[发明专利]一种晶体硅的线切割的方法

说明书

技术领域

本发明涉及晶体硅太阳能电池技术领域，更具体地，涉及一种晶体硅的线切割的方法。

背景技术

随着社会的发展，太阳能光伏产业逐步成为一种新的主导产业。在太阳能硅片线切割生产过程中，目前行业普遍使用的切割硅片的钢线主要还是横截面为圆形或椭圆形的普通直钢线，如公开号为CN103192462A、CN102275232A所述切割方法就是采用普通直钢线的砂浆切割技术。需投入大量砂浆，慢台速切割，产量低、成本高，在切割硅块时，碳化硅颗粒缺少附着力，容易从钢线表面脱落，钢线在硅块入线口会引起浆料的飞溅，进而降低砂浆携带，影响切割品质。因而采用普通直钢线的切割速度慢，砂浆单耗大，产品合格率低。

目前市场对硅片的需求持续旺盛，硅片供给侧紧张，业内硅片企业全力追赶产能，因投入设备扩产成本高、周期长，故主要还是从提升工艺台速、挖掘现有产能潜能入手，但如单方面提高台速、缩短工艺切割时间，硅片的切割品质会急速恶化、合格率严重下降，造成生产成本的上升，依然无法提高企业盈利能力。

目前金刚线切割单晶硅的工艺正在逐渐推广，但金刚线切割多晶硅的工艺几乎没有，主要原因在于现有切割机台的性能设计缺陷，如转用金刚石线切割，需投入较大的资金对现有切片设备进行全面升级改造，且改造后的设备稳定性不好，产品合格率低。

另外，多晶硅杂质高、切割难度比单晶硅大，现有金刚线切割工艺的辅料成本和切割技术相对于普通直钢线砂浆切割并无成本优势。更关键的是金刚线切割多晶硅片电池制绒技术(黑硅技术，湿法制绒)虽有突破，但需投入大量资金升级改造、淘汰现有的电池设备，目前还不具备量产推广的技术和成本优势，因而金刚线切割多晶硅片需求疲软。

基于此，业内因地制宜为改善钢线带砂能力而逐步开发出波纹钢线、螺旋钢线和结构钢线等，此类钢线对提高带砂能力有所帮助，但因这些钢线具有一定波形，如无与之匹配的切割工艺，在多线切割中极易出现间歇性线痕或TTV(总厚度偏差)异常，对提速增产降本的贡献远远达不到预期。如公开号CN103448154A所述螺旋线切割工艺技术，台速和辅料成本依然有很大改进空间。

发明内容

[技术问题]

本发明致力于开发一种晶体硅的线切割方法，所述方法采用结构线进行切割，有效提高切割速度和切割效率，提高成品率，降低砂浆等辅料成本，改善切片盈利能力。

[技术方案]

根据本发明的一个方面，提供了一种晶体硅的线切割方法，所述方法通过线切割机进行，并包括以下步骤：

(1)在线砂浆的配制

配制在线砂浆，所述在线砂浆为包含聚乙二醇和碳化硅颗粒的混合砂浆，密度为1.660-1.675kg/L，粘度为220-260mPa·s；

(2)导轮加工

开槽夹角为70-80°，槽深为190±10μm，槽距补偿为7-17μm以及V或U型槽的开槽工艺加工所述线切割机的导轮；

(3)晶体硅切割

设定结构线的速度为9.5-15m/s，张力为R/L：25-20N/18-24N，待切割晶体硅的进给速度为0.255-0.500mm/min，所述在线砂浆的流量为110-150kg/min，在线砂浆的温度为17-23℃。在切割前依硅块有效切割长度和砂浆更换系数添加砂浆，即砂浆添加量＝有效切割长度*砂浆更换系数，其中所述砂浆更换系数为0.3-0.4kg在线砂浆/mm。

在本发明中，在线砂浆主要包含切割液和砂，切割液的主要成分是聚乙二醇，砂主要由1500#SiC颗粒组成。砂浆原本不含水，但聚乙二醇吸水能力强，使用过程中可能会含有约1.5重量％的水，所述砂悬浮分散在切割液中。切割液主要起悬浮分散SiC，并冷却切割过程产生的热量并润滑硅片的作用。

在本发明中，所述线切割机包括走线系统、进给系统、砂浆系统和控制系统。其中，所述走线系统主要包括放线室、收线室、导轮和大小滑轮，结构线从放线室引出，经大小滑轮到达导轮各槽组成切割线网后经滑轮返回收线室；所述进给系统包括工件平台，其负载待加工切割的晶棒按工艺程序进给下压至上述切割线网以实现晶体硅的切割；所述砂浆系统从砂浆缸抽取在线砂浆，所述在线砂浆通过冷热交换器达到工艺要求温度、流量后经喷嘴均匀喷洒到线网上，起到切割硅棒、润滑降温作用，再从切割室回流到砂浆缸；所述控制系统主要完成走线、砂浆和进给系统等的自动控制，以达到按工艺全自动切割目的。