CN102059750A - 太阳能电池用硅片的钻石线切割设备及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种加工太阳能电池用硅片的钻石线锯的切割设备及工艺，采用的钻石线锯的切割设备包括一个位于两主槽轮间的导轮，钻石钢线通过的导轮导引过渡，从而达到减小其在切割过程中的抖动性，工艺包括：硅棒在切割过程中的钻石线锯张力为26～28N，硅棒在切割结尾处，即剩余1/8～1/10的切割行程，采用0.5～0.7mm/min的切割速度，本发明的方案不仅大大的提高了硅片加工产品产量，而且在硅片加工质量较好，同时消除传统切割方式即“裸钢线+磨料浆液”所带来的环境污染问题，具有实用和推广价值。

Description

太阳能电池用硅片的钻石线切割设备及工艺

技术领域

本发明涉及晶体硅片加工领域，特别涉及一种加工太阳能电池用硅片的钻石线切割设备及工艺。

背景技术

近年来，以太阳能电池发电为基础的光伏产业迅猛发展，导致单晶硅片相关的设备制造厂商不断增加，各种新式设备层出不穷，相应的也产生了多样的硅片加工方法。目前，市场上大多数的硅棒切割工艺采用的主流切割工艺为“裸钢线+磨料浆液”。这种采用游离磨料的切割方式与以往的内圆切割工艺相比，具有可切割大直径硅棒和多组同时切割以及降低硅料消耗等优势，但也存在以下的明显不足：1、加工后的硅片被脂基研磨液污染，增大了后续硅片的清洗难度，导致清洗成本增加，2、使用之后的切削研磨液需处理才能排放，极易造成环境污染；3、切割工艺为游离磨粒的材料去除机理，由于切削能力有限，因此其加工效率较低。

为避免传统的“裸钢线+磨料浆液”方法带来的上述不足，人们尝试引用钻石线锯的切割工艺进行晶硅片的切割加工。钻石线锯是将高硬度、高耐磨性的金刚石微粉通过一定的方法固结在切割钢线上，从而单纯依靠冷却水的加工方法对晶硅进行切割的方法。目前，该方法的主要不足主要体现在以下两方面：1、由于钻石线锯在切割过程中钢线的抖动较大，使得加工后的硅片产生较大的表面损伤层以及较大的TTV（总厚度公差），影响硅片的加工质量。2、钻石线锯较大的切割速度以及较强的切割能力会使得加工后的硅片产生大量的崩边不良，极大地降低硅片的完好率，从而影响了其在硅片切割行业的应用。

发明内容

本发明的目的就是为克服现有技术的不足，提供一种新的钻石线锯的切割设备及工艺，以消除现有钻石线锯的加工工艺存在的上述缺陷。

本发明是通过这样的技术方案实现的：太阳能电池用硅片的钻石线切割设备包括导轮部分，导轮部分中包括两个主槽轮，其特征在于，在两个主槽轮之间增加一个直径小于主槽轮的小槽轮，小槽轮的轮槽上端外径切线与两主槽轮的轮槽上端外径切线重合，保持在同一水平位置，小槽轮的槽形与两主槽轮的槽形相同，过小槽轮圆心的垂线到两个主槽轮圆心的距离相等，小槽轮作为导轮，用于导引通过两主槽轮间的钻石钢线，从而达到减小其在切割过程中的抖动性，使得该设备具备较好的钢线运行稳定性。

太阳能电池用硅片的钻石线切割工艺，其特征在于，所述工艺包括如下次序的步骤：

（1）选择硬度与待切割硅棒相当的材质粘接在切割料座上，并用10kg的砝码压紧4小时，所述粘接材质可选用大理石，所述粘接剂为914胶，粘接剂与固化剂的比例为：1：1～1：3，优选1：2。

，粘接剂与固化剂的比例为：1：1～1：3，优选1：2。

（2）将所要加工的硅棒粘接在大理石上，并用15kg砝码压紧6小时，粘接剂为914胶，粘接剂与固化剂的比例为：1：3～1：5，优选1：4；

（3）将与切割硅棒长度相同的树脂条粘接在硅块的上方，所用粘接剂为914胶，粘接时间为4小时，所述树脂条宽度为3mm，厚度为1mm；

（4）硅棒切割过程中冷却水温度为23度，切割时的冷却水流量为100～120L/min，优选110L/min；

（5）本发明所涉及硅棒在切割过程中的钻石线锯张力为26～28N，优选27N；

（6）本发明所涉及硅棒在切割结尾处，即剩余1/8～1/10的切割行程，优选1/9，采用0.5～0.7mm/min的切割速度，优选0.6mm/min； 

 （7）切割后的硅片去胶冲洗水的温度为50～70度，优选60度；冲洗时间为10～15min，优选13min。

本发明在所述钻石线切割设备的导轮部分的两个主槽轮之间增加一个直径小于主槽轮的小槽轮，减少了钻石线锯在切割过程中钢线的抖动，提高了硅片的加工质量；本发明加工硅片的方法不仅具有较大的产量优势，而且在硅片加工质量方面也可以取得较好的效果，同时消除传统切割方式即“裸钢线+磨料浆液”所带来的环境污染等问题，崩边率仅为0.5%，在降低硅片崩边率方面取得较好的效果。

附图说明

图1、 本发明所涉及设备的导轮分布俯视图；

图2 、本发明所涉及设备的导轮分布主视图；

图3、本发明所涉及的硅块的粘接示意图。

1、主槽轮，2、中心槽轮，3、切割线， 4、引导条，5、单晶，6、大理石，7、料座。

具体实施方式

为了更清楚的理解本发明，结合附图和实施例详细描述本发明：

如图1至图3所示，太阳能电池用硅片的钻石线切割设备，导轮部分包括两个主槽轮1，在两个主槽轮1 之间增加一个直径小于主槽轮1的小槽轮2，使小槽轮2的轮槽上端外径切线与两主切割槽轮1的轮槽上端外径切线重合，保持在同一水平位置安装，小槽轮2的槽形与两个主切割槽轮1的槽形相同，过小槽轮2圆心的垂线到两个主槽轮圆心的距离相等，小槽轮2作为导轮，用于导引通过两个主切割槽轮1间的钻石钢线，从而达到减小其在切割过程中的抖动性，使得该设备具备较好的钢线运行稳定性。

本实例所用钢线为日本产钻石线锯，钻石线径为150μm。所用主切割槽轮1 槽距为350 μm；

首先，用粘接剂：固化剂=1：2 的美国胶将长度为300mm的大理石板粘料座上，并用10 kg的砝码紧压 4小时。

其次，用粘接剂：固化剂=1： 的914胶将长度为300mm的单晶粘接在大理石板上，并用15 kg的砝码紧压6小时。单晶的长宽均为125mm。

然后，将粘接好的单晶安装在多线切割机上。切割张力为27N，前8/9的切割过程中采用 1.5mm/min的切割速度。后1/9切割过程中采用0.6mm/min的切割速度。切割过程中所用冷却水温度为23度，流量为110 L/min。具体实施的切割工艺如下：

最后，将切割后的硅片采用60 度的水进行冲洗，冲洗时间为 13min。

实施实例所加工的硅片平均TTV为12，符合目前市场要求。崩边率仅为0.5%，在降低硅片崩边率方面取得较好的效果。

根据上述说明，结合本领域技术可实现本发明的方案。

Claims (2)

1.太阳能电池用硅片的钻石线切割设备，包括导轮部分，导轮部分中包括两个主槽轮，其特征在于，在两个主槽轮之间增加一个直径小于主槽轮的小槽轮，小槽轮的轮槽上端外径切线与两主槽轮的轮槽上端外径切线重合，保持在同一水平位置，小槽轮的槽形与两主槽轮的槽形相同，过小槽轮圆心的垂线到两个主槽轮圆心的距离相等，小槽轮作为导轮，用于导引通过两主槽轮间的钻石钢线，从而达到减小其在切割过程中的抖动性，使得该设备具备较好的钢线运行稳定性。

2.太阳能电池用硅片的钻石线切割工艺，其特征在于，所述工艺包括如下次序的步骤：

（1）选择硬度与待切割硅棒相当的材质粘接在切割料座上，并用10kg的砝码压紧4小时，所述粘接材质可选用大理石，所述粘接剂为粘接剂为914胶，，粘接剂与固化剂的比例为：1：1～1：3，优选1：2；

（2）将所要加工的硅棒粘接在大理石上，并用15kg砝码压紧6小时，粘接剂为914胶，粘接剂与固化剂的比例为：1：3～1：5，优选1：4；

（3）将与切割硅棒长度相同的树脂条粘接在硅块的上方，所用粘接剂为914胶，粘接时间为4小时，所述树脂条宽度为3mm，厚度为1mm；

（4）硅棒切割过程中冷却水温度为23度，切割时的冷却水流量为100～120L/min，优选110L/min；

（5）本发明所涉及硅棒在切割过程中的钻石线锯张力为26～28N，优选27N；

（6）本发明所涉及硅棒在切割结尾处，即剩余1/8～1/10的切割行程，优选1/9，采用0.5～0.7mm/min的切割速度，优选0.6mm/min； 

 （7）切割后的硅片去胶冲洗水的温度为50～70度，优选60度；冲洗时间为10～15min，优选13min。

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