CN113878734B - 一种大尺寸硅片提料工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种大尺寸硅片提料工艺，用于线切割完成后使硅片与金刚线分离，包括被所述金刚线切割一部分并与所述硅片一起被向上提起的树脂板和持续向所述硅片侧面进行喷淋溶液的喷管，所述金刚线贯穿所述树脂板或所述硅片水平旋转移动；提料过程依次包括出所述树脂板的起步段以及出所述硅片的中间段和出刀段；其中，从所述起步段到所述出刀段中，所述金刚线速度逐渐减小，且所述喷管喷淋压力先升高再降低；所述金刚线在所述起步段和所述出刀段中的速度不同且均稳定不变；所述喷管在所述起步段和所述中间段中的喷淋压力相同。本发明在提料过程中可最大限度地降低硅片表面的划痕，提拉效果稳定，保证硅片表面质量，提高硅片成品率。
Description
技术领域
本发明属于太阳能硅片切割技术领域，尤其是涉及一种大尺寸硅片提料工艺。
背景技术
随着太阳能硅片的发展，为提高硅片单位面积的发电量，太阳能硅片由直径为210mm的M2到直径为300mm的G12，甚至超大尺寸直径305mm-320mm。硅片切割时，金刚线垂直于硅棒长度方向旋转移动，硅棒垂直于金刚线竖直向下移动。切割完成后，金刚线位于硅片根部靠近树脂板一侧，为完整取出硅片，需要将金刚线撤出并使硅片提料。由于硅片尺寸加大，导致硅片与硅片之间的吸附面积也增大，硅片之间的吸附力加大，使用现有提料工艺，无法降低硅片之间的吸附力，易无法完全清除硅片之间夹杂的硅粉，致使在提料时造成硅片表面划痕明显且数量较多，同时金刚线与硅片之间的摩擦加大也会造成在提料时硅片碎裂或导致硅片表面被划伤，同时由于导致提料过程中设备电机功率不足旋转，致使硅片划伤较多，产品质量不一致，碎片率较高。
发明内容
本发明提供一种大尺寸硅片提料工艺，尤其适用于大尺寸硅片的提料，解决了现有技术中提料时碎片率高且硅片表面划痕多的技术问题。本发明提出的提料工艺，降低硅片之间的吸附力，减少钢线被夹压力，可最大限度地降低硅片表面的划痕，保证硅片表面质量，提高硅片成品率。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种大尺寸硅片提料工艺，用于线切割完成后使硅片与金刚线分离，包括被所述金刚线切割一部分并与所述硅片一起被向上提起的树脂板和持续向所述硅片侧面进行喷淋溶液的喷管，所述金刚线贯穿所述树脂板或所述硅片水平旋转移动；提料过程依次包括出所述树脂板的起步段以及出所述硅片的中间段和出刀段；其中，
从所述起步段到所述出刀段中，所述金刚线速度逐渐减小，且所述喷管喷淋压力先升高再降低；
所述金刚线在所述起步段和所述出刀段中的速度不同且均稳定不变；
所述喷管在所述起步段和所述中间段中的喷淋压力相同。
进一步的，所述金刚线在所述中间段中过渡区速度和稳定区速度不同，且均小于在所述金刚线在所述起步段中的速度；其在所述中间段稳定区速度与在所述出刀段的速度相同。
进一步的，在所述中间段中，所述金刚线速度为过渡区速度时硅片的移动高度小于所述金刚线速度为稳定区速度时硅片的移动高度。
进一步的，所述金刚线在所述起步段中的速度为1.0-1.5mm/min；在所述中间段中过渡区速度为0.05-0.1 mm/min；在所述出刀段中的速度为0.01-0.02mm/min。
进一步的，在所述中间段中，所述金刚线速度为过渡区的输入速度时，所述硅片移动高度为5-15mm。
进一步的，所述喷管在所述出刀段中的输入喷淋压力大于其在所述出刀段中的输出喷淋压力；且其在所述中间段中的喷淋压力小于其在所述出刀段中的输入喷淋压力且大于其在所述出刀段中的输出喷淋压力。
进一步的，所述喷管在所述起步段中的喷淋压力为0.05-0.1MPa；所述喷管在所述出刀段中的输入喷淋压力为0.15-0.2MPa；所述喷管在所述出刀段中的输出喷淋压力为0.01-0.05MPa。
进一步的，在所述出刀段中，所述硅片在所述喷管以所述出刀段中的输入喷淋压力流通时移动的高度为20-40mm。
进一步的，所述硅片在所述出刀段中的移动高度为40-80mm；在所述起步段中的移动高度为15-25mm。
进一步的，所述硅片在整个提料过程中上升速度不变,为25-35mm/min。
与现有技术相比，本发明提料工艺，根据提料过程的特点设定不同阶段的工艺，降低硅片之间的吸附力，减少钢线被夹压力，可最大限度地降低硅片表面的划痕，产品质量一致性好，成品率高且提拉效果稳定，提拉效率高。
附图说明
图1是本发明一实施例的提料过程的结构示意图；
图2是本发明一实施例的提料过程的剖视图。
图中：
10、硅片；20、树脂板；30、金刚线；40、喷管
实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
本实施例提出一种大尺寸硅片提料工艺，如图1所示，用于线切割完成后使硅片10与金刚线30分离，包括被金刚线30切割一部分并与硅片10一起被向上提起的树脂板20和持续向硅片10的两个侧面进行喷淋溶液的喷管40，金刚线30贯穿树脂板20或硅片10水平旋转移动。
如图2所述，切割后，硅片被悬浮挂在树脂板20上，为了使硅片10与金刚线30分离，需要将树脂板20带动硅片10开始竖直向上移动，同时，为了防止在硅片10上移过程中金刚线30划伤硅片表面，金刚线30同向旋转，并使硅片10在相对平稳且振幅较小的条件下移动，需要保证硅片10低速下均匀地向上移动，同时要求金刚线30在低速下旋转移动且喷管40持续向硅片10的两侧面喷淋冷却液。在本实施例中，硅片10在整个提料过程中的上升速度为25-35mm/min；从起步段到出刀段中，金刚线30的速度逐渐减小，金刚线30在起步段和出刀段中的速度不同且均稳定不变；且喷管40的喷淋压力先升高再降低，喷管40在起步段和中间段中的喷淋压力相同。
提料过程依次包括出树脂板20的起步段以及出硅片10的中间段和出刀段。具体包括如下：
S1：起步段
在切割过程中，为了保证将硅片10的厚度切透，必须使金刚线30切完硅片10的根部后再切入与硅片10粘连一起的树脂板20的部分深度。优选地，树脂板20被切入的深度H1为15-25mm，也即是在反向提料过程中，金刚线30需先从竖直向上移动的树脂板20中离开再经硅片10的高度后彻底与硅片10分开，则金刚线30出树脂板20的竖直高度即是起步段中硅片10上升的高度H1为15-25mm。
由于树脂板20本身塑性变形较小，被切割后的缝隙不会锁紧，硅片10根部直接与树脂板20被切割的部分连接，故在起步段内，金刚线30的走线速度为1.0-1.5mm/min且一直稳定不变。在出树脂板的过程中，喷管40也一直持续喷淋，且喷管40的喷淋压力为0.05-0.1MPa。
S2：中间段
当出树脂板20后，硅片10继续与树脂板20一同向上移动，金刚线30开始进入硅片10内，需要进入一段过渡区之后才能以进入稳定区。在金刚线30开始从硅片10的根部接触进入硅片10内，硅片10的根部直接与不易变形的树脂板20直接连接，故硅片10的根部变形较小，在本段过渡区内，无需过多冷却溶液进行喷淋，故喷管40的喷淋压力与其在起步段中的数值一样，一直稳定为0.05-0.1MPa。
在中间段中，金刚线30极易进入硅片10的根部位置，同时大尺寸硅片10的根部位置下方，相互粘接面积较大，相互之间的吸附力较大，同时因硅片比较薄，在金刚线30刚进入硅片10，若金刚线30的移动速度较大，则会破坏硅片10的张力，从而会加大硅片10的变形，提高硅片10碎片的风险，金刚线30旋转速度大也会进一步在硅片10变形的基础上因起更多的表面划痕。故，在金刚线30在进入硅片10内中的前期过渡区中移动速度减小，即为0.05-0.1mm/min，且在金刚线30过渡区速度为0.05-0.1mm/min时，硅片10的移动高度为5-15mm，对于不同硅片10的高度而言，其过渡区的高度不变，主要是为了金刚线30稳定进入硅片10内做铺垫。
在中间段中，金刚线30从过渡区之后进入中间段中的稳定区内，其在过渡区速度和稳定区速度不同，且均小于金刚线30在起步段中的速度，为了保证硅片10移动的稳定性，保证其表面不被划伤，需要硅片10在稳定的上升速度条件下，以更低的金刚线30移动速度来减小吸附面积较大的硅片10之间的摩擦力，由于硅片10之间已经被分开，只需轻轻给硅片10一个外力即可其分开，故，金刚线30的速度越低，其对硅片10表面的摩擦力越小，减少其对硅片10表面的划痕，同时为了提高硅片10被分离的稳定性，在降低金刚线30的移动速度的同时还要稳定喷管40的喷淋压力，即稳定区中的喷淋压力与过渡区中的喷淋压力相同，以保证硅片10表面质量。故，在稳定区内，金刚线30速度为0.01-0.02 mm/min；喷管40的喷淋压力为0.05-0.1MPa。且金刚线30速度为过渡区速度时硅片10移动的高度小于金刚线30速度为稳定区速度时硅片10移动的高度，硅片10在稳定区的移动高度需要根据不同硅片10的高度而定，即除去过渡区的高度和出刀段的高度，其余均为稳定区的高度。
S3：出刀段
当金刚线30从中间段中的稳定区进入出刀段后，即金刚线30进入硅片10的尾部段，硅片10在出刀段的位移高度H3一般为40-80mm。在出刀段中，硅片10上段部分都已经与金刚线30分离，硅片10之间大部分面积粘接于一起，使得远离硅片10根部的出刀段中，硅片10之间无其它外力支撑，使得在出刀段中硅片10之间的吸附力更强，且硅片10受喷淋后，冷却溶液极易顺着硅片10的侧面高度顺流入硅片10的尾部，即在出刀段中硅片10之间的粘接力和冷却溶液之间的分子力较强，同时为了保证硅片10表面不被金刚线30的移动而划伤，而且还必须要保证金刚线30一直在移动，故，金刚线30的速度一直以其在中间段中稳定区速度在缓慢滑动，即金刚线30在整个出刀段中的速度一直为0.01-0.02mm/min。喷管在出刀段中的输入喷淋压力大于其在出刀段中的输出喷淋压力；且其在中间段中的喷淋压力小于其在出刀段中的输入喷淋压力且大于其在出刀段中的输出喷淋压力。
进一步的，为了克服在出刀段中硅片10之间的粘接力和水分子力，需要提高喷管40在出刀段中的输入喷淋压力，以提高喷淋溶液的流量，使冷却溶液沿金刚线30移动进入硅片10中，当完全将硅片10分开后，在接近出刀段尾部时，此时已无需过多喷淋溶液，为节约溶液，再降低喷淋压力，直至金刚线30彻底与硅片10分离。
在本实施例中，喷管40在出刀段中的输入喷淋压力为0.15-0.2MPa，然后硅片10在喷管40以出刀段中的输入喷淋压力流通时移动20-40mm高度后，再次降低喷淋压力为0.01-0.05MPa，直至金刚线30移出硅片10。
至此，完成金刚线30与硅片10的分离。
实施例一：
以直径为210mm的硅片为例，即高度为156.75mm的硅片10，其它均相同：
S1：起步段
硅片10的上升速度为25mm/min，同时，金刚线30的走线移动速度为1.0mm/min，且喷管40的喷淋压力为0.05MPa，在此条件下，树脂板20向上移动的高度即是起步段中硅片10上升的高度H1为15mm。
S2：中间段
在中间段中，整体提升高度H2为116.75mm，硅片10的上升速度一直为25mm/min，且喷管40的喷淋压力一直为0.05MPa。
在前期过渡区内，金刚线30的移动速度降低为0.05mm/min，在金刚线30速度为过渡区速度0.05mm/min时，硅片10向上的移动高度为5mm。
在后期的稳定区内，金刚线30的移动速度进一步降低为0.01mm/min，在金刚线30速度为稳定区速度0.01mm/min时，硅片10向上的移动高度为111mm。
S3：出刀段
在出刀段中，硅片10的上升速度仍为25mm/min，金刚线30的移动速度与其在中间段中稳定区速度相同，全程一直为0.01mm/min；且硅片10在本段的位移高度H3一般为40mm。
在这一阶段中，喷管40在出刀段的输入喷淋压力提高为0.15MPa，然后硅片10在喷管40以出刀段的输入喷淋压力流通时移动20mm高度后，再次降低喷淋压力为0.01MPa，直至金刚线30移出硅片10。
表1是采用本实施例提料工艺和采用现有提料工艺对直径为210的硅片10获得的成品率数据和提料时间的对比。从表1中可以看出，采用现有技术进行提料，获得的成品率为99.5%；以本实施例中的提料工艺提料后，硅片10的成品率为100%，提高了近0.5%。可知采用本实施例中的提料工艺，使得硅片10的划痕减少，成品率提高了，且提料效果更好。对于直径为210mm的硅片10，其边长高度为156.75mm，相邻硅片10粘连的面积较小，则硅片之间的粘接力相对较弱，虽采用本实施例工艺对硅片10提料后获得的硅片的成品率有所提高，但提高率并不太明显，其测试结果如表1所示：
表1 直径为210mm的硅片的提料数据
实施例二：
以直径为300mm的硅片为例，即高度为210mm的硅片10，其它均相同：
S1：起步段
硅片10的上升速度为30mm/min，同时，金刚线30的走线速度为1.2mm/min，且喷管40的喷淋压力为0.08MPa，在此条件下，树脂板20向上移动的高度即是起步段中硅片10上升的高度H1为20mm。
S2：中间段
在中间段中，整体提升高度H2为150mm，硅片10的上升速度一直为30mm/min，且喷管40的喷淋压力一直为0.08MPa。
在前期过渡区内，金刚线30的移动速度降低为0.08mm/min，在金刚线30速度为过渡区速度0.08mm/min时，硅片10向上的移动高度为10mm。
在后期的稳定区内，金刚线30的移动速度进一步降低为0.02mm/min，在金刚线30速度为稳定区速度0.02mm/min时，硅片10向上的移动高度为140mm。
S3：出刀段
在出刀段中，硅片10的上升速度仍为30mm/min，金刚线30的移动速度与其在中间段中稳定区速度相同，全程一直为0.02mm/min；且硅片10在本段的位移高度H3一般为60mm。
在这一阶段中，喷管40在出刀段的输入喷淋压力提高为0.18MPa，然后硅片10在喷管40以出刀段的输入喷淋压力流通时移动30mm高度后，再次降低喷淋压力为0.02MPa，直至金刚线30移出硅片10。
表2是采用本实施例提料工艺和采用现有提料工艺对直径为300mm即高度为210mm的硅片10获得的成品率数据和提料时间的对比。从表2中可以看出，采用现有技术进行提料，获得的成品率为95%；以本实施例中的提料工艺提料后，硅片10的成品率为100%，提高了近5%。可知采用本实施例中的提料工艺，随着硅片10直径的变大，相应地切割后的方形硅片10的粘接面积也增加，使得硅片10之间的粘接力较大，本实施例工艺可以顺利破坏硅片10之间的粘接力并能有效降低硅片10表面划痕，大幅提高成品率，且提料效果更高。测试结果如表2所示：
表2 直径为300mm的硅片10的提料数据
实施例三：
以直径为320mm的硅片为例，即高度为225mm的硅片10为例，其它均相同：
S1：起步段
硅片10的上升速度为35mm/min，同时，金刚线30的走线速度为1.5mm/min，且喷管40的喷淋压力为0.1MPa，在此条件下，树脂板20向上移动的高度即是起步段中硅片10上升的高度H1为25mm。
S2：中间段
在中间段中，整体提升高度H2为145mm，硅片10的上升速度一直为35mm/min，且喷管40的喷淋压力一直为0.1MPa。
在前期过渡区内，金刚线30的移动速度降低为0.1mm/min，在金刚线30速度为过渡区速度0.1mm/min时，硅片10向上的移动高度为15mm。
在后期的稳定区内，金刚线30的移动速度进一步降低为0.02mm/min，在金刚线30速度为稳定区速度0.02mm/min时，硅片10向上的移动高度为130mm。
S3：出刀段
在出刀段中，硅片10的上升速度仍为35mm/min，金刚线30的移动速度与其在中间段中稳定区速度相同，全程一直为0.02mm/min；且硅片10在本段的位移高度H3一般为80mm。
在这一阶段中，喷管40在出刀段的输入喷淋压力提高为0.2MPa，然后硅片10在喷管40以出刀段的输入喷淋压力流通时移动40mm高度后，再次降低喷淋压力为0.05MPa，直至金刚线30移出硅片10。
表3是采用本实施例提料工艺和采用现有提料工艺对直径为320mm的硅片10获得的成品率数据和提料时间的对比。从表3中可以看出，采用现有技术进行提料，获得的成品率为92.5%；以本实施例中的提料工艺提料后，硅片10的成品率为100%，提高了近7.5%。可知采用本实施例中的提料工艺，随着硅片尺寸的增加，其对提料工艺的效果更好，使得硅片10的划痕进一步减少，同时获得的硅片的成品率更高，且提料效果更明显。测试结果如表3所示：
表3 直径为320mm的硅片10的提料数据
与现有技术相比，本发明提料工艺，根据提料过程的特点设定不同阶段的工艺，降低硅片之间的吸附力，减少钢线被夹压力，可最大限度地降低硅片表面的划痕，产品质量一致性好，成品率高且提拉效果稳定，提拉效率高。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种大尺寸硅片提料工艺，用于线切割完成后使硅片与金刚线分离，其特征在于，包括被所述金刚线切割一部分并与所述硅片一起被向上提起的树脂板和持续向所述硅片侧面进行喷淋溶液的喷管，所述金刚线贯穿所述树脂板或所述硅片水平旋转移动；提料过程依次包括出所述树脂板的起步段以及出所述硅片的中间段和出刀段；其中，
从所述起步段到所述出刀段中，所述金刚线速度逐渐减小，且所述喷管喷淋压力先升高再降低；
所述金刚线在所述起步段和所述出刀段中的速度不同且均稳定不变；
所述喷管在所述起步段和所述中间段中的喷淋压力相同。
2.根据权利要求1所述的一种大尺寸硅片提料工艺，其特征在于，所述金刚线在所述中间段中过渡区速度和稳定区速度不同，且均小于在所述金刚线在所述起步段中的速度；其在所述中间段稳定区速度与在所述出刀段的速度相同。
3.根据权利要求2所述的一种大尺寸硅片提料工艺，其特征在于，在所述中间段中，所述金刚线速度为过渡区速度时硅片的移动高度小于所述金刚线速度为稳定区速度时硅片的移动高度。
4.根据权利要求2或3所述的一种大尺寸硅片提料工艺，其特征在于，所述金刚线在所述起步段中的速度为1.0-1.5mm/min；在所述中间段中过渡区速度为0.05-0.1 mm/min；在所述出刀段中的速度为0.01-0.02mm/min。
5.根据权利要求4所述的一种大尺寸硅片提料工艺，其特征在于，在所述中间段中，所述金刚线速度为过渡区速度时，所述硅片的移动高度为5-15mm。
6.根据权利要求1-3、5任一项所述的一种大尺寸硅片提料工艺，其特征在于，所述喷管在所述出刀段中的输入喷淋压力大于其在所述出刀段中的输出喷淋压力；且其在所述中间段中的喷淋压力小于其在所述出刀段中的输入喷淋压力且大于其在所述出刀段中的输出喷淋压力。
7.根据权利要求6所述的一种大尺寸硅片提料工艺，其特征在于，所述喷管在所述起步段中的喷淋压力为0.05-0.1MPa；所述喷管在所述出刀段中的输入喷淋压力为0.15-0.2MPa；所述喷管在所述出刀段中的输出喷淋压力为0.01-0.05MPa。
8.根据权利要求7所述的一种大尺寸硅片提料工艺，其特征在于，在所述出刀段中，所述硅片在所述喷管以所述出刀段中的输入喷淋压力流通时移动的高度为20-40mm。
9.根据权利要求8所述的一种大尺寸硅片提料工艺，其特征在于，所述硅片在所述出刀段中的移动高度为40-80mm；在所述起步段中的移动高度为15-25mm。
10.根据权利要求1-3、5、7-9任一项所述的一种大尺寸硅片提料工艺，其特征在于，所述硅片在整个提料过程中上升速度不变,为25-35mm/min。
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