本發(fā)明屬于太陽能電池，涉及一種切割硅片的方法，尤其涉及一種采用鎢絲線切割硅片的方法。

背景技術(shù)：

1、目前行業(yè)內(nèi)硅片切割的普通方法為碳鋼金剛線切割，這種碳鋼金剛線由碳鋼母線基體、鎳鍍層和金剛石微粉顆粒組成，采用電鍍的方法在鋼線基體上鍍一層金屬鎳，且金屬鎳層內(nèi)包裹金剛石顆粒，使得金剛石顆粒固結(jié)在鋼線基體上，主流的碳鋼線綜合線徑范圍在48-58μm內(nèi)。經(jīng)過長足的發(fā)展，碳鋼金剛線的線徑已演進(jìn)到了綜合線徑48μm，為保證切割所需的張力以及切割過程中的張力波動余量，碳鋼細(xì)線化已經(jīng)逼近了極限，難以維系切割斷線率的需求。若是繼續(xù)向48μm以下的線徑進(jìn)行探索，就需要轉(zhuǎn)換母線材料以完成細(xì)線化的推進(jìn)。

2、眾所周知，在硅料價格居高不下的行業(yè)背景下，薄片化和細(xì)線化是硅片端最有效的降本措施。一方面，硅片的薄片化則意味著碎片率的上升，但是在相同切割工藝下，線徑更細(xì)的金剛線在切割加工時對硅片的表面損傷更小，進(jìn)而帶來更高的良品率；另一方面，細(xì)線化則對金剛線的切割能力、抗拉強(qiáng)度提出了更高的要求，在這種行業(yè)背景下，鎢絲線應(yīng)運(yùn)而生。

3、相較于碳鋼線，鎢絲線具備高破斷拉力值、高扭轉(zhuǎn)值、高致密鎳鍍層和高耐腐蝕能力等特性，所以鎢絲母線優(yōu)異的指標(biāo)十分匹配超細(xì)線、高強(qiáng)度線鋸設(shè)計需求。以鎢絲為母線基體、匹配合適的鎳鍍層、金剛石微粉顆粒，鎢絲線綜合線徑范圍可控制在42-48μm內(nèi)，對于薄片切割、公斤出片數(shù)提升、硅料利用率提升均有著重要的意義。

4、由此可見，如何提供一種采用鎢絲線切割硅片的方法，通過優(yōu)化切割條件，實現(xiàn)薄片切割并保證較高的良品率，成為了目前本領(lǐng)域人員亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種采用鎢絲線切割硅片的方法，采用超細(xì)綜合線徑的鎢絲線作為切割線，通過適配的切割工藝，實現(xiàn)了薄片切割的同時保證了較高的良品率，降低了斷線率和線痕比例，提升了公斤出片數(shù)和硅料利用率，有利于大規(guī)模推廣應(yīng)用。

2、為達(dá)到此發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供一種采用鎢絲線切割硅片的方法，所述方法包括依次進(jìn)行的晶棒預(yù)處理、晶棒裝機(jī)、鋪設(shè)線網(wǎng)、添加切割液、跑線、設(shè)定程序和啟動切割。

4、所述鋪設(shè)線網(wǎng)采用的切割線為鎢絲線，且所述鎢絲線的綜合線徑為42-48μm，例如可以是42μm、43μm、44μm、45μm、46μm、47μm或48μm，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

5、本發(fā)明中，所述鎢絲線為本領(lǐng)域常規(guī)使用的鎢絲線，有別于傳統(tǒng)的碳鋼線，所述鎢絲線以鎢絲為母線基體，匹配合適的鎳鍍層和金剛石微粉顆粒，例如可以采用cn114480936a或cn113275659a公開的鎢絲線，只要能夠?qū)崿F(xiàn)鎢絲切割硅片的目的即可，故在此不對鎢絲線的具體結(jié)構(gòu)做特別限定。

6、本發(fā)明采用超細(xì)綜合線徑的鎢絲線作為切割線，通過適配的切割工藝，實現(xiàn)了薄片切割的同時保證了較高的良品率，降低了斷線率和線痕比例，提升了公斤出片數(shù)和硅料利用率，有利于大規(guī)模推廣應(yīng)用。

7、優(yōu)選地，所述晶棒預(yù)處理包括：選取晶棒，對晶棒依次進(jìn)行質(zhì)量檢查和表面清潔處理，以避免雜質(zhì)對切割所得硅片的質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。

8、優(yōu)選地，所述晶棒裝機(jī)包括：將晶棒裝入切割機(jī)工作臺的夾持導(dǎo)軌內(nèi)。

9、優(yōu)選地，所述鋪設(shè)線網(wǎng)包括：將切割線鋪設(shè)于切割機(jī)的主輥上。

10、優(yōu)選地，所述切割線的鋪設(shè)張力為3.7-3.8n，例如可以是3.7n、3.71n、3.72n、3.73n、3.74n、3.75n、3.76n、3.77n、3.78n、3.79n或3.8n，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

11、本發(fā)明中，所述切割線的鋪設(shè)張力與鎢絲線本身的破斷拉力(6.20-6.91n)相適配，以降低鎢絲線在硅片切割過程中發(fā)生異常斷線的風(fēng)險。

12、優(yōu)選地，所述切割液為冷卻液和水的混合液，且所述冷卻液和水的混合體積比為(2.6-3.0):(450-500)，例如可以是2.6:450、2.7:450、2.8:480、2.9:500或3.0:500，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

13、優(yōu)選地，所述冷卻液的組分包括戊二醇、聚醚、二醇聚氧乙烯醚或?qū)κ宥』郊姿嶂械娜我庖环N或至少兩種的組合，典型但非限制性的組合包括戊二醇與聚醚的組合，聚醚與二醇聚氧乙烯醚的組合，二醇聚氧乙烯醚與對叔丁基苯甲酸的組合，戊二醇、聚醚與二醇聚氧乙烯醚的組合，聚醚、二醇聚氧乙烯醚與對叔丁基苯甲酸的組合，或戊二醇、聚醚、二醇聚氧乙烯醚與對叔丁基苯甲酸的組合。

14、優(yōu)選地，所述切割液的溫度為22-24℃，例如可以是22℃、22.2℃、22.4℃、22.6℃、22.8℃、23℃、23.2℃、23.4℃、23.6℃、23.8℃或24℃，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

15、優(yōu)選地，所述切割液的流量為200-220l/min，例如可以是200l/min、202l/min、204l/min、206l/min、208l/min、210l/min、212l/min、214l/min、216l/min、218l/min或220l/min，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

16、相較于傳統(tǒng)的碳鋼線，本發(fā)明采用綜合線徑極細(xì)的鎢絲線對硅片進(jìn)行切割，匹配的導(dǎo)輪槽距顯著降低，晶棒在單位面積內(nèi)因鋸縫增多，產(chǎn)生的熱量便隨之增高。對此，本發(fā)明提升了切割液用量，有效地降低了因熱量過高而產(chǎn)生晶棒暗裂的風(fēng)險，同時在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步限定了切割液中冷卻液和水的混合體積比及切割液的溫度范圍，盡可能高地提升了切割所得硅片的良品率。

17、此外，在鎢絲線切割硅片的過程中，因其導(dǎo)輪槽距很小的特性，切割過程產(chǎn)生的硅粉很難從鋸縫中被帶出，為了增大鋸縫中硅粉的帶出量，本發(fā)明便將切割液的流量限定為200-220l/min，明顯高于傳統(tǒng)碳鋼線所用切割液的流量范圍，從而將鋸縫中的硅粉充分帶出。

18、優(yōu)選地，所述跑線包括：利用切割機(jī)的主輥將切割所用線量的切割線從放線輪跑線至收線輪上。

19、優(yōu)選地，所述設(shè)定程序包括：在切割機(jī)臺內(nèi)設(shè)定切割線的運(yùn)行速度分為3個階段，包括依次進(jìn)行的入刀階段、切割中期和收刀階段，且所述3個階段中切割線的運(yùn)行加速度均為5-8m/s2，例如可以是5m/s2、5.5m/s2、6m/s2、6.5m/s2、7m/s2、7.5m/s2或8m/s2，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

20、本發(fā)明中，由于鎢絲線的硬度一般比碳鋼線的硬度高出67％左右，為了減小切割過程中發(fā)生跳線的風(fēng)險，在匹配導(dǎo)輪時，導(dǎo)輪槽的深度需要增加10-20μm，同時適當(dāng)減小程序用線的循環(huán)量，并適當(dāng)降低切割線的運(yùn)行速度。

21、優(yōu)選地，所述入刀階段在入刀區(qū)域中進(jìn)行，且所述入刀區(qū)域在距離切割起點(diǎn)0-25mm位置之間。

22、優(yōu)選地，所述入刀階段的臺速設(shè)定為1500-2600μm/min，例如可以是1500μm/min、1600μm/min、1800μm/min、2000μm/min、2200μm/min、2400μm/min或2600μm/min，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

23、優(yōu)選地，所述入刀階段的進(jìn)線量大于回線量，且循環(huán)量為20-100m，例如可以是20m、25m、30m、35m、40m、45m、50m、55m、60m、65m、70m、75m、80m、85m、90m、95m或100m，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

24、優(yōu)選地，所述切割中期在主切區(qū)域中進(jìn)行，且所述主切區(qū)域在距離切割起點(diǎn)25-150mm之間。

25、優(yōu)選地，所述切割中期的臺速設(shè)定為2000-2700μm/min，例如可以是2000μm/min、2100μm/min、2200μm/min、2300μm/min、2400μm/min、2500μm/min、2600μm/min或2700μm/min，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

26、優(yōu)選地，所述切割中期的進(jìn)線量大于回線量，且循環(huán)量為100-300m，例如可以是100m、120m、140m、160m、180m、200m、220m、240m、260m、280m或300m，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

27、優(yōu)選地，所述收刀階段在收刀區(qū)域中進(jìn)行，且所述收刀區(qū)域在距離切割起點(diǎn)150mm至切割終點(diǎn)之間。

28、優(yōu)選地，所述收刀階段的臺速設(shè)定為80-150μm/min，例如可以是80μm/min、90μm/min、100μm/min、110μm/min、120μm/min、130μm/min、140μm/min或150μm/min，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

29、優(yōu)選地，所述收刀階段的進(jìn)線量小于回線量，且循環(huán)量為200-1500m，例如可以是200m、300m、400m、500m、600m、700m、800m、900m、1000m、1100m、1200m、1300m、1400m或1500m，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

30、優(yōu)選地，所述啟動切割包括：點(diǎn)擊切割確認(rèn)按鈕，切割機(jī)進(jìn)入自動切割狀態(tài)。

31、優(yōu)選地，所述自動切割狀態(tài)匹配有溢流方案，所述溢流方案包括：當(dāng)切割深度達(dá)到60mm時，機(jī)臺開始自動補(bǔ)入回收水，同時缸體內(nèi)原來的切割液開始流出，進(jìn)行溢流置換；隨著切割深度的增加，溢流流量相應(yīng)逐步增加，在切割深度為0-182mm之間，始終控制缸體內(nèi)切割液濃度穩(wěn)定在1-1.4wt％范圍內(nèi)；在切割深度為182mm至切割結(jié)束之間，控制缸體內(nèi)切割液濃度穩(wěn)定在1.25wt％；每切割一刀，切割液的置換體積為缸體體積的1-1.4倍，且所述缸體用于盛裝切割液。

32、本發(fā)明中，上述溢流方案是基于鎢絲線切割硅片的鋸縫很小，硅粉不易被帶出的特性而制定的，以便充分降低斷線率，提升硅片的切割質(zhì)量。

33、本發(fā)明控制切割液的濃度穩(wěn)定在1-1.4wt％范圍內(nèi)，例如可以是1wt％、1.05wt％、1.1wt％、1.15wt％、1.2wt％、1.25wt％、1.3wt％、1.35wt％或1.4wt％，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

34、本發(fā)明每切割一刀，切割液的置換體積為缸體體積的1-1.4倍，例如可以是1倍、1.1倍、1.2倍、1.3倍或1.4倍，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

35、優(yōu)選地，所述溢流流量的遞增區(qū)間為240-480l/h，例如可以是240l/h、260l/h、280l/h、300l/h、320l/h、340l/h、360l/h、380l/h、400l/h、420l/h、440l/h、460l/h或480l/h，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

36、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述方法包括以下步驟：

37、(1)晶棒預(yù)處理：選取晶棒，對晶棒依次進(jìn)行質(zhì)量檢查和表面清潔處理；

38、(2)晶棒裝機(jī)：將晶棒裝入切割機(jī)工作臺的夾持導(dǎo)軌內(nèi)；

39、(3)鋪設(shè)線網(wǎng)：采用綜合線徑為42-48μm的鎢絲線作為切割線，將切割線鋪設(shè)于切割機(jī)的主輥上，并控制鋪設(shè)張力為3.7-3.8n；

40、(4)添加切割液：所述切割液為體積比(2.6-3.0):(450-500)的冷卻液和水的混合液，所述冷卻液的組分包括戊二醇、聚醚、二醇聚氧乙烯醚或?qū)κ宥』郊姿嶂械娜我庖环N或至少兩種的組合，所述切割液的溫度為22-24℃，流量為200-220l/min；

41、(5)跑線：利用切割機(jī)的主輥將切割所用線量的切割線從放線輪跑線至收線輪上；

42、(6)設(shè)定程序：在切割機(jī)臺內(nèi)設(shè)定切割線的運(yùn)行速度分為3個階段，包括依次進(jìn)行的入刀階段、切割中期和收刀階段，且所述3個階段中切割線的運(yùn)行加速度均為5-8m/s2；所述入刀階段在距離切割起點(diǎn)0-25mm位置之間進(jìn)行，臺速設(shè)定為1500-2600μm/min，進(jìn)線量大于回線量，且循環(huán)量為20-100m；所述切割中期在距離切割起點(diǎn)25-150mm之間進(jìn)行，臺速設(shè)定為2000-2700μm/min，進(jìn)線量大于回線量，且循環(huán)量為100-300m；所述收刀階段在距離切割起點(diǎn)150mm至切割終點(diǎn)之間進(jìn)行，臺速設(shè)定為80-150μm/min，進(jìn)線量小于回線量，且循環(huán)量為200-1500m；

43、(7)啟動切割：點(diǎn)擊切割確認(rèn)按鈕，切割機(jī)進(jìn)入自動切割狀態(tài)；所述自動切割狀態(tài)匹配有溢流方案，所述溢流方案包括：當(dāng)切割深度達(dá)到60mm時，機(jī)臺開始自動補(bǔ)入回收水，同時缸體內(nèi)原來的切割液開始流出，進(jìn)行溢流置換；隨著切割深度的增加，溢流流量相應(yīng)逐步增加，且所述溢流流量的遞增區(qū)間為240-480l/h；在切割深度為0-182mm之間，始終控制缸體內(nèi)切割液濃度穩(wěn)定在1-1.4wt％范圍內(nèi)；在切割深度為182mm至切割結(jié)束之間，控制缸體內(nèi)切割液濃度穩(wěn)定在1.25wt％；每切割一刀，切割液的置換體積為缸體體積的1-1.4倍，且所述缸體用于盛裝切割液。

44、在傳統(tǒng)的單缸切割模式下，隨著切割的進(jìn)度逐漸增加，硅粉濃度是逐漸上升的，若切割缸體內(nèi)切割用水的硅粉濃度過高，會導(dǎo)致鋸縫中硅粉的帶出率有限，進(jìn)而降低線的切割力，影響良品率。

45、本發(fā)明在溢流切割模式下，隨著切割的進(jìn)度逐漸增加，通過調(diào)整溢流流量，置換缸體內(nèi)的一部分切割液，從而控制切割液的濃度穩(wěn)定在1-1.4wt％范圍，充分利用鋼線的切割力。

46、優(yōu)選地，本發(fā)明從進(jìn)刀60mm位置開始溢流，所述溢流流量的遞增區(qū)間為240-480l/h，并控制切割液的濃度穩(wěn)定在1-1.4wt％范圍內(nèi)，切割末期將切割液的濃度穩(wěn)定在1.25wt％，且每切割一刀，切割液的置換體積為缸體體積的1.2倍。

47、本發(fā)明中，由于鎢絲線的硬度一般比碳鋼線的硬度高出67％左右，為了降低切割過程中發(fā)生暗裂的風(fēng)險，切割過程中應(yīng)適當(dāng)降低切割線的運(yùn)行速度，同時適當(dāng)提升切割液的溫度。

48、優(yōu)選地，本發(fā)明所述切割中期切割線的運(yùn)行速度為36m/s，切割液溫度為24℃，可有效降低暗裂比例。

49、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

50、本發(fā)明采用超細(xì)綜合線徑的鎢絲線作為切割線，通過適配的切割工藝，實現(xiàn)了薄片切割的同時保證了較高的良品率，降低了斷線率和線痕比例，提升了公斤出片數(shù)和硅料利用率，有利于大規(guī)模推廣應(yīng)用。