太阳能硅片多线切割设备的发展

生活中的功能材料——单晶硅太阳能电池研究及发展一、引言随着人类社会的不断发展，人与自然的矛盾也愈来愈突出。

目前全世界范围面临的最为突出的问题是环境与能源．即环境恶化和能源短缺。

人类的主要传统能源( 石油、煤炭、天然气) 的储存量是有限的，且对环境有污染，所以节能环保型能源的开发和利用迫在眉睫。

这个问题当然要通过各国政府采取正确的对策来处理。

发展新能源材料及相应的技术，将是解决这一些问题最为有效的方法之一。

太阳能是人类取之不尽，用之不竭的可再生能源，也是清洁能源，不产生任何的环境污染。

事实上近年来人们对太阳能材料的研制和利用，已显示了积极有效的作用。

这一新型能源材料的发展．既可解块人类面临的能源短缺问题，又不造成环境的污染。

从50年代的硅电池，60年代的G a A s 电池，70年代的非晶硅电池，80年代的铸造多晶硅电池，到90年代的I I一Ⅵ化合物电池的开发和应用，到现今有机聚合物太阳电池和纳米结构太阳电池的研究开发，构成了太阳能光电材料和器发展的历史脚印。

目前太阳能电池材料主要是单晶硅、多晶硅和非晶硅电池。

硅太阳能电池中以单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。

二、单晶硅太阳电池的生产制备工艺（一）、基本结构（二）、太阳能电池片的化学清洗工艺切片要求：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。

具体来说太阳能硅片表面沾污大致可分为三类：1、有机杂质沾污：可通过有机试剂的溶解作用，结合兆声波清洗技术来去除。

2、颗粒沾污：运用物理的方法可采机械擦洗或兆声波清洗技术来去除粒径≥ 0.4 μm颗粒，利用兆声波可去除≥ 0.2 μm颗粒。

3、金属离子沾污：该污染必须采用化学的方法才能将其清洗掉。

硅片表面金属杂质沾污又可分为两大类：（1）、沾污离子或原子通过吸附分散附着在硅片表面。

硅片生产流程及主要设备作为一种取之不尽的清洁能源，太阳能的开发利用正引起人类从未有过的极大关注。

商业化太阳能电池采用的是无毒性的晶硅，单晶和多晶硅电池的特点是光电转换效率高、寿命长且稳定性好。

硅片是晶体硅光伏电池加工成本中最昂贵的部分, 随着半导体制造技术的不断成熟完善，硅片制造成本不断降低。

硅片切割是太阳能光伏电池制造工艺中的关键部分,太阳能电池所用硅片的切割成本一直居高不下，要占到太阳能电池总制造成本的30％以上。

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。

目前硅片的切割方法都是围绕如何减小切缝损失、降低切割厚度、增大切片尺寸及提高切割效率方面进行的。

1.工艺流程：硅锭（硅棒）--切块（切方）--倒角抛光--粘胶--切片--脱胶清洗--分选检验、包装2．工艺简介切块／切方:将硅锭或者硅棒切成适合切片的尺寸,一般硅锭切成25 块（主流）。

倒角抛光：将晶柱的圆面棱角研磨成符合要求的尺寸，对表面进行抛光处理，从而获得高度平坦的晶片。

粘胶：用粘附剂把晶柱固定在由铝板和玻璃板组成的夹具上，自然硬化或用恒温炉使其硬化。

切片：把晶柱切割成硅片，切割的深度要达到夹具上的玻璃板，以便在之后的程序中把硅片和玻璃板分开。

脱胶清洗：用清水清洗切成的硅片，再用热水浸泡，使硅片与玻璃板分开。

分选检验包装：抽样检查厚度、尺寸、抗阻值等指标，全部检查破损、裂痕、边缘缺口，挑选出符合要求的硅片进行包装。

3．太阳能硅片切割方法太阳能硅片切割方法主要有: 外圆切割、内圆切割和磨料线切割和电火花切割(WEDM )等。

80年代中期之前的硅片切割都是由外圆切割机床或者内圆切割机床完成的, 这两种切割方法在那时的研究已经达到了鼎盛时期, 相当多功能的全自动切片机相继商品化, 生产主要分布在瑞士、德国、日本、美国等地方。

90年中后期以来, 多线切割技术逐渐走向成熟,其切缝损失小、切割直径大、成片效率高、适合大批量硅片加工, 在国内外太阳能电池的硅片切割上,得到广泛的应用。

硅片多线切割机罗拉槽计算硅片切割技术在光伏电池材料中具有重要的意义，切割技术长期成为光伏行业研究的热点。

硅片切割技术主要分为内圆切割和多线切割技术。

目前硅片切割技术多采用多线切割技术，相比以前的内圆切割，有切割效率高，成本低，材料损耗少的优点。

因此多线钢线硅片切割技术是未来切割技术的主流，目前硅片能够切出的最薄度在200um左右。

实际太阳能电池的最佳性能厚度是在60-100um.，之所以维持在200um左右是从太阳能电池的机械性考虑，硅片厚度减少不能适应一些电池工艺，如腐蚀，丝网印刷等，硅片厚度的减少带来了很大的电池制备技术难点。

硅片多线切割机罗拉槽计算方法分析：
公式：D=T+F+dw+DS
槽距=硅片厚度+游移量+钢线直径+金刚砂直径
理论切片数量=单晶有效长度/槽距。

金刚线在硅晶体切割领域的应用研究赵雷;李欢;胡孝伟【摘要】金刚石切割线近年来迅猛发展,通过与传统砂浆切割工艺对比分析优缺点,详细介绍了新材料金刚石切割线的分类、特性、结构原理、切割工作原理以及发展前景.【期刊名称】《电子工业专用设备》【年(卷),期】2019(048)003【总页数】4页(P33-36)【关键词】金刚线;超精细;损伤层;碎片率【作者】赵雷;李欢;胡孝伟【作者单位】中国电子科技集团公司第四十五研究所,北京100176;中国电子科技集团公司第四十五研究所,北京100176;中国电子科技集团公司第四十五研究所,北京100176【正文语种】中文【中图分类】TN305.1近几年来，随着超硬材料的推广应用，硬脆材料切割加工技术发展较快，新工艺、新设备、新方法不断涌现。

超硬材料主要指金刚石和立方氮化硼（CBN），它们以单晶、多晶及薄膜等形式出现，是当今世界高科技领域中最有活力、最有前景的材料之一。

金刚石是世界上已知最硬的物质，而且具有高导热性[3]、高绝缘性、高化学稳定性等多种优良性能，可用于铝、铜等有色金属及其合金的高效精密加工，特别适用于加工硬脆非金属材料。

过去绿色碳化硅与轻质油按一定比例均匀混合形成的砂浆切割[4]不仅效率低，而且污染严重，已难以满足市场需要，金刚线应运而生，而且飞速发展，现在的芯线外径最小达到了50 μm。

金刚石切割线是将金刚石微小颗粒采用粘结和电镀[5]的方式固定在直拉钢线上，并将其缠绕在轴辊上，通过主轴带动金刚线高速往返运动进行磨削切割，而传统砂浆切割方式是通过线网带动砂浆中悬浮的游离态碳化硅磨削加工的方式。

而金刚线具有微型的金刚石锯齿，增加了钢线的切割能力，提高切割效率和切割质量。

金刚线对于太阳能硅材料切割行业而言，是革命性的进步。

1 金刚线切削加工生产工艺金刚线具有的优点：（1）可实现高速切割，切割速度可以提高到原来的2～3倍（传统砂浆切割线速度1 km/min，金刚线切割线速度可达到 2 km/min，甚至更高），耗时自然减少。

Xinyu College毕业设计（论文）题目硅片（多晶硅）切割工艺及流程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 andflowAbstractAs the shortage of energy and the pollution of environment, it is a trend use renewable and non-pollution energy nowadays, thedevelopment 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 ofPhotovoltaic 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;目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章光伏产业的发展现状及趋势 (2)1.1国际光伏产业的现状 (1)1.2国内光伏产业的现状 ................................................... 错误！未定义书签。

太阳能硅片精密切割技术及其特性研究*林峰1，2，汪建平1，傅建中2（1.浙江工业大学浙西分校机电控制工程系，忂州324000；2.浙江大学现代制造工程研究所，杭州310027）[摘要]本文在对当前太阳能硅片常见切割技术及其特性进行分析和比较的基础上，提出数控超声振动切割太阳能硅片技术，为太阳能硅片的精密切割提供一种新的实用的加工方法。

[关键词]太阳能硅片；精密切割；数控超声振动切割[中图分类号]TK513[文献标识码]A[文章编号]1003-5451(2010)01-0012-04Precision Cutting Technology of Solar Wafer and Characteristic ResearchLIN Feng,WANG Jian-ping,FU Jian-zhong（1.West Branch of Zhejiang University of Technology,Quzhou 3240002.Institute of Modern Manufacture Engineering,Zhejiang University,Hangzhou 310027）[Abstract]On the basis of the current solar wafer cutting technology and its characteristics,the numerical control ultrasonic vibration cutting solar wafer technology was presented to provide a practical method of processing for the precision cutting of solar wafer.[Keywords]solar wafer;precision cutting;CNC ultrasonic vibration cutting引言随着全球范围内的能源危机日益严重和国际绿色能源工程的飞速发展，太阳能光伏发电由于环保、洁净、安全、成本逐渐降低等特点已经得到国际上的公认，成为世界各国竞相开发的重点，其开发利用是最终解决常规能源特别是石化能源短缺、环境污染和温室效应等问题的有效途径。

晶科太阳能工作切片总结一、切片的原理线切割是通过使用一条高速运行的金属线携带砂浆，把硅块切割成薄片的。

系统中，金属线缠绕一组导轮形成一个切割线网。

硅块被顶起推在金属线网上，同时金属线网向一个方向(单线切割)或来回(双向切割)运动。

SiC主要用于切割，切割液用于悬浮，钢线用于承载。

二、三大辅料1.刚线钢线是线切割中的重要耗材之一，钢线在拉制过程中表面都会镀上一层很薄的铜，因此新钢线都是呈金黄色，钢线的密度为7.8kg/L，钢线的主要参数为钢线直径、钢线长度、拉伸强度、破断力、伸缩率等。

在多线切割加工过程中，钢线作为实现对晶棒切割磨削的载体，通过高速运动，保证SIC磨料达到切削去除硅材料的基本能量，SIC 磨料在研磨去除中受到钢线压力，此压力来源于不断的进给运动，由于钢线的高速运动，带动磨料在钢丝和晶棒之间运动，实现对硅晶材料的切除，在此运动过程中，钢丝和被去除的硅材料相互都具有磨损，然而钢线由于不断更新，磨损过的钢丝不再使用，而对于被切割的晶棒破损不断的进行，从而实现对硅晶棒的切削成片。

钢线由于高压和强烈的摩擦，以及摩擦带来高温，碳化硅微粒的运动切割以及大的拉力和循环往复运动使钢线产生拉断和疲劳断裂，降低了钢线的使用寿命。

硅片切割中通常关注钢线两个参数：1、椭圆度2、磨损量2.碳化硅碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料在电阻炉内经高温冶炼而成。

碳化硅的原子排列结构有如类似金刚石的正四面体结构，具有非常高的稳定性，硬度很大，具有优良的导热和导电性能，高温时能抗氧化，因而成为优良的多线切割用磨料。

影响切割的碳化硅的主要特性：粒度、粒度分布、粒形和韧性，粒度：在切割磨料中，粒度是决定硅片厚度的主要因素之一;切割刀缝=钢线Ф+3.5X粒度(D50);切割的效率随着粒度的变小而降低，F2000以下的粒度的切割率急剧下降;虽然大颗粒切割较快，但是它会引起表面损伤，深的线痕和高的表面粗糙度;也表现更高的TTV和切损，可以理解为由大粒度的高刻划力引起的。

金刚石线锯晶片切割简介传统砂浆切割设备在2010年的快速发展，由于砂浆中使用的主要原料聚乙二醇（PEG）其COD值较高，对于水体环境影响较大，环保政策逐步严苛。

国外金刚线的推广程度较快，从2010年开始，瑞士MB的DW288、日本NTC 的PV500D、东洋的T-8252B、安永的TW-320C、高鸟的MWS-4450DD等均推出了不同型号的金刚石线多线切割机。

例如日本有超过90% 金刚线切片如东洋、美国的MEMC、Sunpower ；金刚线加工主要是静压使晶硅破碎，往复走线过程在晶硅表面形成刮擦状的非晶硅；形成脆性+塑性的独特的加工方式。

国内2012年随着环保政策的要求及金刚石线成本的降低，以及切割技术的进步，硅片厚度已经逐步从超过200um的水平逐步下降至180、160um的水平，硅片实验室切割水平硅片厚度已经可以达到140um，甚至更低的水平。

P型单晶普通电池和P型多晶PERC电池成本相当，单晶电池竞争力回升，多晶市场主导地位受到挑战。

多晶硅光伏产品行业目前也在加速推进金刚线切割多晶硅及制绒技术的研究与应用。

伴随电池技术进步，硅片薄片化是未来必然的发展趋势，通过薄片化可以降低硅片硅耗，提高硅片产量，进而降低硅片切割的硅成本。

金刚线切片技术在单晶加工领域获得了巨大的推广。

在成本和环保的双重压力下，国内多家单晶硅片生产公司如西安隆基、内蒙古中环、锦州阳光、卡姆丹克、申和热磁、晶龙等行金刚线切片。

多晶金刚线方面上海卡姆丹克、浙江昱辉、保利协鑫、晶科等公司进行传统砂浆切割设备的改造，有改造成功案例。

金刚线简介：目前日本厂商凭借先发优势，并依靠在金刚石工具制造行业积累的技术优势，在高端市场占据较大份额，代表企业包括旭金刚石（AsahiDiamond）、中村超硬（nakamura）等。

日本的旭金刚石（AsahiDiamond）2007年6月就推出了成熟产品；美国Diamond Wire Technology (Meyer Burger AG)主要和梅耶博格公司合作。

一种太阳能硅片金刚线切割液,其制备方法及用途
制备方法：
1. 准备材料：太阳能硅片金刚线切割液的制备需要以下原料：工业级有机溶剂、金刚砂颗粒、表面活性剂等。

2. 溶剂混合：将工业级有机溶剂和表面活性剂按一定比例混合均匀，制备溶剂溶液。

3. 悬浮金刚砂：将金刚砂颗粒加入溶剂溶液中，通过搅拌使金刚砂颗粒均匀悬浮于溶液中。

4. 过滤和浓缩：使用滤纸或滤网过滤出悬浮液中的杂质，然后通过蒸发或其他手段将悬浮液浓缩，得到太阳能硅片金刚线切割液。

用途：
1. 金刚线切割：太阳能硅片金刚线切割液可用于太阳能硅片的切割加工，金刚线在液中能更好地发挥其切割效果，提高切割质量和效率。

2. 清洗和除杂：太阳能硅片金刚线切割液具有良好的溶解和清洗能力，可用于清洗太阳能硅片表面的杂质和污染物，提高太阳能电池的质量和效率。

3. 表面处理：太阳能硅片金刚线切割液中的金刚砂颗粒能够对硅片表面进行微刻处理，使其表面更加平整和光滑，提高太阳能电池的光能吸收效果。

4. 防腐蚀：太阳能硅片金刚线切割液中的活性剂具有防腐蚀作用，可保护硅片表面不受腐蚀和氧化。

总之，太阳能硅片金刚线切割液是一种用于太阳能硅片切割和
表面处理的溶剂溶液，具有清洗、除杂、表面处理和防腐蚀等多种用途。

金刚线切割过程中切割异常分析及硅片相关质量研究发表时间：2020-09-09T15:23:06.220Z 来源：《科学与技术》2020年28卷第9期作者：张晓俊[导读] 随着国内金刚线制造和应用技术的不断成熟，加之市场需求的快速增长不摘要：随着国内金刚线制造和应用技术的不断成熟，加之市场需求的快速增长不断的刺激金刚线制造技术向细线化方向发展，金刚线细线化切割工艺已成为行业内硅片制造技术发展趋势。

越来越细的金刚线满足不同尺寸形状硅片的切割要求就是硅片制造技术需要研究的重要方向。

本文主要针对金刚线切割过程中切割异常分析及硅片质量方向进行分析。

关键词：金刚线细线切割；排线拉斜；排线间距；1.引言在光伏发电系统中，要想保障光伏发电的稳定运行，就需要加强对产业链各环节质量的监控，单晶硅片作为产业链基础，只有保障了其质量，才能够制作出高效率电池组件[1]。

但是在单晶硅片制作过程中存在很多问题，本文主要分析单晶硅片切割异常分析，从切割单晶硅棒相关质量出发，寻找出相匹配工艺方案，以此来进行说明。

2.切金刚线切割单晶硅片主要优势金刚线切单晶硅片切割技术中，以生产量高，硅片直径适用范围广，翘曲值低，表面损伤浅，表面光洁度低等多项优势被广泛应用[2]。

随着国内金刚线制造和应用技术的不断成熟，加之市场需求的快速增长不断的刺激金刚线制造技术向细线化、薄片化方向发展。

使用金刚线切片技术后，由于刀缝损失的减小，能够带来单位耗硅量的减少，从而较大程度地减少了硅片的硅成本和折旧等，这也是金刚线切片最重要的驱动因素。

为了追求更高的效益，使用更细的金刚线切割薄硅片已成为行业趋势，但在提高公斤出片数以及单刀产能的同时，如何保证单晶硅片清洗质量成行业内共同攻克的技术难题，本文以生产工艺及原辅材料为基础，研究单晶硅片清洗过程中产生的表面脏污，并通过实验验证提出了解决方法。

3.金刚线切割过程中切割异常分析目前光伏企业发展以“降本增效”为主旋律。