论金刚线切割硅片技术的前景
5 金钢线的优势
（1）切割效率高：切割效率高降低了设备厂房及一切折旧、单片人工加工成本；
（2）单片成本低：金钢线替代了传统砂浆的切割的碳化硅、悬浮液、钢线，对比三项来说，根据砂浆使用结构线加线回收砂浆系统的单片控制在0.65元算比较前沿的，但不是每一家都可以达到这个程度，金钢线的电镀线切割基本持平，树脂金钢线还可以下潜1毛钱；
（3）品质受控：A、从品质管控来说，砂、线、液是是必须分三家供应商，如果在加上二级、三级供应商的话，三项辅材需要设置要达到6-12家，相对金钢线将砂、线综合了，供应商的减少也减少辅料波动性，只需管控一家即可；B、切割过程中的断线，是影响良品率的一大杀手。金刚线的母线采购单价是高于普通直拉钢线几倍的价格，对于直拉钢线的品质要求也要更高，需要经过多次上砂和清洗和修磨工艺；C、金钢线的制造过程，需要经过多道金钢线拉力机的测试，并设立三道品质检验，分别从母线检测、一次成品检测、二次成品检测、需对每卷线都会有一份相应可追溯性检测报告，对表面镀层上砂颗粒数量、破断拉力、突出量等一系列数据进行检测；D、金钢线品质的性能，另外还需要是大量建立实际切割数据基础上，在提供给客户应用之前，现具有规模的金钢线厂家都会添加1台或者多台金钢线多线切割。建议一个具有可示范性、可复制的前沿技术推广应用的生产测试部门，对每批次钢线进行切割和前沿技术的摸索，经过了品质检验和实际生产的测试双向检测；E、金钢线的生产是完全建立数据跟踪系统，对于每卷线数据做到具有可追溯性，这也将品质把控更提高了一步；
（4）硅耗降低：因以固结的方式可以参与有效切割的金刚石较多，镀层要比砂浆的混合体要小，刀缝损失也更少，生产加工过程成本的降低；
（5）环保：在现中国的时代，工厂对于环保的认知还是太低了，砂浆的COD达到几十万，而金钢线切割液经过纯水稀释加切割液COD在200-1000，对于污水的处理也将大大提升；
（6）潜在利于硅粉的回收再利用、回炉再利用，现在还在探索阶段。
论金刚线切割硅片技术 的前景 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
论金刚线切割硅片技术的前景 如今又一个崭新的金刚线切片技术崛起于光伏硅片切割行业。 树脂金刚线切割硅片的技术与切割钢丝切割硅片技术相比，最主要的优势体现在这四个方面：（1）树脂金刚线切割过程造成的损伤层在4- 7um，电镀金刚线是8-10 um，砂浆是11-15um，有利于切割的薄片化,提高出品率硅耗的降低；（2）切割效率的提升，提升3个百分点；（3）损伤层薄，增加了硅片强度,刻蚀后表面均匀,有利于提高转换效率；（4）与传统切割方法相比,没有废浆料的产生，环境保护水平大大提高。 在未来的几年，金刚线切片技术的推进将会影响多晶、单晶市场份额。金钢线和砂浆切割的基本区别，金钢线是将金刚石采用粘接和电镀的方式固定在直拉钢线上进行高速往返切削，而砂浆的切割方式是游离式的切割模式，靠悬浮液的悬浮碳化硅，再通过线网的带动，进行磨削切割。 1 金钢线基本情况介绍及分类 金钢线现主要分为两大类型，分别为树脂金钢线和电镀金钢线两种，另外还有钎焊等待商业化技术。电镀金钢线和树脂金钢线的差异：（1）金刚石颗粒固定方式的差异；（2）成品金钢线后破断力的差异；（3）成品线径的差异。 2 金钢线提升切割效率的原因 金钢线的切割效率能够较游离碳化硅切割提高，分为下面几个方面：（1）固结方式：也就是带来金刚石参与磨削的切割更多，同时也减
少了磨料之间的相互磨损现象；（2）金刚石硬度高：金钢石的耐磨损性强，都将大大延长金钢线的使用寿命；（3）切割线速度高：金刚石与硅片接触面积增大，金刚线又将能承受高线速度带来的其他不良，从而发挥高切割速度的优势。 传统砂浆的利用钢丝的快速运动将含磨料的液体带入到工件切缝中，产生切削作用。在切割过程中，碳化硅被冲刷下来，唯有持续进行滚动磨削，而减少切割效率。碳化硅的硬度9.5（莫氏），而金刚石硬度在10（莫氏）。金钢线切割线速度基本在15m/s，我们正常切割的砂浆线速度基本在9-11.5m/s。而若金钢线再做突破的话，就应该是要更硬，同时兼有更好的自锐性（多晶金刚石），更稳定的固结方式，更快的线速度。 3 金钢线的断线率低的原因分析 （1）首先我们应该排除非钢线质量问题导致的断线，比如设备故障、人员操作、耗材的更换、工艺的更变等几个方面。单从钢线的品质来说，金钢线母线的钢材型号和普通砂浆切割使用的直拉钢线钢材型号是存在一定差异之处的。从每公里采购单价高于普通的砂浆直拉钢线，价格也即决定了品质的差异。相对普通砂浆的直拉钢线加强了卷绕度破断张力杂质含量控制等一些关键性参数； （2）同时在制线过程中，需经过多个张力轮（固定张力做卷绕运行的装置）多次检验，减少切割过程中断线率低的一点也在于此； （3）金钢线的切割不会对金钢线进行损伤，根据实际切割检测来看，钢线长度600mm约2100片左右的钢线磨损之后，磨损量在5um，
科技成果——太阳能硅片电磨削多线切割技术及装备 技术开发单位南京航空航天大学 技术简介 太阳能硅片多线切割机是一种大型、复杂、精密的核心光伏制造装备，长期依赖进口。目前，国外已能采用多线切割的方法生产出面积较大而又较薄的硅片(300mm×300mm)，但由于仍属于非刚性切割，在切割过程中切割线必然产生变形从而不断产生瞬间的冲击作用，要使目前的大尺寸硅片厚度和切割损耗进一步降低，实现低成本高效切割，技术难度相当大。 因此针对现阶段国内外晶硅太阳能电池的制造技术瓶颈，寻求解决降低成本和提高光电转换效率的有效方法和途径，2009年，技术开发单位基于硅片磨削/电解多线切割原理，发明一种低宏观切削力、少机械损伤的太阳能硅片电磨削多线切割新方法。 从太阳能级晶硅表面能带结构、载流子扩散方式及磨料滚动切割特性入手，掌握了硅片的机械磨削复合微区电化学钝化（或腐蚀）材料去除和绒面形成机制，建立了全新的太阳能硅片高效低成本加工体系。采用较低电导率的水性切削液，外加低压连续（或脉冲）直流电源，基于机械磨削和电解复合加工原理，降低宏观切削力，实现大尺寸超薄硅片的磨削/电解复合多线切割，从而满足光伏产业的生产工艺需求。 目前采用该技术较传统游离磨料多线切割效率提高一倍以上，与固结磨料多线切割效率相当，且表面完整性优于单独采用游离（或固
结）磨料的传统多线切割方法；采用常规制作工艺，研制成功的太阳能多晶硅电池片平均光电转换效率达到17.5%。 为应用与推广上述技术，已在现有主流游离磨料多线切割设备上进行工艺验证和参数优化，并与国内外耗材厂家合作，开展相关的耗材如切割线、磨料使用等关键工艺技术的研发，为高效低成本太阳能硅片的规模化生产奠定坚实的基础。 该项目实施后，与现有多线切割技术相比，切割线、磨料及切削液等耗材成本将降低20%以上；此外，将为国产新型多线切割设备的研制及国内现有近8000台进口多线切割设备的升级换代提供借鉴经验。 技术指标 针对太阳能电池市场现状，以8寸多晶硅片（电阻率0.5-5Ω·cm）为例，拟达到的主要技术指标如下： 切片厚度：190±15μm 硅片总厚度误差：＜20μm 切缝宽度：小于180μm 切割速度：大于0.5mm/min 良品率：提高5%以上 光电转换效率：提高0.3-0.5% 技术特点 （1）加工原理的创新 在现有多线切割技术基础上，发明了一种硅片的磨削/电解复合
金刚线切割产业化应用研讨会
硅片的金刚线切割及硅粉的回收利用
江西赛维LDK太阳能高科技有限公司 章金兵 2014/04/22
一、金刚线切割基本配置 一、
? 切割设备及参数
项目/Item
最大工件尺寸/Max workpiece size 工作台速度/Table speed 钢线最高线速/Wire speed 新线进给速度/Wire feed speed 钢线往返次数/Wire running reciprocation cycle 钢线张力设定范围/Wire tension control range
参数/Parameter □156mm×L300mm×2pcs 0.75mm/min Max 900m/min Max 30m/min Max 3 cycles/min 10~25N Max 50km Max 50km Capacity:300L
金刚线切割机
ＴＷ－３２０Ｃ型
新线储线量/New wire length 旧线储线量/Take up wire length 加工液缸/Slurry tank ‐1‐
? 金刚石线及其参数
电镀金刚石线(日本厂家）
树脂金刚石线（国内厂家）
（线径φ0.140mm‐胚线φ0.120mm‐金刚石粒度12～25um) （线径φ0.140mm‐胚线φ0.115mm‐金刚石粒度10～20um)
应用于单晶硅片切割
应用于多晶硅片切割
我司自2011年开始进行金刚石线相关技术研究，涉及单晶和多晶的 金刚石线切割及冷却液研制、切割硅粉回收等领域。
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硅片是半导体和光伏领域的主要生产材料。硅片多线切割技术是目前世界上比较先进的硅片加工技术，它不同于传统的刀锯片、砂轮片等切割方式，也不同于先进的激光切割和内圆切割，它的原理是通过一根高速运动的钢线带动附着在钢丝上的切割刃料对硅棒进行摩擦，从而达到切割效果。在整个过程中，钢线通过十几个导线轮的引导，在主线辊上形成一张线网，而待加工工件通过工作台的下降实现工件的进给。硅片多线切割技术与其他技术相比有：效率高，产能高，精度高等优点。是目前采用最广泛的硅片切割技术。 多线切割技术是硅加工行业、太阳能光伏行业内的标志性革新，它替代了原有的内圆切割设备，所切晶片与内圆切片工艺相比具有弯曲度（BOW）、翘曲度（WARP）小，平行度（TAPER）好，总厚度公差（TTA）离散性小，刃口切割损耗小，表面损伤层浅，晶片表面粗糙度小等等诸多优点。 太阳能硅片的线切割机理就是机器导轮在高速运转中带动钢线，从而由钢线将聚乙二醇和碳化硅微粉混合的砂浆送到切割区，在钢线的高速运转中与压在线网上的工件连续发生摩擦完成切割的过程。 在整个切割过程中，对硅片的质量以及成品率起主要作用的是切割液的粘度、碳化硅微粉的粒型及粒度、砂浆的粘度、砂浆的流量、钢线的速度、钢线的张力以及工件的进给速度等。 一、切割液（PEG）的粘度 由于在整个切割过程中，碳化硅微粉是悬浮在切割液上而通过钢线进行切割的，所以切割液主要起悬浮和冷却的作用。 1、切割液的粘度是碳化硅微粉悬浮的重要保证。由于不同的机器开发设计的系统思维不同，因而对砂浆的粘度也不同，即要求切割液的粘度也有不同。例如瑞士线切割机要求切割液的粘度不低于55，而NTC要求22-25，安永则低至18。只有符合机器要求的切割标准的粘度，才能在切割的过程中保证碳化硅微粉的均匀悬浮分布以及砂浆稳定地通过砂浆管道随钢线进入切割区。
硅片多线切割技术详解 太阳能光伏网 2012-4-9 硅片是半导体和光伏领域的主要生产材料。硅片多线切割技术是目前世界上比较先进的硅片加工技术，它不同于传统的刀锯片、砂轮片等切割方式，也不同于先进的激光切割和内圆切割，它的原理是通过一根高速运动的钢线带动附着在钢丝上的切割刃料对硅棒进行摩擦，从而达到切割效果。在整个过程中，钢线通过十几个导线轮的引导，在主线辊上形成一张线网，而待加工工件通过工作台的下降实现工件的进给。硅片多线切割技术与其他技术相比有：效率高，产能高，精度高等优点。是目前采用最广泛的硅片切割技术。 多线切割技术是硅加工行业、太阳能光伏行业内的标志性革新，它替代了原有的内圆切割设备，所切晶片与内圆切片工艺相比具有弯曲度（BOW）、翘曲度（WARP）小，平行度（TAPER）好，总厚度公差（TTA）离散性小，刃口切割损耗小，表面损伤层浅，晶片表面粗糙度小等等诸多优点。 太阳能硅片的线切割机理就是机器导轮在高速运转中带动钢线，从而由钢线将聚乙二醇和碳化硅微粉混合的砂浆送到切割区，在钢线的高速运转中与压在线网上的工件连续发生摩擦完成切割的过程。 在整个切割过程中，对硅片的质量以及成品率起主要作用的是切割液的粘度、碳化硅微粉的粒型及粒度、砂浆的粘度、砂浆的流量、钢线的速度、钢线的张力以及工件的进给速度等。 一、切割液（PEG）的粘度 由于在整个切割过程中，碳化硅微粉是悬浮在切割液上而通过钢线进行切割的，所以切割液主要起悬浮和冷却的作用。 1、切割液的粘度是碳化硅微粉悬浮的重要保证。由于不同的机器开发设计的系统思维不同，因而对砂浆的粘度也不同，即要求切割液的粘度也有不同。例如瑞士线切割机要求切割液的粘度不低于55，而NTC要求22-25，安永则低至18。只有符合机器要求的切割标准的粘度，才能在切割的过程中保证碳化硅微粉的均匀悬浮分布以及砂浆稳定地通过砂浆管道随钢线进入切割区。 2、由于带着砂浆的钢线在切割硅料的过程中，会因为摩擦发生高温，所以切割液的粘度又对冷却起着重要作用。如果粘度不达标，就会导致液的流动性差，不能将温度降下来而造成灼伤片或者出现断线，因此切割液的粘度又确保了整个过程的温度控制。 二、碳化硅微粉的粒型及粒度
钢筋混凝土线切割技术 摘要：钢筋混凝土线切割技术是近年新发展起来的一种混凝土切割技术，本文通过实例对这种技术做一介绍，供同类型工程施工时参考。 关键词：钢筋混凝土，线切割 一、工程概况实例 1．工程介绍及特点 某大桥是余姚古路头至江北乍山公路上的一座大型桥梁，主桥形式为斜拉桥。主桥上部结构采用π型梁结构。主桥0＃块在浇注后2天，拆模时发现墩顶中心线处左右两道横隔梁，表面有多条裂缝，部分裂缝较宽，且已上下贯通。如下图所示： 此结构的处理经多方研究，众多专家讨论，最终决定拆除此横梁，针对此结构的拆除做出如下施工方案，尽量减小拆除施工时对桥梁其他结构的不良影响，满足桥梁安全稳定性的要求。 对于此横梁拆除施工时的震动以及工期，如沿用传统的风镐拆卸，则震动较大且工期较长；用爆破作业，则无法解决保护原结构、震动和施工安全的问题。经广泛调查和综合考虑，拟采用无损切割技术中的线切割技术之一的喜利得钻石切割系统作业施工，在对其他结构无损伤、不影响其他作业面施工的前提下完成拆除任务。无损切割技术是利用线锯等切割设备，对要分离的钢筋砼结构进行切割分离，是目前最先进的分离技术。在切割拆除完成后，新老混凝土接触面可采用接触面凿毛、涂刷界面剂以及植筋等方法处理，保障结构整体使用功能良好。 2.线切割技术的优点： 混凝土线切割技术具有轻便、高效、无震动、噪音低的特点，能适应各种不同环境的切割施工，灵活性大，适用于不规则造型物体、大面积及大体积物体、水下切割等。不但降低了劳动强度，操作安全可靠，而且具有过载保护功能，动力强劲，提高了切割能力和劳动生产率。 总之，本例工程的切割体形很大、施工空间小、施工有一定难度。可充分发挥混凝土线切割技术的优势。 ①工期优势：由于线切割技术使用的机械较小，可充分利用场地，根据工程施工任务，增加机械数量，提高施工速度。如吊装设备强大，可以增大单块结构物切块的体积，非常灵活。 ②质量优势：可以根据实际施工的要求，切割成任意大小的小块，切割尺寸正确无误。特别是对连在一起的其他结构没有任何结构上的损害。 ③安全优势：安全生产无污染，混凝土都是整块象豆腐一样切成块，然后吊装运走。 二、切割设备介绍 喜利得液压绳锯切割系统
论金刚线切割硅片技术的前景 如今又一个崭新的金刚线切片技术崛起于光伏硅片切割行业。 树脂金刚线切割硅片的技术与切割钢丝切割硅片技术相比，最主要的优势体现在这四个方面： （1）树脂金刚线切割过程造成的损伤层在4-7um，电镀金刚线是8-10 um，砂浆是11-15um，有利于切割的薄片化,提高出品率硅耗的降低； （2）切割效率的提升，提升3个百分点； （3）损伤层薄，增加了硅片强度,刻蚀后表面均匀,有利于提高转换效率； （4）与传统切割方法相比,没有废浆料的产生，环境保护水平大大 高。 在未来的几年，金刚线切片技术的推进将会影响多晶、单晶市场份额。金钢线和砂浆切割的基本区别，金钢线是将金刚石采用粘接和电镀的方式固定在直拉钢线上进行高速往返切削，而砂浆的切割方式是游离式的切割模式，靠悬浮液的悬浮碳化硅，再通过线网的带动，进行磨削切割。 1 金钢线基本情况介绍及分类 金钢线现主要分为两大类型，分别为树脂金钢线和电镀金钢线两种，另外还有钎焊等待商业化技术。电镀金钢线和树脂金钢线的差异： （1）金刚石颗粒固定方式的差异；（2）成品金钢线后破断力的差异；（3）成品线径的差异。 2 金钢线提升切割效率的原因 金钢线的切割效率能够较游离碳化硅切割提高，分为下面几个方面： （1）固结方式：也就是带来金刚石参与磨削的切割更多，同时也减少了磨料之间的相互磨损现象； （2）金刚石硬度高：金钢石的耐磨损性强，都将大大延长金钢线的使用寿命； （3）切割线速度高：金刚石与硅片接触面积增大，金刚线又将能承受高线速度带来的其他不良，从而发挥高切割速度的优势。
传统砂浆的利用钢丝的快速运动将含磨料的液体带入到工件切缝中，产生切削作用。在切割过程中，碳化硅被冲刷下来，唯有持续进行滚动磨削，而减少切割效率。碳化硅的硬度9.5（莫氏），而金刚石硬度在10（莫氏）。金钢线切割线速度基本在15m/s，我们正常切割的砂浆线速度基本在9-11.5m/s。而若金钢线再做突破的话，就应该是要更硬，同时兼有更好的自锐性（多晶金刚石），更稳定的固结方式，更快的线速度。 3 金钢线的断线率低的原因分析 （1）首先我们应该排除非钢线质量问题导致的断线，比如设备故障、人员操作、耗材的更换、工艺的更变等几个方面。单从钢线的品质来说，金钢线母线的钢材型号和普通砂浆切割使用的直拉钢线钢材型号是存在一定差异之处的。从每公里采购单价高于普通的砂浆直拉钢线，价格也即决定了品质的差异。相对普通砂浆的直拉钢线加强了卷绕度破断张力杂质含量控制等一些关键性参数； （2）同时在制线过程中，需经过多个张力轮（固定张力做卷绕运行的装置）多次检验，减少切割过程中断线率低的一点也在于此； （3）金钢线的切割不会对金钢线进行损伤，根据实际切割检测来看，钢线长度600mm约2100片左右的钢线磨损之后，磨损量在5um，（而砂浆直拉钢线磨损基本在10-18um）也就是说，切割过程磨损的是只是镀层和树脂包裹层，还未接触到钢线，所以对于载体钢线的来说，他的物理性能不会发生太大变动，这也保证了整个切割过程的稳定性。 4 硅耗的最大程度降低 金钢线区别于传统砂浆的切割重要一点，就是硅耗降低，简单说就是，用更少的硅料生产出更多的符合客户要求片厚。因以固结的方式可以参与有效切割的金刚石较多，镀层要比砂浆的混合体要小，刀缝损失也更少，硅片自然会多点，生产加工过程成本降低，光伏投资性价比增高，会推广光伏的发展。下表为模拟计算：
金刚石线切割机的选用 一、金刚石线切割机 金刚石线切割机原理 金刚石线切割机装有一个绕丝筒。绕丝筒在高速旋转的同时进行往复回转运动进而带动金刚石线做往复运动，金刚石线被两个张紧轮所张紧，为增加切割的精度和面型，在张紧轮下面安装两个导向轮。[1] 通过自动控制工作台向金刚石线方向不断地进给，或是控制金刚石线向工作台方向不断进给，从而使金刚石线与被切割物件间不断产生磨削进而切割。 金刚石线锯切割优势 电火花线切割加工要求被加工材料必须导电，其工作原理是在绝缘油介质中，靠金属切割盘与试样之间产生的电弧起切割作用。将工件接入脉冲电源正极，采用钼丝或铜丝作为切割金属丝，将金属丝接高频脉冲电源负极作为工具电极，利用火花放电对加工零件进行切割。脉冲电源提供加工能量，加工过程中应用专用的线切割工作液清除加工中产生的碎屑[2]。切割过程中若工件材料过厚时，工作液较难进入和充满放电间隙，会对加工精度和表面粗糙度造成影响。有时某些工件可能会在表面出现裂纹、变形等问题。切割后的金属表面没有裸露最原始的金属，而是覆盖一层氧化皮，若想观察原始金属层，需先将金属表面的氧化皮磨掉，否则影响整个样品表面的形态。对于一些熔点特别高的金属，如钨合金，切割时接触点放电的热量所提供的温度达不到其熔点，因此难以对其进行切割。当被加工材料不导电且需要采用线切割的方式进行加工时，此时电火花线切割机不再适用。而金刚石线切割机的加工优势便显现出来，金刚石线切割机同时适用于导电材料和不导电材料（硬度要比金刚石线小）的切割。因此，金刚石线切割机被广泛用于各种金属和非金属及复合材料的切割，如陶瓷、玻璃、岩石、宝石、玉石、陨石、单晶硅、碳化硅、多晶硅、耐火砖、环氧板、铁氧体、PCB 以及建筑材料、牙科材料、生物材料及仿生复合材料等，特别适用于切割各种高硬度、高价值、易破碎的脆性材料。[3-4] 金刚石线切割机常用的金刚石线有电镀型和树脂型两种。 1、电镀型：用电镀的方法在金属丝上沉积一层金属（一般为镍和镍钴合金），并在金属内固结金刚石磨料制成的一种线性超硬材料工具。金属镀层是结合剂，金刚石磨料则用于切削加工。
优化太阳能硅片切割成本 当太阳能硅片切割行业的利润逐渐趣于稳定，行业内的竞争逐步升温的2009 年到来时,对太阳能硅片切割企业，尤其是中小型切割企业来说，在提高硅片质量的同时进行成本优化已成为一种必然。 由于行业的竞争，使得产品在销售过程中已不可能像经济危机之前那样坐等采购上门来买，并且对硅片的质量提出来极高的要求，因此,尽管太阳能硅片是按张数来卖,但只为增加张数的生产时光已一去不复返了。按常理来讲，要提高并且保持太阳能硅片的质量，就必须在生产环节层层把关，这样,带来的最直接的影响就是生产成本的上升.。对于硅片切割这样的加工型经营模式来讲，在保证质量的前提下,最直接的降低成本的方式莫过于实现规模化生产，但这种成本优化的方式只属于资金以及经营理念超前的赛维LDK、昱辉等大型硅片切割企业。因而，中小型硅片切割企业的成本优化方式，必须是结合生产工艺改进条件下的对切割液、碳化硅微粉、以及钢线等的优化使用。 沙浆的优化使用：在整个硅片切割过程中，最容易做到的首先是对沙浆的优 化使用 由于废沙浆的回收使用已经比较成熟，所以对大多数中小型硅片切割企业来说讲，在保证质量的前提下，降低沙浆的使用成本已经成为一种可能。我们以四台NTC442D线切割机为例，以液砂配比比例1 : 0.95计算，一台机一个月的用量液6吨，砂5.7吨，按市场价液16000元/吨，砂30000元/吨计算，那么四台机一个月的使用成本是1068000 元。如果用回收液和回收砂，为保证回收液和砂的质量，用塞矽做回收，回收比例可以达到液70%，砂50%。液按8000元/吨，砂15000元/吨计算，为保险起见，我们在使用过程中回收液，砂都参50%，那么四台机一个月的使用成本为802000，这样一个月可节省成本266000 元，即一年节省成本3192000 元。 如果技术改进，砂的回收加工费用可降到10000元/吨，并且回收液和砂的 使用比例还可以有大的提升。 可见，如果在工艺许可的范围内，对沙浆的使用进行优化，也可以为硅片切割企业节省大额的成本。 太阳能硅片切割液 太阳能硅片的线切割机理就是机器导轮在高速运转中带动钢线，从而由钢线将聚乙二醇和碳化硅微粉混合的砂浆送到切割区，在钢线的高速运转中与压在线网上的工件连续发生摩擦完成切割的过程。
电火花线切割技术 一、原理 电火花加工又称放电加工，加工时工件与加工用电极为极性不同的电极对，电极对之间充满工作液，起到恢复电极间的绝缘状态及带走放电时产生的热量的作用。在正常电火花加工过程中，电极与工件不接触，而是保持一定的距离（称为间隙），在工件与电极间施加一定的电压，当电极向工件进给至某一距离时，两极间的工作液介质被击穿，局部产生火花放电，放电产生的瞬时高温（8000到12000℃左右）将电极对的表面材料融化（钕铁硼主相熔点1185℃）甚至汽化，逐步蚀除工件，通过控制连续不断地脉冲式的火花放电，就可将工件材料按人们预想的要求予以蚀除，达到加工的目的。 其基本物理原理是自由正离子和电子在场中积累，很快形成一个被电离的导电通道。在这个阶段，两板间形成电流。导致粒子间发生无数次碰撞，形成一个等离子区，并很快升高到8000到12000度的高温，在两导体表面瞬间熔化一些材料，同时，由于电极和电介液的汽化，形成一个气泡，并且它的压力规则上升直到非常高。然后电流中断，温度突然降低，引起气泡内向爆炸，产生的动力把溶化的物质抛出弹坑，然后被腐蚀的材料在电介液中重新凝结成小的球体，并被电介液排走。然后通过CNC（数控机床）控制的监测和管控，伺服机构执行，使这种放电现象均匀一致，从而达到加工物被加工，使之成为合乎要求之尺寸大小及形状精度的产品。（正负极表面的高温除使工作液气化、热分解气化外，也使金属材料熔化甚至沸腾气化。这些
气化后的工作液和金属蒸气瞬间体积猛增，在放电间隙内成为气泡，迅速热膨胀并产生爆炸。观察电火花线切割加工过程可以看到气泡冒出，同时有黑色的工作液流出，并可听到轻微而清脆的爆炸声。电火花线切割加工主要靠热膨胀和局部微爆炸，使熔化、气化了的金属材料抛出蚀除。） 电火花线切割是利用连续移动的细金属丝（称为电极丝）作电极，对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型的一种加工机床。加工时在线电极与工件之间存在的疏松接触式轻压放电现象。通过多年观察研究发现：当柔性电极丝与工件接近到通常认为的放电间隙(例如8～10μm)时，并不发生火花放电，甚至当电极丝已接触到工件，从显微镜中已看不到间隙时，也常常看不到火花，只有当工件将电极丝顶弯并偏移一定距离(亚微米级100-1000nm)时才发生正常的火花放电。此时线电极每进给1μm，放电间隙并不减少1μm，而是电极丝增加一点线间张力，而工件则增加一点侧向压力，显然，只有电极丝和工件之间保持一定的轻微接触压力后才能形成火花放电。据此认为在电极丝和工件之间存在着某种电化学产生的绝缘薄膜介质，当电极丝和工
本文由哈哈5790902贡献 doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 太阳能光伏电池硅片切割技术 硅片切割是太阳能光伏电池制造工艺中的关键部分。该工艺用于处理单晶硅或者多晶硅的固体硅锭。线锯首先把硅锭切成方块，然后切成很薄的硅片。（图 1）这些硅片就是制造光伏电池的基板。 图 1.硅片切割的 3 个步骤：切料, 切方和切片 硅片是晶体硅光伏电池技术中最昂贵的部分，所以降低这部分的制造成本对于提高太阳能对传统能源的竞争力至关重要。本文将对硅片切片工艺、制造业的挑战和新一代线锯技术如何降低切片成本做一个概述。 线锯的发展史 第一台实用的光伏切片机台诞生于 1980 年代，它源于 Charles Hauser 博士前沿性的研究和工作。Charles Hauser 博士是瑞士 HCT 切片系统的创办人，也就是现在的应用材料公司 PWS 精确硅片处理系统事业部的前身。这些机台使用切割线配以研磨浆来完成切割动作。今天，主流的用于硅锭和硅片切割的机台的基本结构仍然源于 Charles Hauser 博士最初的机台，不过在处理载荷和切割速度上已经有了显著的提高。 切割工艺 现代线锯的核心是在研磨浆配合下用于完成切割动作的超细高强度切割线。最多可达1000 条切割线相互平行的缠绕在导线轮上形成一个水平的切割线“网“。马达驱动导线轮使整个切割线网以每秒 5 到 25 米的速度移动。切割线的速度、直线运动或来回运动都会在整个切割过程中根据硅锭的形状进行调整。在切割线运动过程中，喷嘴会持续向切割线喷射含有悬浮碳化硅颗粒的研磨浆。 图 2. 硅块通过切割线组成的切割网. 硅块被固定于切割台上，通常一次 4 块。切割台垂通过运动的切割线切割网，使硅块被切割成硅片（图 2）。切割原理看似非常简单，但是实际操作过程中有很多挑战。线锯必须精确平衡和控制切割线直径、切割速度和总的切割面积，从而在硅片不破碎的情况下，取得一致的硅片厚度，并缩短切割时间。 减少硅料消耗 对于以硅片为基底的光伏电池来说，晶体硅(c-Si)原料和切割成本在电池总成本中占据了最大的部分。光伏电池生产商可以通过在切片过程中节约硅原料来降低成本。降低截口损失可以达到这个效果，截口损失主要和切割线直径有关，是切割过程本身所产生的原料损失。切割线直径已经从原来的 180-160μm 降低到了目前普遍使用的 140-100μm 。降低切割线直径还可以在同样的硅块长度下切割出更多的硅片，提升机台产量。 让硅片变得更薄同样可以减少硅原料消耗。在过去的十多年中，光伏硅片的厚度从原来的 330μm 降低到现在普遍的 180-220μm 范围内。这个趋势还将继续，硅片厚度将变成100μm. 减少硅片厚度带来的效益是惊人的， 330μm 从到 130μm，光伏电池制造商最多可以降低总体硅原料消耗量多达 60%。 制造业的挑战 在硅片切割工艺中我们需要面对多项挑战，主要聚焦于线锯的生产力，也就是单位时间内生产的硅片数量。生产力取决于以下几个因素： 1) 切割线直径–更细的切割线意味着更低的截口损失，也就是说同一个硅块可以生产更多的硅片。然而，切割线更细更容易断裂。 2) 荷载–每次切割的总面积，等于硅片面积 X 每次切割的硅块数量 X 每个硅块所切割成的硅片数量。
硅片切割设备的现状和发展趋势 一、光伏产业链 作为硅片上游生产的关键技术，切割的质量与规模直接影响到整个产业链的后续生产，切割过程中需要用到刃料（创业板新大新材的产品）、研磨液、切割机床设备等。 硅片加工工艺流程一般经过晶体生长、切断、外径滚磨、平边、切片、倒角、研磨、腐蚀、抛光、清洗、包装等阶段。近年来光伏发电和半导体行业的迅速发展对硅片的加工提出了更高的要求（图1.1）: 一方面为了降低制造成本，硅片趋向大直径化。另一方面要求硅片有极高的平面度精度和极小的表面粗糙度。所有这些要求极大的提高了硅片的加工 难度，由于硅材料具有脆、硬等特点，直径增大造成加工中的翘曲变形，加工精度不易保证。厚度增大、芯片厚度减薄造成了材料磨削量大、效率下降等。 图1.1晶片发展趋势 硅片切片作为硅片加工工艺流程的关键工序，其加工效率和加工质量直接关系到整个硅片生产的全局。对于切片工艺技术的原则要求是：①切割精度高、表面平行度高、翘曲度和厚度公差小。②断面完整性好，消除拉丝、刀痕和微裂纹。③提高成品率，缩小刀（钢丝）切缝，降低原材料损耗。④提高切割速度，实现自动化切割。 目前，硅片切片有两种加工方法：1、内圆切割；2、自由磨粒的多丝切割，大连连城的产品属于后者。 内圆切割是传统的加工方法（图 1.2a），材料的利用率仅为40%?50%左右；同时，由于结构限制，内圆切割无法加工200mn以上的大中直径硅片。 图1.2内圆切割与多丝切割原理示意图 多丝切割技术是近年来崛起的一项新型硅片切割技术，它通过金属丝带动碳化硅研磨料进行研磨加工来切割硅片（图 1.2b ）。和传统的内圆切割相比，多丝切割具有切割效率高、材料损耗小、成本降低（例如日进NWS6X型6”多丝切割加工07年较内圆切割每片省15元）、硅片表面质量高、可切割大尺寸材料、方便后续加工等特点（见表1.1）o 表1.1 :内圆切割与多丝切割的对比
线切割发展历史： 电火花数控线切割机（Wire cut Electrical Discharge Machining简称WEDM），属电加工范畴，是由前苏联拉扎林科夫妇研究开关触点受火花放电腐蚀损坏的现象和原因时，发现电火花的瞬时高温可以使局部的金属熔化、氧化而被腐蚀掉，从而开创和发明了电火花加工方法。线切割机也于1960年发明于前苏联，我国是第一个用于工业生产的国家。其基本物理原理是自由正离子和电子在场中积累，很快形成一个被电离的导电通道。在这个阶段，两板间形成电流。导致粒子间发生无数次碰撞，形成一个等离子区，并很快升高到8000到12000度的高温，在两导体表面瞬间熔化一些材料，同时，由于电极和电介液的汽化，形成一个气泡，并且它的压力规则上升直到非常高。然后电流中断，温度突然降低，引起气泡内向爆炸，产生的动力把溶化的物质抛出弹坑，然后被腐蚀的材料在电介液中重新凝结成小的球体，并被电介液排走。然后通过NC控制的监测和管控，伺服机构执行，使这种放电现象均匀一致，从而达到加工物被加工，使之成为合乎要求之尺寸大小及形状精度的产品。电火花线切割机按走丝速度可分为高速往复走丝电火花线切割机（Reciprocating type High Speed Wire cut Electrical Discharge Machining俗称快走丝）、低速单向走丝电火花线切割机（Low Speed one-way walk Wire cut Electrical Discharge Machining俗称慢走丝）和立式自旋转电火花线切割机（Vertical Wire Electrical Discharge Machining machine tool With Rotation Wire）三类。又可按工作台形式分成单立柱十字工作台型和双立柱型（俗称龙门型）。 往复走丝电火花线切割机床的走丝速度为6～12m/s，是我国独创的机种。自1970年9月由第三机械工业部所属国营长风机械总厂－即现在的苏州长风机电科技有限公司研制成功数字程序自动控制线切割机床，为该类机床国内首创。1972年第三机械工业部对工厂生产的CKX数控线切割机床进行技术鉴定，认为已经达到当时国内先进水平。1973年按照第三机械工业部的决定，编号为CKX—1的数控线切割机床开始投入批量生产。1981年9月成功研制出具有锥度切割功能的DK3220型的坐标数控机，产品的最大特点是具有1.5度锥度切割功能。完成了线切割机床的重大技术改进。随着大锥度切割技术逐步完善，变锥度、上下异形的切割加工也取得了很大的进步。大厚度切割技术的突破，横剖面及纵剖面精度有了较大提高，加工厚度可超过1000mm以上。使往复走丝线切割机床更具有一定的优势。同时满足了国内外客户的需求。这类机床的数量正以较快的速度增长，由原来年产量2-3千台上升到年产量数万台，目前全国往复走丝线切割机床的存量已达20余万台，应用于各类中低档模具制造和特殊零件加工，成为我国数控机床中应用最广泛的机种之一。但由于往复走丝线切割机床不能对电极丝实施恒张力控制，故电极丝抖动大，在加工过程中易断丝。由于电级丝是往复使用，所以会造成电极丝损耗，加工精度和表面质量降低低速走丝线切割机电极丝以铜线作为工具电极，一般以低于0.2m/s的速度作单向运动，在铜线与铜、钢或超硬合金等被加工物材料之间施加60-300V的脉冲电压，并保持5-50um间隙，间隙中充满脱离子水(接近蒸馏水)等绝缘介质，使电极与被加工物之间发生火花放电，并彼此被消耗、腐蚀，在工件表面上电蚀出无数的小坑，通过NC控制的监测和管控，伺服机构执行，使这种放电现象均匀一致，从而达到加工物被加工，使之成为合乎要求之尺寸大小及形状精度的产品。目前精度可达0.001mm级，表面质量也接近磨削水平。电极丝放电后不再使用，而且采用无电阻防电解电源，一般均带有自动穿丝和恒张力装置。工作平稳、均匀、抖动小、加工精度高、表面质量好，但不宜加工大厚度工件。由于机床结构精密，技术含量高，机床价格高，因此使用成本也高。
【项目计划】 验证钻石线的薄片加工能力，确保产出薄片各项参数能够满足要求。 钻石线切割硅片出刀位置存在细小边崩，上阶段在对切割工艺进行多方面改善后仍未解决崩边问题，本次试验计划通过试用小颗粒钻石线（10-20um）解决崩边。 实验过程： 鉴于晶片在太阳能正常硅片加工上的经验，本次薄片切割工艺使用相对成熟的正常片加工工艺。该工艺能够有效的保证硅片厚度、TTV、翘曲度等各项参数。部门共进行5次切割实验，测试数据如下： 观察以上数据可以发现，硅片各项参数已基本能够满足sunpower要求，但每片硅片出刀口部位均存在崩边，下图为在olympus下拍摄的崩边照片。崩边宽度大于20um，长度大于50um，深度大于20um，目视能够明显看出，不能满足客户要求。
崩边产生原因分析： 由于硅片较薄，单晶切割至出刀口位置时，硅片抖动幅度较大，造成出刀口损伤。 钻石线切割时存在线弓，线运行时发生横向摆动，损伤硅棒。 切割至末尾时，单晶受线弓应力。钻石线切割能力强，应力瞬间释放造成硅片损伤。
由于粘接胶的硬度小于单晶，从微观上看，钻石线在切割至粘接胶时，线弓瞬间降低，导致硅片该点被金刚石颗粒挂伤，造成崩边。 方案实施情况： 效果分析： 降低流量：钻石线工艺要求流量较大，但过大的流量冲击在硅片上导致硅片震动幅度加大。降低流量可有效的减少震动，改善效果比较明显，但未能解决崩边。 降低线速度：降低出刀位置线运行速度，线切割能力下降，导致线弓增大。另外，线运行速度与线的横向摆幅之间并非简单的正比关系，降低线速不一定能够减少摆动。 降低工作台下降速度：降低下降速度后，线弯曲度降低了约0.5mm左右，降幅15%。线弓改善比较明显，但对崩边的改善效果并不明显。 斜向切割：观察前几刀切割情况发现，硅片入线、出线端很少出线崩边，斜切方式能够使进线面积最大化。但本次实验完成后发现约有20%的硅片出刀圆弧面存在严重角崩，可能为线弓瞬间降低将硅片圆弧角挂伤。并且粘接面仍然存在少量崩边，崩边问题未能解决。附：各刀出刀位置线弓对比 注：第五刀出刀线弓为钻石线切割至圆弧点时的线弓，由于切割面积小，线弓较小。 实验总结： 通过五次切割实验已确定钻石线切割方式能够保证薄片各项参数，但经过多次工艺改善仍不能够有效解决崩边现象，决定暂时停止实验，待更小粒径钻石线到厂后再继续实验。
论金刚线切割硅片技术的前景
5 金钢线的优势 （1）切割效率高：切割效率高降低了设备厂房及一切折旧、单片人工加工成本； （2）单片成本低：金钢线替代了传统砂浆的切割的碳化硅、悬浮液、钢线，对比三项来说，根据砂浆使用结构线加线回收砂浆系统的单片控制在0.65元算比较前沿的，但不是每一家都可以达到这个程度，金钢线的电镀线切割基本持平，树脂金钢线还可以下潜1毛钱； （3）品质受控：A、从品质管控来说，砂、线、液是是必须分三家供应商，如果在加上二级、三级供应商的话，三项辅材需要设置要达到6-12家，相对金钢线将砂、线综合了，供应商的减少也减少辅料波动性，只需管控一家即可；B、切割过程中的断线，是影响良品率的一大杀手。金刚线的母线采购单价是高于普通直拉钢线几倍的价格，对于直拉钢线的品质要求也要更高，需要经过多次上砂和清洗和修磨工艺；C、金钢线的制造过程，需要经过多道金钢线拉力机的测试，并设立三道品质检验，分别从母线检测、一次成品检测、二次成品检测、需对每卷线都会有一份相应可追溯性检测报告，对表面镀层上砂颗粒数量、破断拉力、突出量等一系列数据进行检测；D、金钢线品质的性能，另外还需要是大量建立实际切割数据基础上，在提供给客户应用之前，现具有规模的金钢线厂家都会添加1台或者多台金钢线多线切割。建议一个具有可示范性、可复制的前沿技术推广应用的生产测试部门，对每批次钢线进行切割和前沿技术的摸索，经过了品质检验和实际生产的测试双向检测；E、金钢线的生产是完全建立数据跟踪系统，对于每卷线数据做到具有可追溯性，这也将品质把控更提高了一步； （4）硅耗降低：因以固结的方式可以参与有效切割的金刚石较多，镀层要比砂浆的混合体要小，刀缝损失也更少，生产加工过程成本的降低； （5）环保：在现中国的时代，工厂对于环保的认知还是太低了，砂浆的COD达到几十万，而金钢线切割液经过纯水稀释加切割液COD在200-1000，对于污水的处理也将大大提升； （6）潜在利于硅粉的回收再利用、回炉再利用，现在还在探索阶段。
多线切割原理 1、目的：正确、安全的操作切片机，为保证安全作业。 2、使用于NTC442DM机型的操作。 3、主要内容： A:多线切割的原理： a砂的作用是切割b液的作用是悬浮c钢线的作用是承载 故切割原理是融合在切割液中的碳化硅在高速运行的钢线带动下完成切割的作用 B料浆的作用及其质量控制的重要性： a：料浆的作用是切割，它是切割的主体，并且在切割的过程中还起到了一定的冷却、散热、润滑的作用。 b：新料浆只能有砂和液组成，不能有其他任何杂物。在使用后的料浆里还有玻璃碎粉、钢屑、硅粉、胶条等。更换砂浆主要是控制这些在料浆里比例小于7-8%，只有这样才能保证料浆的切割能力，如果砂浆的配置不正确，或者含有大量的杂质，教会导致跳线、短线、等，由此产出的硅片会出现线痕、色差、厚薄不均甚至报废。 C:机器的运行方式和切割过程中料浆的运行 NTC多线切割机采取的是下压式进给。出于晶棒的外形关系，料浆的流量姚随着晶棒的形状的改变而改变，这样才能保证硅片的表面质量。在机器上是采用图表的方式对砂浆流量进行设定和表示的。 D:切割前的检查项目及机器内的卫生： a：钢线的绕线状况（压线、表面不平整等及张力是否正常） b：接触轮和各个导轮的磨损状况及稳定性 c: 主辊上是否有跳线，杂物；钢线的通路是否正确。 d：主辊上是否有碎片，胶条等杂物都必须处理干净。 e：各个导轮及接触轮是否转动正常，摆轮臂上是否有沉积砂浆，摆动是否自如。 f：参数，由于换线筒等操作需要更改的参数必须在切割前作更改。 g：喷嘴必须清理，必须观察出料浆流出是否均匀，是否有段帘。 h:料浆必须在启动前过滤干净，料浆中不能有杂物。 I：晶棒是否与线网对其，避免因晶棒斜面引起爬坡现象。 j：检查晶棒是否锁紧。 跳线产生的原因及处理方式 1主辊上的导线槽损坏（处理方法：在线网上下贴好胶带包好走线处理） 2主辊上有杂物（处理方法：将主辊擦拭干净，如不能擦拭干净需要用压缩空气将主辊上底上的杂质吹掉，必要时需要将张力动切后将线网剪除后进行清理） 3钢线在通过导轮是未在槽内，导致钢线磨损，从而导致高线在主辊上扭曲（处理方法同1）4切割过程中产生的碎片导致（处理方法同2） 跳线的的主要形式有 1一个主辊有一个主辊有 2两个主辊上都有，就是并槽、跳槽 3交叉线，两根钢线换槽导致刚线交叉
烽火光伏生产线技术改造方案 一目前生产线技术现状 现阶段，我公司的主要产品为太阳能级8吋多晶硅片。目前所采用的技术路线仍是砂浆线多线切割技术，其主要原理为高速运转的直钢线携带砂浆（碳化硅与冷却液混合）研磨硅棒表面从而达到切削的目的。随着太阳能切割技术的不断发展，目前我公司所采用砂浆线切割技术，其辅材成本高，硅棒损耗大，生产效率低，产品单片成本较高，产品技术面临落后的风险。 二技术发展趋势 现阶段，行业内越来越多的硅片切割企业已开始技术升级，逐渐采用金刚线切割技术。金刚线切割技术相比传统的砂浆线切割技术最大的优势，切割过程中无需使用砂浆，而是将金刚砂直接粘附于直钢线上进行切割。其主要优势在于：高效率、低成本、高精度、窄切缝、小翘曲变形、底表面损伤、底碎片率、无环境污染等特点。 金刚线切割技术的突破是硅片加工成本下降的最重要途径。金刚石线切割速度是普通钢线的2 倍，因此单位产量的折旧、人工和能源成本将降低一半。金刚线的价格已大幅下降，应用前景大大增强。硅片是晶体硅光伏电池技术中最昂贵的部分，所以降低这部分的制造成本对于提高太阳能对传统能源的竞争力至关重要。 因此在硅片切割工艺中我们需要面对多项挑战，主要聚焦于光伏产业金刚线切割的生产效率，也就是单位时间内生产的硅片数量。
在光伏领域，为了满足市场对于更低成本和更高生产效率的要求，金刚线技术的研究和产业化，将进一步缩小硅片厚度并降低了切割过程中的材料损耗，从而减少了太阳能电力的硅材料消耗量。详见下表2-1 公司现有砂浆线技术与当前先进金钢线技术切割差距对比 表2-1 金刚线切割与我公司现有技术工艺方案对比 注：从上述表格可看出： （1）采用金刚线切割，辅材单片成本可下降0.3-0.4元/片； （2）金刚线切割出片率较砂浆线切割出片率每公斤多出10片，硅
Xinyu College 毕业设计（论文） （ 2010 届） 题目硅片（多晶硅）切割工艺及流程学号 0810028061 姓名肖吉荣 所属系太阳能科学与工程系 专业光伏材料加工与应用技术 班级 08光伏（8）班 指导教师陈勇 新余高等专科学校教务处制
硅片（多晶硅）切割工艺及流程 摘要 随着能源短缺和环境污染等问题的日益加剧，利用可再生、无污染的能源已成为现代社会的一个趋势，太阳能的开发与利用越来越被人们所重视。未来太阳的大规模应用主要是用来发电，目前实用太阳能发电方式主要为“光—电转换”。其基本原理是利用光生伏打效应将太阳辐射能直接转换为电能，它的基本装置是太阳能电池。太阳能电池是由太阳能电池硅片组件组成的一个系统。硅片的质量直接影响了太阳电池的光电转换效率。 本文介绍了光伏产业的发展现状及趋势，对多线切割、硅片切割机的工作原理及结构进行了大概的介绍，详细阐述了硅片切割工艺及流程，并对切片切割操作中遇到的问题及解决方案作了详尽的论述。 关键词：多线切割；
wafer(polycrystalline) cutting technology and flow Abstract As the shortage of energy and the pollution of environment, it is a trend use renewable and non-pollution energy nowadays, the development and use of solar energy is becoming more valued by people .A scale use of the sunshine is main use to generate electricity。Nowadays the main way to use solar to generate electricity is translate light to electricity . Its basic principle is use photovoltaic effect to solar radiation energy to electric immediate. Its foundation appliance is solar cell. Solar cell is a system make of silicon wafers. The quality of silicon wafer influences the photoelectric conversion efficiency of solar immediate. This passage introduced the current situation and trend of Photovoltaic Industry. We have a general introduce of multiwire cutting , the operating principle and the structure of silicon wafer slitter. Also it included the expound silicon wafer cutting and technological process in detail. At last, we have a detail expound of the problems and solve project while cutting silicon wafers and solve project. . Keywords: multiwire cutting;