CN113043486A - 一种硅棒的切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅棒的切割方法，所述方法包括采用切片机对硅棒进行双向切割，包括：1)硅棒切割深度达到目标终止位置占比<设定值M₀时，正向切割，即以先正向再反向的方式切割硅片，且切割时正向的切割线使用量大于反向的切割线使用量；2)硅棒切割深度达到目标终止位置占比≥设定值M₀时，反向切割，即以先正向再反向的方式切割硅片，且切割时正向的切割线使用量小于反向的切割线使用量。本发明的方法可显著改善停机时硅棒出现切不透的问题，降低加切率、硅片TTV占比、单片耗线量和加工成本，并能提升切割良品率。

Description

一种硅棒的切割方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，涉及一种硅棒的切割方法。

背景技术

太阳能电池片一般是由切片机对硅棒切片得到，随着单晶硅片和多晶硅片大尺寸化的发展，目前光伏行业内电池片尺寸已经由传统的边长156～157mm切换为边长166mm甚至更大，这大幅降低了每瓦成本，加快了光伏发电平价上网的进度。

但是，由于现有的硅棒切片加工过程，切割线全部由一侧切割至另一侧，无反向切割，在硅片加工领域产生的负面影响为：随着加工硅棒尺寸的增加，切割过程中电镀金刚线的磨损量加剧，导致硅片的线痕和总厚度偏差(TTV，Total Thickness Variation)不良占比升高，切片的合格率降低。同时，按照常规工艺切割结束时硅棒出现未切透的比例急剧升高(超过15％)，还需要二次继续切割，这严重降低了切片产能和增加了切割硅片的单片耗线量，加工成本升高。而且伴随着行业内细线化的推广(比如母线为60μm的电镀金刚线和母线直径为57μm的电镀线，或者直径更细的电镀线)，以上问题表现的越来越严重，急需解决。

因而，有必要提供一种硅棒的切割方法，在满足大尺寸多晶硅棒或单晶硅棒的切割的同时，提升硅片的合格率并解决切割结束时硅棒出现未切透占比高的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种硅棒的切割方法。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种硅棒的切割方法，所述方法包括采用切片机对硅棒进行双向切割，所述双向为正向切割和反向切割，所述切片机包括第一线轮和第二线轮，所述第一线轮用于在正向切割时供应切割线，反向切割时作为储线轮，所述第二线轮用于在正向切割时作为储线轮，反向切割时供应切割线；

所述方法包括：(1)硅棒切割深度达到目标终止位置占比<设定值M₀时，进行正向切割，即以先正向再反向的方式切割硅片，且切割时正向的切割线使用量大于反向的切割线使用量；

(2)硅棒切割深度达到目标终止位置占比≥设定值M₀时，进行反向切割，即以先正向再反向的方式切割硅片，且切割时正向的切割线使用量小于反向的切割线使用量。

本发明的方法中，步骤(2)完成，这一刀结束以后会报废一定长度的切割旧线，不参与下一刀的切割硅棒。同时会补充进去相同长度的新线，而补充进去的这部分新线长度就是单刀新线用量。单刀新线用量在切割前由工艺技术人员已经确定，相当于一个切片加工工艺参数值。

本发明的方法采用双向切割的方法，切割方法具体分为两部分，第一部分硅棒切割深度达到目标终止位置占比<设定值M₀时，先正向切割，第二部分切割占比达到M₀之后，进行反向切割，旧线重复利用一次。由此可以实现下述效果：切割多晶或单晶大尺寸硅棒，没有额外增加投入，但可显著改善停机时硅棒出现切不透的问题，降低加切率；同时可显著降低硅片TTV占比，提升切割良品率，降低单片耗线量，降低加工成本。其采用的切割线(例如电镀金刚线)的母线直径可适用57、60μm或更细。

本发明对正向和反向的具体方向不作限定，例如可以是从左向右为正向，从右向左为反向；也可以是从右向左为正向，从左向右为反向。

本发明对硅棒的种类不作限定，可以是单晶硅棒，也可以是多晶硅棒。

本发明的方法不仅适用于切割小尺寸硅棒，还适用于切割大尺寸硅棒。

优选地，步骤(1)切割最后5～10mm(例如5mm、6mm、7mm、8mm或10mm等)时，正向单次走线长度为x，反向单次走线长度为x-(150～300)。

优选地，所述硅棒的截面边长为a为156～210mm，例如156mm、160mm、166mm、170mm、186mm、192mm、200mm或210mm等，优选为166～210mm。

本发明对切割线的种类不作具体限定，优选为电镀金刚线。

优选地，所述切割线的母线直径为≤60μm，例如60μm、58μm、56μm、54μm、52μm、50μm、45μm或40μm等，优选为50～60μm。

作为本发明所述方法的优选技术方案，所述目标终止位置为a+(6～8mm)，例如a+6mm、a+7mm或a+8mm等。由于切割线布线会存在线弓(参见图2)，故，优选此范围以便更好地切割硅棒。

优选地，所述设定值M₀为95％。

优选地，正向单次走线长度x为900～1300m，例如900m、1000m、1100m、1150m、1200m或1300m等，优选为900～1150m。

优选地，反向单次走线长度x-(150～300)为700～950m，例如700m、725m、750m、760m、780m、800m、835m、860m、900m、925m或950m等。

作为本发明所述方法的优选技术方案，步骤(2)硅棒切割深度达到目标终止位置占比为95～98％时，进行反向切割。

优选地，步骤(2)反向切割时，第一线轮上供应的切割线使用完毕。

优选地，步骤(2)反向切割时，切割线长度小于等于单刀的新线用量。所述切割线长度为反向切割回来的切割线(例如钢线)的总长度。

优选地，切割线长度为单刀的新线用量的1/3～1，例如1/3、2/3或1等。

优选地，步骤(2)反向切割时，正向单次走线长度为y，反向单次走线长度为y+(50～100)，例如y+50、y+60、y+70、y+75、y+80、y+90或y+100等。

优选地，步骤(2)反向切割时，正向单次走线长度y为800～900m，例如800m、820m、830m、845m、860m、880m或900m等；反向单次走线长度y+(50～100)为850～1000m，例如850m、875m、890m、910m、930m、950m、975m或1000m等。

作为本发明所述方法的进一步优选技术方案，所述方法包括以下步骤：

所述方法包括采用切片机对硅棒进行双向切割，所述双向切割为正向切割和反向切割，所述切片机包括第一线轮和第二线轮，所述第一线轮用于在正向切割时供应切割线，反向切割时作为储线轮，所述第二线轮用于在正向切割时作为储线轮，反向切割时供应切割线；

所述方法包括：(1)硅棒切割深度达到目标终止位置占比<95％时，进行正向切割，即以先正向再反向的方式切割硅片，且切割时正向的切割线使用量大于反向的切割线使用量；

而且，步骤(1)切割最后5～10mm时，正向单次走线长度x为900～1150m，反向单次走线长度x-(150～300)为700～950m；

切割线为母线直径50～60μm的电镀金刚线，所述硅棒的截面边长a为166～210mm，目标终止位置为a+(6～8mm)；

(2)硅棒切割深度达到目标终止位置的95～98％时，第一线轮上供应的切割线使用完毕，进行反向切割，即以先正向再反向的方式切割硅片，且切割时正向的切割线使用量小于反向的切割线使用量，切割线长度小于等于单刀的新线用量，正向单次走线长度y为800～900m，反向单次走线长度y+(50～100)为850～1000m。

与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：

采用本专利发明方法切割多晶或单晶大尺寸硅棒，没有额外增加投入，但可显著改善停机时硅棒出现切不透的问题，降低加切率；同时可显著降低硅片TTV占比，提升切割良品率，降低单片耗线量，降低加工成本。

附图说明

图1为本发明电镀金刚线切割硅棒采用的切片机中线轮、硅棒和主辊上铺设的线网的位置关系图。

图2为图1中主辊与硅棒的位置关系细节图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本发明切割采用的切割机为常规的切割机，型号例如无锡上机金刚线切片机、青岛高测金刚线切片机等，通过设置水平的两个主辊(如图2所示)，在两个主辊上缠绕切割线，从而在主辊上铺设线网，用于硅棒的切割。硅棒的上面设有粘结层和进给装置，其上下运动，实现切割线对硅棒的切割。

本发明实施例部分提供一种硅棒的切割方法，所述方法包括以下步骤：

采用母线直径为57μm的电镀金刚线来切割边长尺寸为166mm的A厂家的多晶硅棒，详细切割工艺设置如下：

1)每刀在左侧线轮设置准备切割线(例如长度为7～10km的钢线)，走线方向设定为左→右；

2)边长为a(边长例如166mm)多晶硅棒的切割终止坐标位置一般为a+(6～8)mm，在切割至坐标占比M₀(M₀为95～98％范围内的任意值，例如M₀为97.7％且a为166mm时，对应切割至坐标170mm)之前，程序设定的正转量＞反转量(即：从左侧走到右侧的线量大于从右侧走到左侧的线量)，钢线逐步从左侧线轮走到右侧线轮；

而且，步骤(1)切割最后5～10mm(即：第一部分的最后5mm，例如当M₀为97.7％时，且a为166mm时，对应的最后5mm为165～170mm区间)，正转设定为x＝900～1300m，反转设定为x-(150～300)＝700～950m；

3)从切割坐标占比M₀(例如当M₀为97.7％且a为166mm时，对应170mm以后)开始至终止坐标位置(即a+(6～8)mm)，程序设定的正转量＜反转量，正转设定为y＝800～900m，反转y+(50～100)＝850～1000m，钢线反向切割回来的用线量为单刀新线用量的1/3～1。

本发明提供一种示例性的硅棒切割方法，所述方法包括：

1、切割前在左侧线轮准备7～10km电镀金刚线(注：右侧线轮为新线的储线线轮)，准备切割使用，每一个切割周期的走线方向均为左→右，整个切割过程为双向切割；

2、整个硅棒边长划分为两部分来设计切片工艺：第一部分，硅棒切割深度达到目标终止位置的95～98％范围时，进行正向切割(切割时正向的切割线使用量大于反向的切割线使用量)，需要把左侧线轮上的钢线使用完毕。而且在第一部分的最后5～10mm切割时，正向单次走线长度900～1150m，反向走线为700～950m；

3、第二部分，硅棒总切割深度的最后2～5％，需要把右侧线轮的部分钢线再反向切割回来(切割时正向的切割线使用量小于反向的切割线使用量)，重复利用一次，反切回来的钢线长度依据单刀的新线用量而定，一般小于等于单刀的新线用量。

实施例1

本实施例提供一种硅棒的切割方法，采用母线直径为57μm的电镀金刚线来切割边长尺寸为166mm的A厂家的多晶硅棒(其是一种多晶大尺寸硅棒)，详细切割工艺设置如下：

1)每刀在左侧线轮设置准备8km金钢线，走线方向设定为左→右；

2)边长为166mm多晶硅棒的切割终止坐标位置为174mm，在切割至坐标170mm之前(占比97.7％)，程序设定的正转量＞反转量(即：从左侧走到右侧的线量大于从右侧走到左侧的线量，而且每个循环二者走线量的差值递增，递增幅度为50m/10mm坐标)，钢线逐步从左侧线轮走到右侧线轮；

而且，步骤2)切割最后5mm时(即：切割坐标165-170mm时)，正转设定为1100m，反转设定为900m；

3)从170mm开始至结束位置174mm，程序设定的正转量＜反转量，正转设定为900m，反转970m，金钢线反向切割回来1.5km；

本实施例中，每刀新线用量4.0km。

实施例2

本实施例提供一种硅棒的切割方法，采用母线直径为57μm的电镀金刚线来切割边长尺寸为166mm的A厂家的多晶硅棒，详细切割工艺设置如下：

1)每刀在左侧线轮设置准备8km钢线，走线方向设定为左→右；

2)边长为166mm多晶硅棒的切割终止坐标位置为174mm，在切割至坐标167mm之前(占比96％)，程序设定的正转量＞反转量(即：从左侧走到右侧的线量大于从右侧走到左侧的线量，而且每个循环二者走线量的差值递增，递增幅度为50m/10mm坐标)，钢线逐步从左侧线轮走到右侧线轮；

而且，步骤2)切割最后5mm时(即：切割坐标162-167mm时)，正转设定为1000m，反转设定为850m；

3)从167mm开始至结束位置174mm，程序设定的正转量＜反转量，正转设定为900m，反转1000m，钢线反向切割回来1.35km；

本实施例中，每刀新线用量4.0km。

实施例3

本实施例提供一种硅棒的切割方法，采用母线直径为57μm的电镀金刚线来切割边长尺寸为166mm的A厂家的多晶硅棒，详细切割工艺设置如下：

1)每刀在左侧线轮设置准备8km钢线，走线方向设定为左→右；

2)边长为166mm多晶硅棒的切割终止坐标位置为172mm，在切割至坐标164mm之前(占比95.3％)，程序设定的正转量＞反转量(即：从左侧走到右侧的线量大于从右侧走到左侧的线量，而且每个循环二者走线量的差值递增，递增幅度为50m/10mm坐标)，钢线逐步从左侧线轮走到右侧线轮；

而且，步骤2)切割最后5mm时(即：切割坐标159-164mm时)，正转设定为1200m，反转设定为950m；

3)从164mm开始至结束位置172mm，程序设定的正转量＜反转量，正转设定为850m，反转950m，钢线反向切割回来3.5km；

本实施例中，每刀新线用量4.0km。

对比例1：

本对比例1采用常规切割方法，作为对照组。

与以上发明实施案例一样，对比例采用相同厂家、规格型号的57μm电镀金刚线，切割相同厂家、规格的多晶166mm硅棒。

每刀的钢线均设置准备在左侧线轮，每刀准备8km钢线。而且从钢线第1刀开始，均为左→右切割，中部无反向切割工艺。每刀切割结束后均报废4.0km钢线，同时补充进来4.0km新线，单刀新线用量4.0km。

本对比例采用常规切割方法，整个硅棒加工过程，钢线全部由左侧切割至右侧，无反向切割，经常出现在图1所示硅棒位置的切不透问题。

表1：本发明切割方法与常规切割方法结果对比

本发明实施例与对比例相比，直通率(即：硅片合格率)提升1～2％，A级率提升2～4％，加切率(加切率＝切割不透的刀数/切割总刀数)由16.5％降低至2～5％，而且单片金刚线的耗线量降低0.3～0.5米/片，降幅达12～21％。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种硅棒的切割方法，其特征在于，所述方法包括采用切片机对硅棒进行双向切割，所述双向切割为正向切割和反向切割，所述切片机包括第一线轮和第二线轮，所述第一线轮用于在正向切割时供应切割线，反向切割时作为储线轮，所述第二线轮用于在正向切割时作为储线轮，反向切割时供应切割线；

所述方法包括：(1)硅棒切割深度达到目标终止位置占比<设定值M₀时，进行正向切割，即以先正向再反向的方式切割硅片，且切割时正向的切割线使用量大于反向的切割线使用量；

(2)硅棒切割深度达到目标终止位置占比≥设定值M₀时，进行反向切割，即以先正向再反向的方式切割硅片，且切割时正向的切割线使用量小于反向的切割线使用量。

2.根据权利要求1所述的硅棒的切割方法，其特征在于，步骤(1)切割最后5～10mm时，正向单次走线长度为x，反向单次走线长度为x-(150～300)。

3.根据权利要求1或2所述的硅棒的切割方法，其特征在于，所述硅棒为单晶硅棒或多晶硅棒；

优选地，所述硅棒的截面边长为a为156～210mm，优选为166～210mm。

优选地，所述切割线为电镀金刚线；

优选地，所述切割线的母线直径为≤60μm，优选为50～60μm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的硅棒的切割方法，其特征在于，所述目标终止位置为a+(6～8mm)；

优选地，所述设定值M₀为95％。

5.根据权利要求1-4任一项所述的硅棒的切割方法，其特征在于，正向单次走线长度x为900～1300m，优选为900～1150m；

优选地，反向单次走线长度x-(150～300)为700～950m。

6.根据权利要求1-5任一项所述的硅棒的切割方法，其特征在于，步骤(2)硅棒切割深度达到目标终止位置占比为95～98％时，进行反向切割。

7.根据权利要求1-6任一项所述的硅棒的切割方法，其特征在于，步骤(2)反向切割时，第一线轮上供应的切割线使用完毕。

8.根据权利要求1-7任一项所述的硅棒的切割方法，其特征在于，步骤(2)反向切割时，切割线长度小于等于单刀的新线用量，所述切割线长度为反向切割回来的切割线的总长度；

优选地，切割线长度为单刀的新线用量的1/3～1。

9.根据权利要求1-8任一项所述的硅棒的切割方法，其特征在于，步骤(2)反向切割时，正向单次走线长度为y，反向单次走线长度为y+(50～100)；

优选地，步骤(2)反向切割时，正向单次走线长度y为800～900m，反向单次走线长度y+(50～100)为850～1000m。

10.根据权利要求1-9任一项所述的硅棒的切割方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

所述方法包括采用切片机对硅棒进行双向切割，所述双向切割为正向切割和反向切割，所述切片机包括第一线轮和第二线轮，所述第一线轮用于在正向切割时供应切割线，反向切割时作为储线轮，所述第二线轮用于在正向切割时作为储线轮，反向切割时供应切割线；

所述方法包括：(1)硅棒切割深度达到目标终止位置占比<95％时，进行正向切割，即以先正向再反向的方式切割硅片，且切割时正向的切割线使用量大于反向的切割线使用量；

而且，步骤(1)切割最后5～10mm时，正向单次走线长度x为900～1150m，反向单次走线长度x-(150～300)为700～950m；

切割线为母线直径50～60μm的电镀金刚线，所述硅棒的截面边长a为166～210mm，目标终止位置为a+(6～8mm)；

(2)硅棒切割深度达到目标终止位置的95～98％时，第一线轮上供应的切割线使用完毕，进行反向切割，即以先正向再反向的方式切割硅片，且切割时正向的切割线使用量小于反向的切割线使用量，切割线长度小于等于单刀的新线用量，正向单次走线长度y为800～900m，反向单次走线长度y+(50～100)为850～1000m。

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