/s，着手将钢线从切割好的硅片中掏出。

7组织线切割硅块对成本的影响

硅块切割中所用的沙浆重要由碳化硅和悬浮液构成，在硅块的切割加工中，沙浆的成本占了50％以上，于是把持沙浆的用量成为下降成本的要害成分。

在切割历程中，并排的钢线在活动中将切割用的沙浆带入硅块切割裂缝，经由沙浆与硅块的冲突抵达切割方针，本办法中采纳组织线替代平凡钢线实行切割，如许的组织线在平面空间内沿轴向方位有停止的方位改变，这些平面空间的改变使组织线产生崎岖不平的地区，这些地区能够大幅的增多对沙浆的带领才略，并经由组织线的切割速率和张力的调动、做事台的挪移速率和沙浆流量的调动，经由应用回收沙浆和调动沙浆的密度，抵达切割速率快、次品率低、切割功效好，有用下降了硅块切割的归纳成本。

下降成本的有利功效下列：

功效一：擢升切割效率，有用增多板滞的操纵率，下降板滞折旧均派，下降成本。

本办法的做事台的速率能够抵达um/min，比拟以前的um/min擢升18%，钢线的最大切割速率能够抵达14m/s，与采纳惯例钢线切割硅片的办法比拟，做事效率大大擢升，切割硅片所需求的功夫下降；

由于组织线的携砂才略好，沙浆的最大流量可达kg/min，比拟平凡钢线沙浆的流量kg/min，沙浆流量大幅增多，硅块的切割速率响应放慢，切割硅片的表面较量平坦，硅片的制品率大大擢升，下降成本；

功效二：下降沙浆革新量，下降沙浆成本。

本办法中沙浆的革新量下降，应用回收碳化硅和回收悬浮液的比例能够抵达％，沙浆增加比例由本来的0.3L/mm下降到当今的0.L/mm，沙浆的密度由本来的1.-1.kg/L下降到当今的1.-1.kg/L，沙浆的密度和沙浆增加比例都比采纳平凡钢线切割硅片的办法低，大大下降临盆成本；

功效三：下降钢线应用量，下降钢线成本。

本办法应用的um的组织线般配um槽距的导轮临盆的硅片的碎片比平凡钢线切割较少，次品率大大下降，直接增多收益，下降成本；

功效四：擢升制品的出材率，下降成本。

与采纳金刚石钢线切割硅片的办法比拟，切割的硅片表面平滑，钢线不易断，且沙浆成本比金刚石低，于是归纳下降了硅片的切割成本。

8归纳

本办法与平凡钢线切割比拟，擢升硅片切割速率、钢线切割速率、做事台速率、沙浆流量都有很大的擢升，其工艺般配性好，硅片表面的切割功效大大擢升；

在擢升做事效率的同时，大大下降沙浆的革新量，下降了硅片切割的成本；与采纳金刚石钢线切割硅片的办法比拟，由于金刚石成本昂贵且应用中钢线易断，响应成本高，本办法归纳下降了硅片的切割成本。

本办法应用组织线替代平凡钢线对硅块实行切割，经由应用本办法中的硅片切割办法，能够大大擢升切割速率的同时，下降沙浆的革新量，同时切割出更多的硅片，归纳下降硅片的切割成。

采纳该组织线切割硅块所产生的有利功效在于：该组织线大大擢升了切割硅块时所带领的沙浆量，缩小了沙浆的应用量和钢线的磨损环境，擢升了做事台的切割速率，下降了硅块表面锯痕的产生，同时缩小了硅块表面厚度差错题目的产生，擢升了硅块切割原料，进而下降了硅块切割成本；

钢线外貌面镀有抗氧化层能够有用避免钢线被氧化，避免钢线直接与硅块来往，伸长了钢线的应用寿命；钢线在环绕历程中不会浮现压线景象；小凹槽的计算便于钢线在切割硅块历程中盛放一些磨削下来的硅粉，避免因硅粉混入浆估中而影响碳化硅的切割才略。

根源：《光能》杂志

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