專利名稱:一種線鋸切割方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于太陽能電池領(lǐng)域,尤其涉及一種線鋸切割方法。
背景技術(shù):
隨著太陽能電池的廣泛應(yīng)用,晶體硅材料的需求逐漸增大,由于單晶材料相對于多晶材料,在電性能、熱像能、磁性能等方面具有優(yōu)越性,因此可以嘗試在晶體生長中增大晶粒的尺寸,減少晶粒數(shù)量,并稱此類具有大的晶體尺寸,很少晶粒數(shù)量的晶體為類單晶,以在突出單晶性能的同時,使晶體硅材料的應(yīng)用多元化。之后,業(yè)內(nèi)的專家和學(xué)者研制開發(fā)出了鑄造類單晶的方法,類單晶鑄造是以單晶作為籽晶,放置于坩堝底部,將多晶硅料和硼母合金放置于籽晶之上。然后將裝好料的坩堝放置于鑄錠爐中,鑄造出類單晶硅錠。和常規(guī)多晶硅鑄錠相比,類單晶鑄錠多了一道籽晶加工的工序,籽晶加工的工序需要將單晶娃棒切割成為面積為156mmX 156mm,厚度為20mm 30mm的娃塊,作為鑄造類單晶的籽晶?,F(xiàn)有的較常用的籽晶加工的方法為帶鋸切割,帶鋸切割的過程是通過兩個帶輪帶動鋸片進行切割的。但是帶鋸切割存在加工耗時多、生產(chǎn)成本高,硅棒損耗大,且切割得到的籽晶質(zhì)量較差等問題。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此,本發(fā)明提供一種線鋸切割方法,此種線鋸切割方法可以在減少加工時間,降低生產(chǎn)成本和硅棒損耗的同時,改善籽晶的質(zhì)量。為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明實施例提供了如下技術(shù)方案:—種線鋸切割方法在線鋸切割機的導(dǎo)輪上進行布線,使導(dǎo)輪的布線區(qū)內(nèi)的相鄰兩根鋼線的間距等于目標(biāo)籽晶的厚度;進行線鋸切割。優(yōu)選的,所述線鋸切割機的導(dǎo)輪的布線區(qū)的槽距大于導(dǎo)輪的入線口和出線口的槽距,且導(dǎo)輪的布線區(qū)內(nèi)的槽距是均勻的。優(yōu)選的,所述入線口和所述出線口的寬度為15mm。優(yōu)選的,所述入線口和出線口的槽距沿導(dǎo)輪的布線區(qū)到導(dǎo)輪兩側(cè)的方向逐漸減小。優(yōu)選的,所述布線區(qū)的槽距為5mm,所述入線口和出線口靠近導(dǎo)輪邊緣的最小槽距為 345 μ m。優(yōu)選的,所述入線口和出線口的槽距是均勻的。優(yōu)選的,所述布線區(qū)的槽距為5mm,所述入線口和出線口的槽距為345 μ m。優(yōu)選的,在線鋸切割機的導(dǎo)輪上進行布線的過程為:在導(dǎo)輪的入線口和出線口每一個槽布一根線,在導(dǎo)輪的中間布線區(qū)每四個槽布一根線。優(yōu)選的,所述線鋸切割過程采用往復(fù)切割方法。優(yōu)選的,所述往復(fù)切割方法的回線率為80%。
優(yōu)選的,所述線鋸切割過程的線鋸切割機的工作臺下降速度為0.3mm/mirT0.5mm/min,包括端點值。優(yōu)選的,當(dāng)所述線鋸切割的鋼線直徑為0.13mm時,所述線鋸切割的鋼線運行速度為13m/s,入線口側(cè)的鋼線張力為24N,出線口側(cè)鋼線張力為22N,工作臺下降速度為0.5mm/min,漿料流量為150kg/min。與現(xiàn)有技術(shù)相比,上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點:本發(fā)明提供的線鋸切割方法,通過改變線鋸切割機的導(dǎo)輪的線網(wǎng)的布線方式,使線鋸切割機可以用于切割籽晶。由于線鋸切割機的切割質(zhì)量穩(wěn)定,因此應(yīng)用線鋸切割機切割得到的籽晶的端面平整度較好,改善了籽晶的質(zhì)量。線鋸切割機是采用鋼線帶動砂漿進行切割,且鋼線的直徑較小,故應(yīng)用線鋸切割機切割籽晶可以使鋸縫損失較小,減小了硅棒的損失,提高硅棒的利用率,降低了籽晶的生產(chǎn)成本。此外,由于線鋸切割機是采用線網(wǎng)切害I],提聞了每次切割廣生的桿晶數(shù)量,因此提聞了切割桿晶的生廣效率。
通過附圖所示,本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實際尺寸等比例縮放繪制附圖,重點在于示出本發(fā)明的主旨。圖1是本發(fā)明提供的線鋸切割方法的流程圖;圖2是本發(fā)明提供的一種線鋸切割機的導(dǎo)輪槽距及布線方法;圖3是本發(fā)明提供的另一種線鋸切割機的導(dǎo)輪槽距及布線方法。
具體實施例方式正如背景技術(shù)部分所述,現(xiàn)有的帶鋸切割存在加工耗時多、生產(chǎn)成本高,硅棒損耗大,且切割得到的籽晶質(zhì)量較差等問題。發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn),現(xiàn)有的帶鋸切割存在加工耗時多、生產(chǎn)成本高,硅棒損耗大,且切割端面平整度差等問題的原因包括:首先,由于帶鋸設(shè)備本身的限制,帶鋸設(shè)備切割一塊籽晶需要12分鐘,生產(chǎn)一個鑄錠需要的25塊籽晶,共需5小時,加工耗時多;其次,現(xiàn)有的帶鋸切割使用的是厚度為0.5mm的金剛石鋸條,切割產(chǎn)生的刀鋒損失達1mm,增加了硅棒的損耗,間接增加了籽晶的生產(chǎn)成本;此外,由于帶鋸切割是由兩個帶輪帶鋸條進行切割的,在切割過程中鋸條會產(chǎn)生微小的振動,導(dǎo)致籽晶塊的端面不平整,影響籽晶質(zhì)量。通過改造現(xiàn)有的硅錠開方機可以克服帶鋸切割的上述缺點。現(xiàn)有硅錠開方機的結(jié)構(gòu)包括:設(shè)置在設(shè)備切割室內(nèi)下部的繞線盤、工件板,其中導(dǎo)輪設(shè)置在切割室內(nèi)的上部,鋼線布設(shè)在所述導(dǎo)輪和所述繞線盤的軸面上,工件板放置在設(shè)備工作臺上。硅錠開方機的切割過程則為繞有鋼線的切割頭勻速下降,工件固定在位于切割頭下方的工件板上,鋼線攜帶著切割刃料高速運轉(zhuǎn)對工件進行切割。在應(yīng)用硅錠開方機切割的過程中,需要將安裝有繞線盤的軸承固定在位于機床上的軸承盒上,而在切割頭的下方成方形布置著四個相同軸承,且每個軸的其中一端都需要驅(qū)動部分,由驅(qū)動電機通過皮帶帶動軸承轉(zhuǎn)動,從而帶動繞線盤轉(zhuǎn)動,切割過程中在位于切割頭下方的工件板上可以放置多個籽晶塊(I塊 5塊)同時切割。但是由于硅錠開方機的設(shè)計是用來切割硅錠的,繞線盤間距為156mm,一次可切割25塊硅塊,其中每個軸上有六個繞線盤,每個繞線盤上繞過一根附帶80N張力的鋼線。因此如果應(yīng)用硅錠開方機切割籽晶塊,需要將繞線盤間距調(diào)到20mm,將增加7倍于設(shè)計量的繞線盤數(shù),再加上鋼線的張力間接附加到軸承的力也增加了,直接導(dǎo)致驅(qū)動電機負(fù)載加大,在長時間運轉(zhuǎn)的情況下,增加了設(shè)備導(dǎo)輪電機的負(fù)載,使得伺服電機在高負(fù)荷情況下運行,大大降低了電機的使用壽命。此外在由于普通的硅錠開方機機床只能切割處30mm以上的硅塊籽晶,所以在將硅錠開方機用于切割厚度為20_的籽晶時,需要重新設(shè)計繞線盤和工件板的結(jié)構(gòu),從而增加了改造機床的費用,增加了設(shè)備成本。發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn),通過改造線鋸切割機用來切割籽晶不僅可以克服現(xiàn)有的帶鋸切割的缺點,還可以克服硅錠開方機切割籽晶帶來的問題?;谏鲜鲈颍景l(fā)明實施例提供了一種線鋸切割方法,如圖1所示,包括以下步驟:步驟SlOl:在線鋸切割機的導(dǎo)輪上進行布線,使導(dǎo)輪的布線區(qū)內(nèi)的相鄰兩根鋼線的間距等于目標(biāo)籽晶的厚度。步驟S102:進行線鋸切割。本發(fā)明提供的線鋸切割方法通過改變線鋸切割機的導(dǎo)輪的線網(wǎng)的布線方式,使線鋸切割機可以用于切割籽晶。此種線鋸切割方法可以改善籽晶的端面平整度,提高籽晶的合格率;減小切割籽晶的鋸縫損失, 提高硅棒的利用率,降低籽晶的生產(chǎn)成本;提高了切割籽晶的生產(chǎn)效率。此外,除了改變線鋸切割機的導(dǎo)輪的線網(wǎng)的布線方式外,無需對線鋸切割機的其他部分進行改造,節(jié)省了改造設(shè)備的成本。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點能夠更加明顯易懂,下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖,對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述,所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例,而不是全部的實施例?;诒景l(fā)明中的實施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的其他實施例,都屬于本發(fā)明保護的范圍。其次,本發(fā)明結(jié)合示意圖進行詳細(xì)描述,在詳述本發(fā)明實施例時,為便于說明,表示裝置結(jié)構(gòu)的剖面圖會不依一般比例作局部放大,而且所述示意圖只是示例,其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護的范圍。此外,在實際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明提供的線鋸切割方法進行具體描述。如圖1所示,本發(fā)明實施例提供一種線鋸切割方法,包括以下步驟:步驟SlOl:在線鋸切割機的導(dǎo)輪上進行布線,使導(dǎo)輪的布線區(qū)內(nèi)的相鄰兩根鋼線的間距等于目標(biāo)籽晶的厚度。類單晶鑄錠所需的籽晶的厚度優(yōu)選在20mm 30mm,根據(jù)目標(biāo)籽晶的厚度,在線鋸切割機的導(dǎo)輪上布線,使得線鋸切割機可以用于切割厚度在20mm 30mm范圍內(nèi)的籽晶。在線鋸切割機的導(dǎo)輪上布線時,考慮到線鋸切割機是用于切割厚度為180 μ m左右的硅片的,現(xiàn)有的線鋸切割機的導(dǎo)輪槽距是一般為335 μ m,那么在進行布線時,可以在布線區(qū)每隔6(Γ90個槽布一根鋼線,使得相鄰的鋼線的間距等于目標(biāo)籽晶的厚度。如何在線鋸切割機的導(dǎo)輪布線區(qū)布線是與導(dǎo)輪的槽距相關(guān)的,線鋸切割機的導(dǎo)輪槽為V型槽,所述導(dǎo)輪的槽距即為相鄰的兩個V型槽底部的水平距離。由于相較于目標(biāo)籽晶的厚度,現(xiàn)有的線鋸切割機的槽距較小,本發(fā)明還可以對線鋸切割機的導(dǎo)輪進行重新開槽,使得導(dǎo)輪布線區(qū)的槽距大于導(dǎo)輪的入線口和出線口的槽距,并保證導(dǎo)輪的布線區(qū)內(nèi)的槽距是均勻的。本發(fā)明提供的線鋸切割機的導(dǎo)輪包括出線口、入線口和布線區(qū),對線鋸切割機的導(dǎo)輪重新開槽后,導(dǎo)輪布線區(qū)的槽距較大,使得在導(dǎo)輪的布線區(qū)布線時,相鄰的鋼線之間的槽的數(shù)量較少,簡化布線過程。入線口和出線口的槽距較小,使得導(dǎo)輪在入線口和出線口出的鋼線可以保持較為穩(wěn)定的狀態(tài),保證鋼線在線鋸切割過程中的穩(wěn)定運行。在本發(fā)明的一個實施例中,如圖2所示,所述導(dǎo)輪的槽距分布具體為:所述入線口和出線口的槽距沿導(dǎo)輪的布線區(qū)到導(dǎo)輪兩側(cè)的方向逐漸減小。也即鋼線從導(dǎo)輪的入線口進入時,槽距有一個漸變的過程,鋼線從較小的槽距Lmin逐漸過渡到較大的槽距Lmax,鋼線從導(dǎo)輪的出線口出線時,槽距也有一個漸變的過程,使得鋼線從較大的槽距Lmax過渡到較小的槽距Lmin,以降低鋼線在運行過程中的跳線風(fēng)險,保證線鋸切割機運行的穩(wěn)定性。優(yōu)選的,當(dāng)我們所需籽晶的厚度為20mm時,所述導(dǎo)輪的出線口和入線口的寬度為15mm,所述入線口和出線口靠近導(dǎo)輪邊緣的最小槽距Lmin為345 μ m,所述布線內(nèi)的槽距Lmax為5_,然后在布線區(qū)布線時每隔4個槽布一根鋼線,以保證導(dǎo)輪布線區(qū)內(nèi)的相鄰的兩根鋼線之間的距離W等于目標(biāo)籽晶的厚度20mm。在本發(fā)明的另一個實施例中,如圖3所示,所述導(dǎo)輪的槽距分布具體為:所述入線口、出線口和布線區(qū)內(nèi)的槽距都是均勻的。也即導(dǎo)輪的入線口和出線口的槽距具有均勻的第一槽距L1,導(dǎo)輪的布線區(qū)具有均勻的第二槽距L2,且第一槽距L1不大于第二槽距L2。由于線鋸切割機的導(dǎo)輪是需要運用開槽機進行開槽的,那么將入線口、出線口和布線區(qū)內(nèi)的槽距均設(shè)置為均勻的,就可以在保證鋼線在出線口和布線區(qū)之間、布線區(qū)和出線口之間的過渡的同時,降低線鋸切割機的導(dǎo)輪的開槽難度,在一定程度上簡化線鋸切割機切割籽晶的工藝。優(yōu)選的,當(dāng)我們所需籽晶的厚度為20mm時,所述導(dǎo)輪的入線口和出線口寬度為15mm,所述入線口和出線口的槽距L1為345 μ m,所述布線區(qū)的槽距L2為5mm,也可以設(shè)置導(dǎo)輪布線區(qū)的槽距為4mm,然后在布線區(qū)布線時每隔5個槽布一根鋼線,以保證導(dǎo)輪布線區(qū)內(nèi)的相鄰的兩根鋼線之間的距離W等于目標(biāo)籽晶的厚度20mm。需要說明的是,本發(fā)明的線鋸切割機的入線口的寬度和入線口的槽距需要滿足使鋼線能由入線口平穩(wěn)過渡到布線區(qū),本發(fā)明的線鋸切割機的出線口的寬度和槽距需要滿足是鋼線能由布線區(qū)平穩(wěn)過渡到出線口即可,本發(fā)明對此不作限定。此外,本發(fā)明的線鋸切割機的布線區(qū)的槽距是可以根據(jù)實際需要進行設(shè)定,現(xiàn)有的類單晶鑄造所需的籽晶的厚度優(yōu)選在20mnT30mm范圍內(nèi),包括端點值,那么在根據(jù)目標(biāo)籽晶的厚度選擇槽距時,可以設(shè)置導(dǎo)輪的布線區(qū)內(nèi)的槽距為目標(biāo)籽晶厚度的整數(shù)倍分之一。例如,當(dāng)我們所需籽晶的厚度為24_時,可以設(shè)置導(dǎo)輪布線區(qū)的槽距為6mm,然后在布線區(qū)內(nèi)布線時每隔4個槽布一根鋼線,也可以設(shè)置導(dǎo)輪布線區(qū)的槽距為4_,然后在布線區(qū)內(nèi)布線時每隔6個槽布一根鋼線,以上兩種方法均能使線鋸切割機直接切割出籽晶滿足目標(biāo)厚度。需要強調(diào)的是,在設(shè)置導(dǎo)輪的槽距時,需要注意導(dǎo)輪的槽距不能過大,因為在上下導(dǎo)輪之間,每根鋼線都有一個過渡,鋼線需要從一個槽過渡到下一個槽,所以如果槽距過大,就可能導(dǎo)致鋼線在切割過程中無法穩(wěn)定在一個槽內(nèi),從而出現(xiàn)鋼線脫槽現(xiàn)象,導(dǎo)致鋼線在切割過程中斷線,影響線鋸切割機的穩(wěn)定性。
由于線鋸切割機是采用直徑較小的鋼線帶動砂漿進行切割,且切割質(zhì)量穩(wěn)定,因此應(yīng)用線鋸切割機切割籽晶鋸縫損失小,硅棒的利用率高,籽晶的生產(chǎn)成本低,切割得到的籽晶的端面平整度較好,籽晶合格率高,而且線鋸切割機絲網(wǎng)布線的切割方式還可以增加每次切割產(chǎn)生的籽晶數(shù)量,提高切割籽晶的生產(chǎn)效率。此外,相對破錠機切割導(dǎo)輪電機超負(fù)荷工作的缺點來說,線鋸的設(shè)計切割負(fù)載遠遠大于切割籽晶塊的要求,設(shè)備可以更安全更穩(wěn)定的運行。通過改變線鋸切割機的導(dǎo)輪上的布線方式,將線鋸切割機用于切割籽晶,無需對線鋸切割機進行改造,只需在切割前對導(dǎo)輪的布線方式進行調(diào)整就可以實現(xiàn)將線鋸切割機應(yīng)用于切割籽晶,實現(xiàn)方式簡單方便。步驟S102:進行線鋸切割。在線鋸切割機的導(dǎo)輪上的布線完成后,進行線鋸切割。在進行線鋸切割的過程中,所述線鋸切割過程優(yōu)選采用往復(fù)切割方法,往復(fù)切割方法的回線率優(yōu)選為80%,也即在往復(fù)切割方法下進行線鋸切割時,每切割一鋸僅使用20km的鋼線,并且鋼線在往復(fù)切割時采用的是切片的舊砂漿,因此采用往復(fù)切割方法可以很大程度上降低原材料的消耗,進一步降低了籽晶的生產(chǎn)成本。在進行線鋸切割的過程中還需要注意,由于現(xiàn)有的線鋸切割機是應(yīng)用于切割硅片,因此將其用于切割籽晶時,還需要相應(yīng)的調(diào)整線鋸切割機的各項工作參數(shù),特別需要增大線鋸切割機的工作臺下降參數(shù),優(yōu)選的,所述線鋸切割機的工作臺下降參數(shù)為0.3mm/mirT0.5mm/min,包括端點值。在此條件下,當(dāng)線鋸切割機采用直徑為0.13mm的鋼線切割籽晶時,所述線鋸切割的鋼線運行速度為13m/s,入線口側(cè)的鋼線張力為24N,出線口側(cè)鋼線張力為22N,工作臺下降速度為0.5mm/min,漿料流量為150kg/min。類單晶技術(shù)雖然是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ捻椖?,但是其所需的過高的生產(chǎn)成本限制了這種技術(shù)的推廣,由于籽晶成本占類單晶技術(shù)成本的一大部分,因此如何用更薄的籽晶生產(chǎn)出更好的類單晶成為現(xiàn)在急需解決的課題,故本發(fā)明應(yīng)用線鋸切割籽晶的方法為以后切割厚度更薄的籽晶塊提供了更大的發(fā)展空間。以上所述實施例,僅是本發(fā)明的較佳實施例而已,并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上,然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員,在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下,都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾,或修改為等同變化的等效實施例。因此,凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容,依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾,均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種線鋸切割方法,其特征在于,包括: 在線鋸切割機的導(dǎo)輪上進行布線,使導(dǎo)輪的布線區(qū)內(nèi)的相鄰兩根鋼線的間距等于目標(biāo)籽晶的厚度;進行線鋸切割。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切割方法,其特征在于,所述線鋸切割機的導(dǎo)輪的布線區(qū)的槽距大于導(dǎo)輪的入線口和出線口的槽距,且導(dǎo)輪的布線區(qū)內(nèi)的槽距是均勻的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切割方法,其特征在于,所述入線口和所述出線口的寬度為15mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切割方法,其特征在于,所述入線口和出線口的槽距沿導(dǎo)輪的布線區(qū)到導(dǎo)輪兩側(cè)的方向逐漸減小。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的切割方法,其特征在于,所述布線區(qū)的槽距為5mm,所述入線口和出線口靠近導(dǎo)輪邊緣的最小槽距為345 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切割方法,其特征在于,所述入線口和出線口的槽距是均勻的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的切割方法,其特征在于,所述布線區(qū)的槽距為5mm,所述入線口和出線口的槽距為345 μ m。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或7所述的切割方法,其特征在于,在線鋸切割機的導(dǎo)輪上進行布線的過程為:在導(dǎo)輪的入線口和出線口每一個槽布一根線,在導(dǎo)輪的中間布線區(qū)每四個槽布一根線。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切割方法,其特征在于,所述線鋸切割過程采用往復(fù)切割方法。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的切割方法,其特征在于,所述往復(fù)切割方法的回線率為80%。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切割方法,其特征在于,所述線鋸切割過程的線鋸切割機的工作臺下降速度為0.3mm/min"0.5mm/min,包括端點值。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切割方法,其特征在于,當(dāng)所述線鋸切割的鋼線直徑為.0.13mm時,所述線鋸切割的鋼線運行速度為13m/s,入線口側(cè)的鋼線張力為24N,出線口側(cè)鋼線張力為22N,工作臺下降速度為0.5mm/min,漿料流量為150kg/min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種線鋸切割方法,包括在線鋸切割機的導(dǎo)輪上進行布線,使導(dǎo)輪的布線區(qū)內(nèi)的相鄰兩根鋼線的間距等于目標(biāo)籽晶的厚度;進行線鋸切割。應(yīng)用本發(fā)明提供的線鋸切割方法切割籽晶時,鋸縫損失小,硅棒的利用率高,籽晶的生產(chǎn)成本低,切割得到的籽晶的端面平整度較好,籽晶合格率高,而且此種切割方法可以增加每次切割產(chǎn)生的籽晶數(shù)量,提高切割籽晶的生產(chǎn)效率。
文檔編號B28D5/04GK103144208SQ20131005221
公開日2013年6月12日 申請日期2013年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月17日
發(fā)明者龍峰, 汪飛, 楊亮, 楊銀博, 黃杰 申請人:英利集團有限公司