本發(fā)明涉及光伏材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有雙波形結(jié)構(gòu)的金剛石線及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著晶體硅應(yīng)用的日益廣泛，對其切割要求也越來越高。目前，對晶體硅切割的方式主要包括以下兩種：

(1)砂漿切割(自由磨料線鋸切片)；其所采用的切割線為通過熱軋工藝制成的表面光滑的鋼線，該切割方式通過鋼線吸附砂漿從而帶動sic作高速切割運動，sic刃料切割硅片的同時，其游離的砂漿也會擠壓硅片表面并對表面造成切割損害，即形成較均勻的損傷層。該類硅片依靠表面損傷層結(jié)構(gòu)在常規(guī)酸制絨工藝(硝酸/氫氟酸體系)中形成均勻的絨面結(jié)構(gòu)，較好地適應(yīng)后端的電池工藝。如圖1所示。圖1為鋼線外觀圖、切割方式產(chǎn)生的硅片外觀及常規(guī)酸制絨效果；但砂漿切割方式的缺點是切割效率較慢，相應(yīng)硅片加工成本較高；

(2)金剛石線切割；目前金剛石線切割技術(shù)中所采用的切割線表觀上為縱向直鋼線，鋼線表面通過電鍍或樹脂結(jié)合劑粘結(jié)的方式粘附有高硬度的金剛石磨粒，該切割方式依靠金剛石顆粒對硅塊進行高速切割，能實現(xiàn)切割效率的大幅提升，從而能有效降低硅片加工成本。但金剛石線切割與砂漿切割方式不同的是，往復(fù)式金剛石線切割是基于固結(jié)在鋸絲上的磨料(金剛石)與工件材料之間的二體磨損原理，即磨粒不會游離。再加上金剛石線往復(fù)式切割硅片造成硅片密集線痕，且據(jù)文獻報道其線痕處為非晶硅層，這導(dǎo)致該類方式切割的多晶硅片無法適應(yīng)電池端的常規(guī)酸制絨工藝(硝酸/氫氟酸體系)，影響其規(guī)?；瘧?yīng)用。如圖2所示，圖2為金剛石線外觀圖、切割方式產(chǎn)生的硅片外觀及常規(guī)酸制絨效果。

因此，有必要提供一種新的金剛石線及其切割方式。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種具有雙波形結(jié)構(gòu)的金剛石線及其制備方法。本發(fā)明金剛石線具有雙波形立體結(jié)構(gòu)，切割性能較好，可使切割硅片表面形成更加均勻的損傷層結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明第一方面提供了一種具有雙波形結(jié)構(gòu)的金剛石線，包括具有雙波形結(jié)構(gòu)的金屬基線和設(shè)置在所述金屬基線表面的金剛石顆粒，所述具有雙波形結(jié)構(gòu)的金屬基線設(shè)有第一波形結(jié)構(gòu)和第二波形結(jié)構(gòu)，所述第一波形結(jié)構(gòu)與所述第二波形結(jié)構(gòu)所在的平面相異。

其中，所述第一波形結(jié)構(gòu)和/或所述第二波形結(jié)構(gòu)呈周期性變化。

其中，所述第一波形結(jié)構(gòu)與所述第二波形結(jié)構(gòu)的波形、波高和波距均相同。

其中，所述第一波形結(jié)構(gòu)與所述第二波形結(jié)構(gòu)所在的平面夾角為30°-120°。

其中，所述第一波形結(jié)構(gòu)與所述第二波形結(jié)構(gòu)所在的平面垂直。

其中，在垂直于所述具有雙波形結(jié)構(gòu)的金剛石線長度方向上，所述金剛石線切割過程中旋轉(zhuǎn)形成的軌跡的等效橫截面為近圓形。

其中，所述第一波形結(jié)構(gòu)的波高為0.1-0.2mm，波距為3.0-4.0mm；所述第二波形結(jié)構(gòu)的波高為0.1-0.2mm，波距為3.0-4.0mm。

本發(fā)明第一方面提供的雙波形結(jié)構(gòu)的金剛石線，切割過程中金剛石線會旋轉(zhuǎn)，由于具有雙波形立體結(jié)構(gòu)，切割后硅片表面的平整性較好，可使切割硅片表面形成更加均勻的損傷層結(jié)構(gòu)，可更好地兼容現(xiàn)有酸制絨工藝(hf-hno3-h2o混合酸溶液)，形成均勻的絨面結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明第二方面提供了一種具有雙波形結(jié)構(gòu)的金剛石線的制備方法，包括：

提供平直的金屬基線，在所述金屬基線表面設(shè)置金剛石顆粒，得到直的金剛石線，對所述直的金剛石線進行第一次壓制，得到第一波形結(jié)構(gòu)，然后對金剛石線進行第二次壓制，得到第二波形結(jié)構(gòu)，最終得到具有雙波形結(jié)構(gòu)的金剛石線；或

提供平直的金屬基線，對所述金屬基線上進行第一次壓制，得到第一波形結(jié)構(gòu)，然后對金屬基線進行第二次壓制，得到第二波形結(jié)構(gòu)，得到具有雙波形結(jié)構(gòu)的金屬基線，最后在所述具有雙波形結(jié)構(gòu)的金屬基線表面設(shè)置金剛石顆粒，得到具有雙波形結(jié)構(gòu)的金剛石線；

所述第一波形結(jié)構(gòu)與所述第二波形結(jié)構(gòu)所在的平面相異。

其中，所述壓制的操作具體包括：

提供變形器，所述變形器包括在第一平面轉(zhuǎn)動的第一對齒輪和在第二平面轉(zhuǎn)動的第二對齒輪，所述第一對齒輪相互嚙合組成第一齒輪副；所述第二對齒輪相互嚙合組成第二齒輪副；所述第一平面與所述第二平面相異；

將直的金剛石線或?qū)⑵街钡慕饘倩€通過所述第一齒輪副的嚙合間隙進行第一次壓制，得到第一波形結(jié)構(gòu)，然后繼續(xù)通過所述第二齒輪副的嚙合間隙進行第二次壓制，得到第二波形結(jié)構(gòu)。

其中，所述第一平面與所述第二平面垂直。

本發(fā)明第二方面提供的雙波形結(jié)構(gòu)的金剛石線的制備方法，簡單易操作。

綜上，本發(fā)明有益效果包括以下幾個方面：

1、本發(fā)明提供的所述具有雙波形結(jié)構(gòu)的金剛石線，切割過程中，硅片表面的平整性較好，可使切割硅片表面形成更加均勻的損傷層結(jié)構(gòu)，可更好地兼容現(xiàn)有酸制絨工藝，形成均勻的絨面結(jié)構(gòu)；

2、本發(fā)明提供的具有雙波形結(jié)構(gòu)的金剛石線的制備方法，簡單易操作。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有砂漿切割用鋼線外觀圖(a)、切割方式產(chǎn)生的硅片外觀(b)及常規(guī)酸制絨效果(c)；

圖2為現(xiàn)有金剛石線切割用金剛石線外觀圖(d)、切割方式產(chǎn)生的硅片外觀(e)及常規(guī)酸制絨效果(f)；

圖3為本發(fā)明實施方式提供的具有雙波形結(jié)構(gòu)的金剛石線的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實施方式提供的具有雙波形結(jié)構(gòu)的金剛石線的制備流程圖。

具體實施方式

以下所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。

本發(fā)明實施方式第一方面提供了一種具有雙波形結(jié)構(gòu)的金剛石線，包括具有雙波形結(jié)構(gòu)的金屬基線和設(shè)置在所述金屬基線表面的金剛石顆粒，所述具有雙波形結(jié)構(gòu)的金屬基線設(shè)有第一波形結(jié)構(gòu)和第二波形結(jié)構(gòu)，所述第一波形結(jié)構(gòu)與所述第二波形結(jié)構(gòu)所在的平面相異。

本發(fā)明實施方式中，所述金屬基線可為鋼線、不銹鋼線、鎢鉬線、鉬線和黃銅線中的至少一種?？蛇x地，所述金屬基線的直徑為0.05mm-0.2mm。

本發(fā)明實施方式中，所述第一波形結(jié)構(gòu)和所述第二波形結(jié)構(gòu)所在的平面相異，即所述第一波形結(jié)構(gòu)和所述第二波形結(jié)構(gòu)所在的平面不是同一個平面。可選地，所述第一波形結(jié)構(gòu)與所述第二波形結(jié)構(gòu)所在的平面夾角為30°-120°。進一步可選地，所述第一波形結(jié)構(gòu)和所述第二波形結(jié)構(gòu)所在的平面垂直。如圖3所示，所述具有雙波形結(jié)構(gòu)的金剛石線在基準(zhǔn)面2上具有第一波形結(jié)構(gòu)，在基準(zhǔn)面1上具有第二波形結(jié)構(gòu)，所述基準(zhǔn)面1與所述基準(zhǔn)面2垂直。

本發(fā)明實施方式中，第一波形結(jié)構(gòu)中波形的波高為0.1-0.2mm，波距為3.0-4.0mm；所述第二波形結(jié)構(gòu)中波形的波高為0.1-0.2mm，波距為3.0-4.0mm。可選地，所述波形的形狀為u形、v形中的一種。

本發(fā)明實施方式中，所述第一波形結(jié)構(gòu)和/或所述第二波形結(jié)構(gòu)呈周期性變化?？蛇x地，所述第一波形結(jié)構(gòu)和所述第二波形結(jié)構(gòu)的波形、波高和波距可以相同也可以不相同。進一步可選地，所述第一波形結(jié)構(gòu)與第二波形結(jié)構(gòu)的波形、波高和波距均相同。進一步可選地，所述第一波形結(jié)構(gòu)和所述第二波形結(jié)構(gòu)所在的平面垂直且所述第一波形結(jié)構(gòu)與所述第二波形結(jié)構(gòu)的波形、波高和波距均相同?？蛇x地，在垂直于所述具有雙波形結(jié)構(gòu)的金剛石線長度方向上，所述金剛石線切割過程中旋轉(zhuǎn)形成的軌跡的等效橫截面為近圓形。在切割過程中，金剛石線會旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)形成的軌跡的等效橫截面為近圓形。切割后，由于硅片厚度＝導(dǎo)輪槽距-金剛線石直徑(或波形結(jié)構(gòu)金剛石線旋轉(zhuǎn)過程中形成的等效直徑)，其中導(dǎo)輪槽距是固定的，要使硅片平整，波形結(jié)構(gòu)金剛線的等效直徑應(yīng)該也是一致的，而由于波形結(jié)構(gòu)金剛線在切割過程中會轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動過程中形成的軌跡在垂直于所述金剛石線長度方向的橫截面為近圓形，在轉(zhuǎn)動過程中等效直徑才會趨于一致，從而使硅片平整，最終得到的電池效率較高。而單波形結(jié)構(gòu)的金剛石線(即只具有第一波形結(jié)構(gòu)或只具有第二波形結(jié)構(gòu)的金剛石線)切割過程中旋轉(zhuǎn)形成的軌跡在垂直于其長度方向的等效橫截面為橢圓形，在轉(zhuǎn)動過程中的等效直徑有時就是單根金剛石線的直徑，有時等效直徑又是波峰到波谷的距離，這樣硅片的厚度變化較大，切割得到的硅片表面不平整，影響最終的電池效率。

本發(fā)明實施方式中，所述金剛石顆粒的粒徑為6μm-12μm。

本發(fā)明實施方式中，所述金剛石顆粒通過電鍍或樹脂結(jié)合劑粘結(jié)的方式將金剛石顆粒設(shè)置在所述金屬基線的表面。

本發(fā)明第一方面提供的具有雙波形結(jié)構(gòu)的金剛石線，通過將金屬基線制成雙波形立體結(jié)構(gòu)，即金屬基線表現(xiàn)為長程有序的雙波形結(jié)構(gòu)，且兩種波形所在平面相異，即成立體結(jié)構(gòu)。通過將雙波形結(jié)構(gòu)金剛石線應(yīng)用于硅片切割，在高速切割過程中，波形結(jié)構(gòu)金剛石線的空間結(jié)構(gòu)凹陷處可將切割廢硅屑更有效地排出，從而使切割過程更加連續(xù)，即實現(xiàn)近似連續(xù)切割，減少鋼線對硅片同一位置處持續(xù)擠壓形成非晶硅層；同時雙波形立體結(jié)構(gòu)的金剛石線相對直金剛石線在切割過程中更易在硅片表面滾動，更多地呈現(xiàn)類似砂漿切割的“游離切割”，從而更易在硅片表面造成切割損傷層。相對于直的金剛石線，波形結(jié)構(gòu)增強了排屑能力，其實際切割能力增強，因此切割速度會更快，即切割效率提高。本發(fā)明具有雙波形結(jié)構(gòu)的金剛石線相切割過程中金剛石線會旋轉(zhuǎn)，硅片表面的平整性較好，可使切割硅片表面形成更加均勻的損傷層結(jié)構(gòu)，可更好地兼容現(xiàn)有酸制絨工藝(hf-hno3-h2o混合酸溶液)，形成均勻的絨面結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明實施方式第二方面提供了一種具有雙波形結(jié)構(gòu)的金剛石線的制備方法，包括：

提供平直的金屬基線，在所述金屬基線表面設(shè)置金剛石顆粒，得到直的金剛石線，對所述直的金剛石線進行第一次壓制，得到第一波形結(jié)構(gòu)，然后對金剛石線進行第二次壓制，得到第二波形結(jié)構(gòu)，最終得到具有雙波形結(jié)構(gòu)的金剛石線；或

提供平直的金屬基線，對所述金屬基線上進行第一次壓制，得到第一波形結(jié)構(gòu)，然后對金屬基線進行第二次壓制，得到第二波形結(jié)構(gòu)，得到具有雙波形結(jié)構(gòu)的金屬基線，最后在所述具有雙波形結(jié)構(gòu)的金屬基線表面設(shè)置金剛石顆粒，得到具有雙波形結(jié)構(gòu)的金剛石線；

所述第一波形結(jié)構(gòu)與所述第二波形結(jié)構(gòu)所在的平面相異。

本發(fā)明實施方式中，可以先對平直的金屬基線進行壓制得到具有雙波形結(jié)構(gòu)的金屬基線，然后在所述具有雙波形結(jié)構(gòu)的金屬基線表面設(shè)置金剛石顆粒，得到具有雙波形結(jié)構(gòu)的金剛石線；或者，先提供直的金剛石線，在對直的金剛石線進行壓制得到具有雙波形結(jié)構(gòu)的金剛石線?？梢岳斫獾氖?，第二次壓制對第一壓制得到的第一波形結(jié)構(gòu)的波距可能會有一些影響，但影響不大。

本發(fā)明實施方式中，所述壓制的操作具體包括：

如圖4所示，提供變形器，所述變形器包括在第一平面轉(zhuǎn)動的第一對齒輪1(箭頭代表轉(zhuǎn)動方向)和在第二平面轉(zhuǎn)動的第二對齒輪2(箭頭表示轉(zhuǎn)動方向)，所述第一對齒輪相互嚙合組成第一齒輪副；所述第二對齒輪相互嚙合組成第二齒輪副；所述第一平面與所述第二平面相異；

將直的金剛石線或?qū)⑵街钡慕饘倩€通過所述第一齒輪副的嚙合間隙進行第一次壓制，得到第一波形結(jié)構(gòu)，然后繼續(xù)通過所述第二齒輪副的嚙合間隙進行第二次壓制，得到第二波形結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明實施方式中，從圖4中可以看出，變形前的直的金剛石線或?qū)⑵街钡慕饘倩€通過所述第一齒輪副的嚙合間隙進行第一次壓制，進行了第一次變形，得到了第一波形結(jié)構(gòu)，然后繼續(xù)通過所述第二齒輪副的嚙合間隙進行第二次壓制，進行了第二次變形，得到第二波形結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明實施方式中，所述第一平面和所述第二平面垂直。

本發(fā)明實施方式中，通過調(diào)整變形器中一對齒輪的間距(齒隙)來控制波距，通過調(diào)整齒輪的尺寸來控制波高?？蛇x地，在兩次壓制過程中，通過調(diào)整變形器中齒輪的間距和尺寸使得第一波形結(jié)構(gòu)和第二波形結(jié)構(gòu)的波形、波距和波高均相同。

本發(fā)明實施方式中，通過變形器壓制所需的波形結(jié)構(gòu)，操作簡單方便，壓制出的波形均勻，波形大小符合工藝要求。

本發(fā)明實施方式中，在所述金屬基線表面設(shè)置金剛石顆粒的操作具體包括：通過電鍍或樹脂結(jié)合劑粘結(jié)的方式將金剛石顆粒設(shè)置在所述金屬基線的表面。其中，電鍍的方法為先在金屬基線上沉積一層金屬(一般為鎳和鎳鈷合金)，然后在金屬內(nèi)固結(jié)金剛石磨料。樹脂結(jié)合劑粘結(jié)的方式為利用樹脂作為結(jié)合劑將金剛石磨料固結(jié)在金屬基線上。電鍍或樹脂結(jié)合劑粘結(jié)的方式為常規(guī)操作，在此不再贅述。

本發(fā)明第二方面提供的雙波形結(jié)構(gòu)的金剛石線的制備方法，簡單易操作，制得的雙波形結(jié)構(gòu)的金剛石線，切割過程中，硅片表面的平整性較好，可使切割硅片表面形成更加均勻的損傷層結(jié)構(gòu)。

實施例1：

一種具有雙波形結(jié)構(gòu)的金剛石線，包括具有雙波形結(jié)構(gòu)的金屬基線和設(shè)置在金屬基線表面的金剛石顆粒，具有雙波形結(jié)構(gòu)的金屬基線設(shè)有第一波形結(jié)構(gòu)和第二波形結(jié)構(gòu)，第一波形結(jié)構(gòu)所在的平面和第二波形結(jié)構(gòu)所在的平面垂直，金屬基線的直徑為0.05mm，金剛石顆粒的粒徑為6μm，第一波形結(jié)構(gòu)的波高為0.1mm、波距為3.0mm，第二波形結(jié)構(gòu)的波高為0.1mm、波距為3.0mm，第一波形結(jié)構(gòu)和第二波形結(jié)構(gòu)的波形相同。

一種具有雙波形結(jié)構(gòu)的金剛石線的制備方法，包括：

提供變形器，變形器包括在第一平面轉(zhuǎn)動的第一對齒輪和在第二平面轉(zhuǎn)動的第二對齒輪，第一對齒輪相互嚙合組成第一齒輪副；第二對齒輪相互嚙合組成第二齒輪副；第一平面與第二平面垂直；

提供平直的金屬基線，將平直的金屬基線通過第一齒輪副的嚙合間隙進行第一次壓制，得到第一波形結(jié)構(gòu)，然后繼續(xù)通過第二齒輪副的嚙合間隙進行第二次壓制，得到第二波形結(jié)構(gòu)。

實施例2：

一種具有雙波形結(jié)構(gòu)的金剛石線，包括具有雙波形結(jié)構(gòu)的金屬基線和設(shè)置在金屬基線表面的金剛石顆粒，具有雙波形結(jié)構(gòu)的金屬基線設(shè)有第一波形結(jié)構(gòu)和第二波形結(jié)構(gòu)，第一波形結(jié)構(gòu)所在的平面和第二波形結(jié)構(gòu)所在的平面垂直，金屬基線的直徑為0.2mm，金剛石顆粒的粒徑為12μm，第一波形結(jié)構(gòu)的波高為0.2mm、波距為4.0mm，第二波形結(jié)構(gòu)的波高為0.2mm、波距為4.0mm，第一波形結(jié)構(gòu)和第二波形結(jié)構(gòu)的波形相同。

一種具有雙波形結(jié)構(gòu)的金剛石線的制備方法，包括：

提供變形器，變形器包括在第一平面轉(zhuǎn)動的第一對齒輪和在第二平面轉(zhuǎn)動的第二對齒輪，第一對齒輪相互嚙合組成第一齒輪副；第二對齒輪相互嚙合組成第二齒輪副；第一平面與第二平面垂直；

提供平直的金屬基線，將平直的金屬基線通過第一齒輪副的嚙合間隙進行第一次壓制，得到第一波形結(jié)構(gòu)，然后繼續(xù)通過第二齒輪副的嚙合間隙進行第二次壓制，得到第二波形結(jié)構(gòu)。

實施例3：

一種具有雙波形結(jié)構(gòu)的金剛石線，包括具有雙波形結(jié)構(gòu)的金屬基線和設(shè)置在金屬基線表面的金剛石顆粒，具有雙波形結(jié)構(gòu)的金屬基線設(shè)有第一波形結(jié)構(gòu)和第二波形結(jié)構(gòu)，第一波形結(jié)構(gòu)所在的平面和第二波形結(jié)構(gòu)所在的平面垂直，金屬基線的直徑為0.1mm，金剛石顆粒的粒徑為8μm，第一波形結(jié)構(gòu)的波高為0.15mm、波距為3.5mm，第二波形結(jié)構(gòu)的波高為0.15mm、波距為3.5mm，第一波形結(jié)構(gòu)和第二波形結(jié)構(gòu)的波形相同。

一種具有雙波形結(jié)構(gòu)的金剛石線的制備方法，包括：

提供變形器，變形器包括在第一平面轉(zhuǎn)動的第一對齒輪和在第二平面轉(zhuǎn)動的第二對齒輪，第一對齒輪相互嚙合組成第一齒輪副；第二對齒輪相互嚙合組成第二齒輪副；第一平面與第二平面垂直；

提供平直的金屬基線，將平直的金屬基線通過第一齒輪副的嚙合間隙進行第一次壓制，得到第一波形結(jié)構(gòu)，然后繼續(xù)通過第二齒輪副的嚙合間隙進行第二次壓制，得到第二波形結(jié)構(gòu)。

效果實施例

為了驗證本發(fā)明的有益效果，本發(fā)明還設(shè)置了效果實施例。

本發(fā)明將實施例1得到的雙波形金剛石線與第一次壓制后得到的僅有第一波形結(jié)構(gòu)的單波形金剛石線和未進行壓制的直的金剛石線進行切割試驗，切割過程中設(shè)置的試驗參數(shù)相同，對三種金剛石線切割后的硅片厚度變化量、酸(hf-hno3-h2o)制絨后反射率和電池效率進行對比，對比結(jié)果如下表1所示。

表1

從上表1中可以看出，相對于單波形結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的雙波形結(jié)構(gòu)金剛石線切割后的硅片厚度變化量僅為5.5μm，而單波形結(jié)構(gòu)金剛石線切割后的硅片厚度變化量為10μm，實際上單波形結(jié)構(gòu)金剛石線無法切出表面平整的硅片，因為單波形結(jié)構(gòu)金剛石線實際上是無法讓它不發(fā)生轉(zhuǎn)動，這就會造成金剛線的直徑有時就是單根金剛石線的直徑，有時等效直徑又是金剛石線波峰到波谷的距離，這樣得到的硅片厚度變化量較大。雖然單波形結(jié)構(gòu)的金剛石線切割后得到的硅片的酸(hf-hno3-h2o)制絨后反射率比直的金剛石線要小，但由于其硅片厚度變化量較大，硅片厚薄不均，影響后續(xù)的印刷電路工藝，最終得到的電池效率反而較小。本發(fā)明制得的電池效率最高，這是因為本發(fā)明切割后得到的硅片厚度變化量較小，酸(hf-hno3-h2o)制絨后反射率較低，最終得到的電池效率最高。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。