CN103395132B

CN103395132B - 一种调测硅片切割中旧砂浆使用比例的方法

Info

Publication number: CN103395132B
Application number: CN201310335575.4A
Authority: CN
Inventors: 孟凡强; 冉海涛
Original assignee: Yingli Group Co Ltd
Current assignee: Yingli Group Co Ltd
Priority date: 2013-08-02
Filing date: 2013-08-02
Publication date: 2015-04-08
Anticipated expiration: 2033-08-02
Also published as: CN103395132A

Abstract

本发明提供了一种调测硅片切割中旧砂浆使用比例的方法，首先设定一组工艺条件，在该工艺条件下逐渐增加旧砂浆的使用比例，直至得到的切割硅片产品质量发生波动，确定临界旧砂浆使用比例，并测量此时的极限微粉含量范围，碳化硅的磨损破碎极限范围。针对不合格率发生波动时的旧砂浆使用比例，调整工艺参数，使产品质量稳定，在新的工艺参数下，继续逐渐增加旧砂浆的使用比例，得到旧砂浆使用比例临界值，测量极限微粉含量范围，碳化硅的磨损破碎极限范围。得到不同工艺条件下的极限微粉含量范围，碳化硅的磨损破碎极限范围。从而实现在提高旧砂浆使用比例后，硅片切割合格率不下降，最终达到降低硅片切割加工成本的目的。

Description

一种调测硅片切割中旧砂浆使用比例的方法

技术领域

本发明涉及硅片切割领域，特别是涉及一种调测硅片切割中旧砂浆使用比例的方法。

背景技术

由于光伏行业竞争日益激烈，任何环节的成本降低都将促使用整体环节的成本降低，才能使用生产的产品具有竞争力。

对于硅片切割，应用最多的是多线切割技术，该技术将开方处理后的单晶棒料通过玻璃板固定在不锈钢工件上，然后放置到切割机的相应区域。导轮经过开槽工艺处理在轮体上刻有与所使用切割线直径相适合的精密线槽，钢线通过来回顺序缠绕在个导轮的线槽上而形成上下两个平行线网。发动机带动导轮旋转,导轮带动切割钢线高速走动，线速一般为每秒5到25米。在工作台两侧的砂嘴将砂浆均匀地喷在线网上，砂浆是由碳化硅（SiC）颗粒与聚乙二醇（PEG）悬浮液组成的混合液。随着切割线进入晶棒进行切割作业。同时晶棒随工作台缓慢向下推进，晶棒完全通过线网,上千的晶片便切割完成。太阳能硅片的切割其实是钢线带着碳化硅微粉在切，所以微粉的粒型及粒度是硅片表片的光洁程度和切割能力的关键。粒型规则，切出来的硅片表明就会光洁度很好；粒度分布均匀，就会提高硅片的切割能力，旧砂浆中的微粉由硅片切割过程中产生的硅粉、铁粉组成。

然而由于全新砂浆切割完一次后，旧砂浆中碳化硅的切割能力还较强，只是旧砂浆中的微粉含量较高影响了整体砂浆的悬浮性能，以及部分微粉会包裹碳化硅表面，从而降低了砂浆的整体切割能力。目前行业内普遍采用提高砂浆回收产品的使用比例、单纯降低新砂浆更新量的方式降低硅片加工的砂浆制造费用。由于提高回收产品使用比例的方式，回收产品加工费用昂贵，因此降低硅片加工成本空间有限。以及通过单纯降低砂浆更新量的方式，微粉含量、碳化硅的磨损破碎程度都会显著增大，由于砂浆的微粉含量极限、碳化硅的磨损破碎程度极限的影响，通过单纯降低新砂浆更新量的方式也已经达到极限。随着硅片切割工艺、原材料的不断发展进步，如何对旧砂浆进行二次回收利用，提高旧砂浆使用比例，并匹配优化切割工艺，最终满足生产需要，来实现经济效益的提高成为本领域迫切需要解决的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种调测硅片切割中旧砂浆使用比例的方法，从而降低硅片加工的砂浆制造费用，最终降低硅片切割加工成本。

为实现上述发明目的，本发明所提供的技术方案为：

一种调测硅片切割中旧砂浆使用比例的方法，包括以下步骤：

步骤一确定一种切割方法的工作台速度，线速度，钢线张力，浆料温度，浆料流量和导轮槽距；

步骤二在步骤一的切割方法下逐步增加旧砂浆使用比例，进行硅片切割，并对切割好的硅片进行质量检测；

步骤三依据上述的质量检测结果得到硅片质量合格时的最高旧砂浆使用比例值，并检测此比例下的砂浆微粉含量范围、碳化硅破碎磨损程度范围和中值直径增值范围，得到该工艺参数下的砂浆微粉含量极限范围、碳化硅破碎磨损程度极限范围；

步骤四针对上述质量检测的硅片质量不合格时的最低旧砂浆使用比例值，通过降低工作台速度参数、提高线速度参数、提高钢线张力参数，提高浆料流量参数，降低浆料温度参数进行工艺调整，使该比例值下切割好的硅片质量合格，并记录此时的工作台速度，线速度，钢线张力，浆料温度和浆料流量；

步骤五在上述记录的工作台速度，线速度，钢线张力，浆料温度和浆料流量下，逐步增加旧砂浆使用比例，进行硅片切割，并对切割好的硅片进行质量检测；

步骤六依据上述的质量检测结果得到硅片质量合格时的最高旧砂浆使用比例值，并检测此比例下的砂浆微粉含量范围、碳化硅破碎磨损程度范围，得到该工艺参数下的砂浆微粉含量极限范围、碳化硅破碎磨损程度极限范围；

步骤七重复步骤四至步骤六。

进一步地，通过步骤一至步骤七，得到不同工艺参数下的砂浆微粉含量极限范围、碳化硅破碎磨损程度极限范围。

进一步地，所述步骤一中，工作台速度290um/min、线速度13.4m/s、设定钢线张力23N、浆料温度23℃、浆料流量140kg/min、导轮槽距355um。

进一步地，所述步骤三中的最高旧砂浆使用比例值为：新砂浆体积：旧砂浆体积=42:9.

进一步地，所述步骤三中的砂浆微粉含量极限范围8.3%-8.5%，碳化硅破碎磨损程度极限范围为：圆度增值范围为2.1%-2.4%、中值直径增值极限范围3.5%-3.6%。

进一步地，所述步骤四中的最低旧砂浆使用比例值为：新砂浆体积：旧砂浆体积=40:12.

进一步地，所述步骤四记录的工作台速度275um/min、线速度13.6m/s、设定钢线张力24N、浆料温度21℃、浆料流量145kg/min、导轮槽距355um。

进一步地，所述步骤六中的最高旧砂浆使用比例值为：新砂浆体积：旧砂浆体积=38:15。

进一步地，所述步骤六中的砂浆微粉含量极限范围8.7%-9%，碳化硅破碎磨损程度极限范围为：圆度增值范围为2.3%-2.6%、中值直径增值极限范围3.6%-3.7%。

进一步地，所述旧砂浆为切割一次后的旧浆料。

采用上述技术方案，本发明的有益效果有：本发明通过在每次切割中切割负载（切割长度）不变的前提下，提高旧砂浆的使用比例，匹配优化的切割工艺，验证出提高旧砂浆使用比例后的极限微粉含量值、碳化硅的磨损破碎极限值。实现在提高旧收砂使用比例后，硅片切割合格率不下降，最终达到降低硅片切割加工成本的目的。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种调测硅片切割中旧砂浆使用比例的方法，首先设定一组工艺条件，在该工艺条件下逐渐增加旧砂浆的使用比例，直至，该工艺条件下，得到的切割硅片产品质量发生波动，不合格率增加，得到该工艺条件下的临界旧砂浆使用比例（该临界比例下合格率稳定，产品质量稳定），并测量该临界旧砂浆使用比例时的极限微粉含量范围，碳化硅的磨损破碎极限范围（即圆度增值范围和中值直径增值范围）。针对不合格率发生波动时的旧砂浆使用比例，在使用比例不变的基础上调整工艺参数，具体为降低工作台速度参数、提高线速度参数、提高钢线张力参数，提高浆料流量参数，降低浆料温度参数，使该使用比例下的合格率稳定，产品质量稳定，得到新的工艺参数值，在新的工艺参数下，继续逐渐增加旧砂浆的使用比例，得到该新的工艺参数下的旧砂浆使用比例临界值，测量该旧砂浆使用比例临界值时的极限微粉含量范围，碳化硅的磨损破碎极限范围（即圆度增值范围和中值直径增值范围）。得到不同工艺条件下的旧砂浆使用比例临界值，极限微粉含量范围，碳化硅的磨损破碎极限范围（即圆度增值范围和中值直径增值范围）。从而实现在提高旧砂浆使用比例后，硅片切割合格率不下降，最终达到降低硅片切割加工成本的目的。

实施例1

步骤一确定一种切割方法的工作台速度，线速度，钢线张力，浆料温度，浆料流量和导轮槽距，具体为：工作台速度290um/min、线速度13.4m/s、设定钢线张力23N、浆料温度23℃、浆料流量140kg/min、导轮槽距355um；

步骤二在步骤一的切割方法下从全部为新砂浆开始，逐步增加旧砂浆使用比例，进行硅片切割，并对切割好的硅片进行质量检测，所述旧砂浆为切割一次后的旧浆料；

步骤三依据上述的质量检测结果得到硅片质量合格时的最高旧砂浆使用比例值，即新砂浆体积为420L，旧砂浆体积为90L，并检测此比例下的砂浆微粉含量范围、碳化硅破碎磨损程度范围，得到该工艺参数下的砂浆微粉含量极限范围为8.3%-8.5%，碳化硅破碎磨损程度极限范围为：圆度增值范围为为2.1%-2.4%、中值直径增值极限范围为3.5%-3.6%；

步骤四针对上述质量检测的硅片质量不合格时的最低旧砂浆使用比例值，新砂浆体积400L，旧砂浆体积120L，通过降低工作台速度参数、提高线速度参数、提高钢线张力参数，提高浆料流量参数，降低浆料温度参数进行工艺调整，使该比例值下切割好的硅片质量合格，并记录此时的工作台速度275um/min、线速度13.6m/s、设定钢线张力24N、浆料温度21℃、浆料流量145kg/min、导轮槽距355um；

步骤六依据上述的质量检测结果得到硅片质量合格时的最高旧砂浆使用比例值，新砂浆体积380L，旧砂浆体积150L，并检测此比例下的砂浆微粉含量范围、碳化硅破碎磨损程度范围，得到该工艺参数下的砂浆微粉含量极限范围为8.7%-9%，碳化硅破碎磨损程度极限范围为：圆度增值范围为2.3%-2.6%、中值直径增值极限范围为3.6%-3.7%；

步骤七重复步骤四至步骤六，得到不同工艺参数下的砂浆微粉含量极限范围、碳化硅破碎磨损程度极限范围和中值直径增值极限范围。

本发明通过逐步提高旧砂浆的使用比例，并匹配优化切割工艺，验证出提高旧砂浆使用比例后的极限微粉含量值、碳化硅的磨损破碎极限值。实现在提高旧收砂使用比例后，硅片切割合格率不下降。因此不仅可以大幅降低硅片切割的砂浆制造费用，还能最大限度的应用废旧产品，在资源循环、环境友好方面也起到积极作用。

实施例2

新砂浆为420L，旧砂浆为90L；工作台速度290um/min、线速度13.4m/s、设定钢线张力23N、浆料温度23℃、浆料流量140kg/min、导轮槽距355um。

测量上述的切割方法中，砂浆微粉含量范围为8.3%-8.5%；碳化硅破碎磨损程度，即圆度增值范围为2.1%-2.4%；中值直径D50增值范围为3.5%-3.6%。硅片表面锯痕值10.5um，TTV值15.7um，硅片切割合格率为96.5%。

实施例3

新砂浆为400L，旧砂浆为120L；采用的工作台速度290um/min、线速度13.4m/s、设定钢线张力23N、浆料温度23℃、浆料流量140kg/min、导轮槽距355um。

测量上述的切割方法中，硅片表面质量不好，硅片表面锯痕值11.7um，TTV值16.5um，硅片切割合格率为95.6%。

实施例4

一种调测硅片切割中旧砂浆使用比例的方法，该方法中，采用的新砂浆为400L，旧砂浆为120L；采用的工作台速度为288um/min、线速度为13.43m/s、设定钢线张力23.2N、浆料温度22.8℃、浆料流量141kg/min、导轮槽距355um。

测量上述的切割方法中，硅片表面锯痕值11.5um，TTV值16.2um，硅片切割合格率为95.9%。

实施例5

一种调测硅片切割中旧砂浆使用比例的方法，该方法中，采用的新砂浆为400L，旧砂浆为120L；采用的工作台速度为280um/min、线速度为13.52m/s、设定钢线张力24N、浆料温度22.5℃、浆料流量143kg/min、导轮槽距355um。

测量上述的切割方法中，硅片表面锯痕值10.6um，TTV值15.8um，硅片切割合格率为96.5%。

实施例6

一种调测硅片切割中旧砂浆使用比例的方法，该方法中，采用的新砂浆为400L，旧砂浆为120L；采用的工作台速度为275um/min、线速度为13.6m/s、设定钢线张力为24N、浆料温度为21℃、浆料流量为145kg/min、导轮槽距为355um。

测量上述的切割方法中，硅片表面锯痕值9.9um，TTV值15.0um，硅片切割合格率为96.8%。

实施例7

一种调测硅片切割中旧砂浆使用比例的方法，该方法中，采用的新砂浆为380L，旧砂浆为150L；采用的工作台速度275um/min、线速度13.6m/s、设定钢线张力24N、浆料温度21℃、浆料流量145kg/min、导轮槽距355um。

测量上述的切割方法中，砂浆微粉含量范围为8.7%-9%；碳化硅破碎磨损程度，即圆度增值范围为2.3%-2.6%；中值直径D50增值范围为3.6%-3.7%。硅片表面锯痕值10.3um，TTV值15.5um，硅片切割合格率为96.5%。

实施例8

一种调测硅片切割中旧砂浆使用比例的方法，该方法中，采用的新砂浆为360L，旧砂浆为180L；采用的工作台速度275um/min、线速度13.6m/s、设定钢线张力24N、浆料温度21℃、浆料流量145kg/min、导轮槽距355um。

测量上述的切割方法中，硅片表面不好，硅片表面锯痕值10.9um，TTV值16.1um，硅片切割合格率为95.7%。

实施例9（未添加旧砂浆的对比例）

以Hct线锯使用直径为130um钢线试验，只使用全新砂浆的线锯切割工艺：工作台速度290um/min、线速度13.4m/s、设定钢线张力23N、浆料温度23℃、浆料流量140kg/min、导轮槽距355um，单次更新全新砂浆500L。

测量上述的切割方法，硅片表面质量好，硅片表面锯痕值9.8um，TTV值14.8um，硅片切割合格率为96.8%。

本发明所涉及的旧砂浆为切割一次后的旧浆料，作为优选，可以对切割一次的旧浆料进行过滤后使用，过滤优选采用100-120目过滤。且采用工作台速度275um/min、线速度13.6m/s、设定钢线张力24N、浆料温度21℃、浆料流量145kg/min、导轮槽距355um，采用的新砂浆为380L，旧砂浆为150L时，切割得到的硅片表面质量最好，合格率高，满足适宜大规模的生产使用。

本发明的切割方法通过工作台切割速度、钢线线速度、钢线张力、浆料流量、浆料温度等参数设定实现，主要通过降低线锯切割机的工作台速度参数、提高线锯切割机的钢线的线速度参数（提高钢线携砂量，提高切割能力）、提高线锯切割机的钢线张力参数（减小钢线线弓），提高线锯切割机的浆料流量参数（提高钢线携砂量，提高切割能力），降低线锯切割机的浆料温度参数等方式实现工艺方法改进。

本发明所提供的调测硅片切割中旧砂浆使用比例的方法，在每次切割中切割负载（切割长度）不变的前提下，通过提高旧砂浆的使用比例，并匹配优化切割工艺，并得出提高旧砂浆使用比例后的极限微粉含量范围、碳化硅的磨损破碎极限范围。实现在提高旧收砂使用比例后，硅片切割合格率不下降，最终达到降低硅片切割加工成本的目的。不仅可以大幅降低硅片切割的砂浆制造费用，还能最大限度的应用废旧产品，在资源循环、环境友好方面也起到积极作用，可大批量应用于工业生产。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种调测硅片切割中旧砂浆使用比例的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤七重复步骤四至步骤六；

所述旧砂浆为切割一次后的旧浆料。

2.根据权利要求1所述的调测硅片切割中旧砂浆使用比例的方法，其特征在于，通过步骤一至步骤七，得到不同工艺参数下的砂浆微粉含量极限范围、碳化硅破碎磨损程度极限范围。

3.根据权利要求1所述的调测硅片切割中旧砂浆使用比例的方法，其特征在于，所述步骤一中，工作台速度290um/min、线速度13.4m/s、设定钢线张力23N、浆料温度23℃、浆料流量140kg/min、导轮槽距355um。

4.根据权利要求3所述的调测硅片切割中旧砂浆使用比例的方法，其特征在于，所述步骤三中的最高旧砂浆使用比例值为：新砂浆体积：旧砂浆体积＝42:9。

5.根据权利要求4所述的调测硅片切割中旧砂浆使用比例的方法，其特征在于，所述步骤三中的砂浆微粉含量极限范围8.3％-8.5％，碳化硅破碎磨损程度极限范围为：圆度增值范围为2.1％-2.4％、中值直径增值极限范围3.5％-3.6％。

6.根据权利要求5所述的调测硅片切割中旧砂浆使用比例的方法，其特征在于，所述步骤四中的最低旧砂浆使用比例值为：新砂浆体积：旧砂浆体积＝40:12。

7.根据权利要求6所述的调测硅片切割中旧砂浆使用比例的方法，其特征在于，所述步骤四记录的工作台速度275um/min、线速度13.6m/s、设定钢线张力24N、浆料温度21℃、浆料流量145kg/min、导轮槽距355um。

8.根据权利要求7所述的调测硅片切割中旧砂浆使用比例的方法，其特征在于，所述步骤六中的最高旧砂浆使用比例值为：新砂浆体积：旧砂浆体积＝38:15。

9.根据权利要求8所述的调测硅片切割中旧砂浆使用比例的方法，其特征在于，所述步骤六中的砂浆微粉含量极限范围8.7％-9％，碳化硅破碎磨损程度极限范围为：圆度增值范围为2.3％-2.6％、中值直径增值极限范围3.6％-3.7％。