1、Xinyu College畢業(yè)設(shè)計（論文）（ 2010 屆）題 目 硅片（多晶硅）切割工藝及流程 學(xué) 號 0810028061 姓 名 肖吉榮 所 屬 系 太陽能科學(xué)與工程系 專 業(yè) 光伏材料加工與應(yīng)用技術(shù) 班 級 08光伏（8）班 指導(dǎo)教師 陳勇 新余高等專科學(xué)校教務(wù)處制硅片（多晶硅）切割工藝及流程摘要隨著能源短缺和環(huán)境污染等問題的日益加劇，利用可再生、無污染的能源已成為現(xiàn)代社會的一個趨勢，太陽能的開發(fā)與利用越來越被人們所重視。未來太陽的大規(guī)模應(yīng)用主要是用來發(fā)電，目前實用太陽能發(fā)電方式主要為“光電轉(zhuǎn)換”。其基本原理是利用光生伏打效應(yīng)將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能，它的基本裝置是太陽能電池。太陽能

2、電池是由太陽能電池硅片組件組成的一個系統(tǒng)。硅片的質(zhì)量直接影響了太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率。本文介紹了光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢，對多線切割、硅片切割機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大概的介紹，詳細(xì)闡述了硅片切割工藝及流程，并對切片切割操作中遇到的問題及解決方案作了詳盡的論述。關(guān)鍵詞：多線切割；wafer(polycrystalline) cutting technology and flowAbstract As the shortage of energy and the pollution of environment, it is a trend use renewable and non-pollu

3、tion energy nowadays, the development and use of solar energy is becoming more valued by people .A scale use of the sunshine is main use to generate electricity。Nowadays the main way to use solar to generate electricity is translate light to electricity . Its basic principle is use photovoltaic effe

4、ct to solar radiation energy to electric immediate. Its foundation appliance is solar cell. Solar cell is a system make of silicon wafers. The quality of silicon wafer influences the photoelectric conversion efficiency of solar immediate. This passage introduced the current situation and trend of Ph

5、otovoltaic Industry. We have a general introduce of multiwire cutting , the operating principle and the structure of silicon wafer slitter. Also it included the expound silicon wafer cutting and technological process in detail. At last, we have a detail expound of the problems and solve project whil

6、e cutting silicon wafers and solve project.Keywords: multiwire cutting; 目 錄摘要IABSTRACTII第1章 光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢11 .1國際光伏產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀11 .2國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀1 1 .3 未來的發(fā)展趨勢及展望.1 第2章 多線切割32 .1 多線切割技術(shù)的發(fā)展歷史32 .2 多線切割機(jī)的基本介紹3 2.3 中國太陽能硅片線切割設(shè)備國產(chǎn)化的現(xiàn)狀和趨勢.3第3章 硅片切割機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)53 .1 基本結(jié)構(gòu)53 .2 工作原理5第4章 硅片切割工藝及流程104 .1切割工藝10主要參數(shù).11切割液的(PEG

7、)粘度.11碳化硅微粉的粒型及粒度.12砂漿的粘度.12 砂漿的流量.12鋼線的速度.12鋼線的張力.12工件的進(jìn)給速度.124 .2 主要操作流程10hctb6切片機(jī)開機(jī)準(zhǔn)備.10切割準(zhǔn)備.10取片.10 4.2.4安裝放線輪.10 布線網(wǎng).10 4.2.6選取硅塊裝硅塊、切片.10第5章 切片切割操作中遇到的問題及解決方案13 5 .1 跳線的產(chǎn)生13 5 .2 斷線的原因分析及解決13 5 .3 線痕的產(chǎn)生14 5 .4 切片操作過程中的注意事項17結(jié) 論22參考文獻(xiàn)23致 謝24附 錄25第1章 光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢11國際光伏產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 全球太陽能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀CSIA最新研究報

8、告稱，目前太陽能電池主要分為單晶硅電池、多晶硅電池和薄膜電池三種。單晶硅電池技術(shù)成熟，光電轉(zhuǎn)換效率高，但其生產(chǎn)成本較高，技術(shù)要求高；多晶硅電池成本相對較低，技術(shù)成熟，但光電轉(zhuǎn)換效率相對較低；而薄膜電池成本低，發(fā)光效率高，但目前其在技術(shù)穩(wěn)定性和規(guī)模生產(chǎn)上均存在一定的困難。隨著技術(shù)的進(jìn)步，未來薄膜電池會有更好的發(fā)展前景。 圖1 2009年全球太陽能電池市場產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（按銷售量）在各國政府的大力支持下，太陽能光伏產(chǎn)業(yè)得到了快速的發(fā)展。2006年至2009年，太陽能光伏電池產(chǎn)量的年均增長率為60%。由于受到2008年金融危機(jī)的影響，2009年前兩個季度光伏電池產(chǎn)量的增長速度有所放緩，但隨著2009年下半

9、年市場需求的復(fù)蘇，2009年全年的太陽能電池產(chǎn)量達(dá)到了10431MW，比2008年增長42.5%。 圖2220062009年全球太陽能電池產(chǎn)量目前太陽能光伏發(fā)電的成本大約是燃煤成本的1118倍，因此目前各國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展大多依賴政府的補(bǔ)貼，政府的補(bǔ)貼規(guī)模決定著本國的光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)模。目前在政府的補(bǔ)貼力度上，以德國、西班牙、法國、美國、日本等發(fā)達(dá)國家的支持力度最大。2008年，西班牙推出了優(yōu)厚的光伏產(chǎn)業(yè)補(bǔ)貼政策，使其國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了爆發(fā)式發(fā)展的態(tài)勢，一度占據(jù)了世界光伏電池產(chǎn)量的三分之一強(qiáng)。2009年德國光伏組件安裝量高達(dá)3200MW，占全球總安裝量的50.4%。 2.2國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 一、

10、我國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)基本情況1、太陽能制造大國中國太陽能資源非常豐富，理論儲量達(dá)每年17000億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。太陽能資源開發(fā)利用的潛力非常廣闊。中國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)于20世紀(jì)70年代起步，90年代中期進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展時期。太陽電池及組件產(chǎn)量逐年穩(wěn)步增加。經(jīng)過30多年的努力，已迎來了快速發(fā)展的新階段。在“光明工程”先導(dǎo)項目和“送電到鄉(xiāng)”工程等國家項目及世界光伏市場的有力拉動下，中國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展。到2008年年底，全國光伏系統(tǒng)的累計裝機(jī)容量達(dá)到140MW，從事光伏組件生產(chǎn)的企業(yè)近400家。而2008年我國的光伏產(chǎn)能首次超過德國，位居世界第一。2008年全世界太陽能電池總產(chǎn)量達(dá)6850MW，我國太陽能電池

11、總產(chǎn)量達(dá)1780MW，占全球總量的26%。其中，國內(nèi)太陽能電池龍頭廠無錫尚德2008年產(chǎn)量約為500MW，排名全球第三，而天威英利產(chǎn)出281.5MW，天合光能產(chǎn)出約200MW。而從市場占有率來看，中國太陽能電池廠商（包括臺灣省）的市場占有率逐年提升，2007年中國太陽能電池廠商市場占有率由2006年的20%提升至35%，2008年則更進(jìn)一步，大幅提升至44%，連續(xù)兩年成為世界第一。2008年臺灣茂迪光伏電池產(chǎn)量在270280MWp之間。從企業(yè)發(fā)展看，目前全國涉及太陽能的生產(chǎn)企業(yè)已達(dá)3000多家，有500多家光伏企業(yè)和研發(fā)單位，其中多晶硅材料企業(yè)近20家，從業(yè)人員超過10萬人。我國已有11家境外

12、上市和12家國內(nèi)上市光伏企業(yè)。而在光伏設(shè)備領(lǐng)域，2008年我國太陽能電池設(shè)備總銷售額達(dá)17.66億元，增長迅速。其中，太陽能級硅單晶生長和加工設(shè)備銷售額達(dá)12.26億元，占太陽能電池設(shè)備銷售收入的69.4%；太陽能電池芯片制造設(shè)備銷售額為5.4億元。2、產(chǎn)業(yè)呈區(qū)域式競爭格局目前，我國光伏產(chǎn)業(yè)經(jīng)過爆炸式發(fā)展，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，已初步形成環(huán)渤海、長三角、珠三角、中部地區(qū)和西部地區(qū)五大板塊。長三角以江蘇為產(chǎn)業(yè)增長極，主打中下游的光伏電池及組件生產(chǎn)，產(chǎn)業(yè)規(guī)模占全國一半；環(huán)渤海以河北為核心，主打上游材料生產(chǎn)加工，產(chǎn)業(yè)規(guī)模居第二，主要聚集區(qū)為邢臺寧晉、保定和廊坊；珠三角以深圳為核心，主打下游應(yīng)用產(chǎn)品生產(chǎn)；

13、中部地區(qū)主要是江西、湖北、湖南；西部地區(qū)主要是四川、內(nèi)蒙古、青海、陜西等省，重點利用、礦產(chǎn)等優(yōu)勢，主打上游多晶硅原料生產(chǎn)，可提供全國10%的原料。總體上看，我國光伏產(chǎn)業(yè)正處在產(chǎn)業(yè)重組和戰(zhàn)略布局階段，目前國內(nèi)有28個省市都把光伏產(chǎn)業(yè)作為新的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重點，面臨著巨大的產(chǎn)業(yè)整合壓力。從我國光伏產(chǎn)業(yè)聚集格局變化趨勢看，環(huán)渤海、長三角、珠三角和中西部地區(qū)已形成了多個覆蓋光伏產(chǎn)業(yè)鏈的制造企業(yè)集群，未來將有可能逐步形成五大光伏產(chǎn)業(yè)集聚地。而在各省市當(dāng)中，2008年江蘇省太陽能電池產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量的份額高達(dá)70%，成為名副其實的太陽能第一大省。截止2008年，江蘇省已經(jīng)有無錫尚德、常州天合、南

14、京中電等6家海外上市光伏企業(yè)，其中，5家進(jìn)入世界前20強(qiáng)，另外還有280多家為光伏上市企業(yè)、骨干企業(yè)進(jìn)行配套的特色企業(yè)，已經(jīng)形成了完整的光伏產(chǎn)業(yè)鏈條。二、我國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)存在的問題1、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)畸形：兩頭在外盡管過去幾年，我國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但是仍然沒有改變“兩頭在外”的畸形產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)。2008年我國光伏系統(tǒng)安裝量為40MW，占全球總安裝量的比例僅為0.73%。而在2007年我國光伏系統(tǒng)安裝量為20MW，占全球總安裝量的比例為0.8%。而傳統(tǒng)光伏大國德國2008年的光伏系統(tǒng)安裝量1500MW，占全球總安裝量的比例達(dá)到27.27%；歐洲另一光伏大國西班牙的安裝量則達(dá)到2511MW，占全球總

15、安裝量的比例則高達(dá)45.65%。與我國光伏系統(tǒng)安裝量極少相對應(yīng)的是，近年來我國光伏產(chǎn)品的產(chǎn)量已經(jīng)穩(wěn)居世界頭把交椅。據(jù)中投顧問最新發(fā)布的2009-2012年中國太陽能電池行業(yè)投資分析及前景預(yù)測報告顯示，2008年我國光伏電池產(chǎn)量達(dá)1.78GW，占全球總量的26%。而從市場占有率來看，中國太陽能電池廠商(包括臺灣省)的市場占有率逐年提升，2007年中國太陽能電池廠商市場占有率由2006年的20%提升至35%，2008年則更進(jìn)一步，大幅提升至44%，連續(xù)兩年成為世界第一。終端市場在外且主要其中在歐洲，已經(jīng)使得我國光伏制造廠商在金融危機(jī)中遭遇到了極大地打擊。與終端市場相對應(yīng)的是，上游的多晶硅產(chǎn)業(yè)的提純

16、核心技術(shù)主要掌握在國外七大廠商手中，包括美國的Hemlock，挪威的REC、美國的MEMC、日本的Tokuyama、Mitsubishi Material和Sumitomo Titanium。他們壟斷了全球的多晶硅料供應(yīng)，獲得了太陽能產(chǎn)業(yè)最豐厚的利潤。2、暴利不再難阻多晶硅投資狂潮2006年以來我國多晶硅項目累計投資已達(dá)440億元，而且這種趨勢還有愈演愈烈的傾向。國內(nèi)兩大光伏龍頭企業(yè)天威保變、江西賽維累計8000噸的多晶硅項目正在建設(shè)。從2006年下半年開始，多晶硅概念在國內(nèi)逐漸升溫，許多上市企業(yè)紛紛涉足其中。A股中投資多晶硅的企業(yè)包括南玻A、川投能源、天威保變、特變電工、江蘇陽光、樂山電力、

17、岷江水電、通威股份、航天機(jī)電、桂東電力、銀星能源等十余家。2008年雖然遭遇經(jīng)濟(jì)危機(jī)，但很多企業(yè)仍然逆市擴(kuò)產(chǎn)。2008年11月底，江蘇順大一期1500噸多晶硅項目正式投產(chǎn)；12月底江蘇陽光一期1500噸項目、南玻A1500噸生產(chǎn)線分別投產(chǎn)；2009年1月亞洲硅業(yè)1500噸生產(chǎn)線舉行投產(chǎn)儀式；2009年4月江蘇中能13500噸產(chǎn)能將全部投產(chǎn)。另外，目前我國在建項目多晶硅項目總數(shù)逾20個，總投資額逾700億。其中，在建最大的項目為南京大陸投資集團(tuán)、美國PPP、SCC、西圖等公司共同投資建設(shè)托克托縣多晶硅項目，總投資180億元，建設(shè)規(guī)模為年產(chǎn)多晶硅18000噸。而云南愛硅信科技有限公司總規(guī)劃1000

18、0噸/年多晶硅項目，總投資也逾100億元。最新開工的項目則由山東晟朗能源科技有限公司2009年4月18日投資興建，首期投資11億，總投資達(dá)90億。在國內(nèi)企業(yè)不斷掀起的多晶硅投資熱潮中，2009年國際多晶硅遠(yuǎn)期合同加權(quán)平均價格比2008年下跌30%至107美元/公斤，現(xiàn)貨價格則在2009年5月已跌至60-70美元/公斤。國內(nèi)的多晶硅成本普遍在每公斤50美元至70美元，個別沒有閉環(huán)式生產(chǎn)的公司，成本高達(dá)每公斤100美元。這也就意味著，國內(nèi)多晶硅企業(yè)的利潤已經(jīng)相當(dāng)微薄，甚至出現(xiàn)虧損經(jīng)營的狀況。3、原料產(chǎn)地對多晶硅價格沒有發(fā)言權(quán)長期以來，多晶硅產(chǎn)業(yè)的“弱勢”始終困擾著我國光伏產(chǎn)業(yè)，最大的原因就是無法突

19、破國際大廠的技術(shù)壁壘而導(dǎo)致成本高企。但是國內(nèi)多晶硅產(chǎn)業(yè)并非沒有優(yōu)勢，這種優(yōu)勢就在于多晶硅上游原料冶金硅80%的主要產(chǎn)地來自于我國。中投顧問最新發(fā)布的2009-2012年中國金屬硅市場投資分析及前景預(yù)測報告顯示，我國是全球主要的金屬硅產(chǎn)地，2007年中國金屬硅總產(chǎn)量為95-100萬噸，而2006年中國金屬硅總產(chǎn)量為75-80萬噸。進(jìn)入21世紀(jì)以來，中國的工業(yè)硅生產(chǎn)和出口一直保持著較快的增長速度。2001年中國出口工業(yè)硅32.24萬噸，2002年為38.74萬噸，2003年達(dá)到47.90萬噸，2004年突破50萬噸，達(dá)到54.51萬噸，2005年與2004年基本持平，為53.61萬噸。但2006年

20、達(dá)到61.4萬噸，比2005年增長了14.6%；2007年上半年又比2006年同期增長了16.3%，2007年全年出口工業(yè)硅達(dá)到69.8萬噸，比2006年增長了13.8%。2008年1-3月份中國金屬硅生產(chǎn)量在200000-250000噸左右，國內(nèi)消費量在35000-85000噸左右，其余全部出口。我國多晶硅產(chǎn)業(yè)同樣擁有巨大的資源優(yōu)勢，但不但沒有把優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為勝勢，反而完全受制于國際大廠。根本原因在于沒有形成類似于鐵礦石領(lǐng)域的“三巨頭”那樣的規(guī)模化優(yōu)勢，而是一些中小企業(yè)各自為戰(zhàn)，且存在惡性競爭。4、政策拉動效應(yīng)有限到目前為止，國內(nèi)甚至全球光伏產(chǎn)業(yè)都還是明顯的“政策市”階段，從國外光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展經(jīng)

21、驗來看，在政府出臺相關(guān)財政補(bǔ)貼或電價上網(wǎng)政策后，行業(yè)基本都出現(xiàn)了爆發(fā)性的增長，比如德國、西班牙等。2004年德國政府啟動上網(wǎng)電價法，即著名的EEG法案，導(dǎo)致德國光伏安裝量激增，最初的上網(wǎng)電價為3倍的零售電價或者8倍的工業(yè)電價。光伏系統(tǒng)在安裝后的20年內(nèi)固定價格，但推遲一年，固定價格下調(diào)一定的比率。德國現(xiàn)行的太陽能補(bǔ)助案是在2008年由該國下議院正式宣讀后定案。目前的太陽能年度收購電價稅率(Feed-in Tariffs)由2008年以前年降幅5%，改成2009、2010年降8%、2011年降9%；地面裝配系統(tǒng)(Ground- mounted system)從2008年降6.5%，改成20092

22、010年降10%。新法規(guī)已在2009年1月1日生效。2004年西班牙開始實施“皇家太陽能計劃”。2006年進(jìn)行了修改，該計劃提出了購電補(bǔ)償法，對發(fā)電量小于100kWp（千瓦能）的光伏系統(tǒng)，實行按0.44EUD/kWh的價格（為平均電價的5.75倍），有效期為25年，25年后購電價格變?yōu)槠骄妰r的4.6倍。對大于100kWp的光伏發(fā)電系統(tǒng)，則采用0.23EU/kWh的價格（平均電價的3倍）。以上政策對于德國、西班牙的光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。而我國在2007年以前光伏產(chǎn)業(yè)的政策基本上是空白一片。2007年可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃的出臺作用也是相當(dāng)有限。進(jìn)入2009年之后，我國政府相繼出臺

23、了“太陽能屋頂計劃”、“金太陽工程”等政策，但中投顧問能源行業(yè)首席研究員姜謙認(rèn)為，姜謙指出，光伏產(chǎn)業(yè)要正常發(fā)展，最重要的還是解決上網(wǎng)電價的問題。也就是說，發(fā)出來的電電網(wǎng)公司有積極性去購買，終端用戶樂意去用才是最關(guān)鍵的因素。德國、西班牙等國的財政補(bǔ)貼正是從此處下手，才使得光伏行業(yè)出現(xiàn)了爆發(fā)性的增長。而我國三部門此次聯(lián)合頒發(fā)的“金太陽工程”，補(bǔ)貼的重點則是集中在安裝側(cè)，并未解決上網(wǎng)電價這一實質(zhì)性問題。僅從這一層面上看，“金太陽工程”開啟光伏產(chǎn)業(yè)井噴時代就難言樂觀。3.3未來的發(fā)展趨勢及展望1、 我國光伏產(chǎn)業(yè)吸引世界目光伴隨著太陽能投資熱潮在中國的興起，中國的太陽能產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為全球矚目的焦點。著名投

24、資銀行拉扎德資本預(yù)計，2011年前中國太陽能產(chǎn)業(yè)規(guī)模能達(dá)到1-1.5GW。2012年前該行業(yè)規(guī)模將達(dá)到2GW，2020年前則會達(dá)到20GW。另外，預(yù)計我國太陽能光伏行業(yè)有望吸引逾100億美元的私人投資，并有助中國未來三年成為全球主要的太陽能設(shè)備市場。姜謙認(rèn)為，雖然到目前為止全球太陽能產(chǎn)業(yè)的終端市場仍然集中在歐洲，但隨著金融危機(jī)后各國太陽能政策的轉(zhuǎn)變，中國等新興市場有望取代西班牙、德國成為全球太陽能產(chǎn)業(yè)的主要增長點。2009年6月24日浙江溫州大展國際貿(mào)易有限公司“牽手”沙特阿拉伯巴格山集團(tuán)，巴格山將以資金入股在溫州投資太陽能項目，該項目總投資5.3億元。6月22日江蘇響水縣與美國新能源技術(shù)公司

25、簽訂太陽能光伏產(chǎn)業(yè)基地項目協(xié)議書。該項目一年內(nèi)建成一條生產(chǎn)線，年產(chǎn)1000噸多晶硅，三年內(nèi)建成7條生產(chǎn)線，年產(chǎn)7000噸多晶硅，總投資約50億元，六年內(nèi)投資完成光伏產(chǎn)業(yè)基地，將發(fā)展成“多晶硅硅錠硅片光伏電池組件”完整的太陽能光伏產(chǎn)業(yè)鏈。6月16日四川甘孜州政府與西班牙維拉米爾集團(tuán)在西班牙正式簽訂協(xié)議，總投資8.2億歐元的硅產(chǎn)業(yè)合作項目落戶康定。姜謙指出，短短幾天之內(nèi)，多家國際企業(yè)紛紛選擇投資光伏產(chǎn)業(yè)，這并非偶然。說明在我國政府強(qiáng)有力的政策引導(dǎo)下，我國的光伏產(chǎn)業(yè)不僅讓國內(nèi)企業(yè)看到了機(jī)遇，而且可以毫不夸張地說，中國的太陽能光伏產(chǎn)業(yè)已經(jīng)吸引了世界的目光。姜謙同時認(rèn)為，以上國際企業(yè)的入主應(yīng)該只是一個開

26、端，未來應(yīng)該會有更多的海外資本選擇涉足中國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)。這不管是對國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)來說，還是對我國的整個能源產(chǎn)業(yè)來說，都是一個巨大的機(jī)遇。雖然說我國光伏產(chǎn)業(yè)的前景一片廣闊，但是發(fā)展歷程并不會一帆風(fēng)順。一個新興產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，前提必須是涉及產(chǎn)業(yè)鏈上中下游的相關(guān)行業(yè)同步發(fā)展。而這種發(fā)展已不僅僅是簡單的產(chǎn)能獲得提升，更重要的是在掌握核心技術(shù)前提下的國際競爭力的提升。如果說先前的終端市場集中在海外是國內(nèi)光伏制造企業(yè)發(fā)展的最大瓶頸的話，那么后金融危機(jī)時代，內(nèi)需市場逐步開啟的情況下，國內(nèi)企業(yè)卻將面臨因成本高企而導(dǎo)致產(chǎn)品缺乏競爭力的尷尬。若國內(nèi)廠商不盡快在技術(shù)領(lǐng)域?qū)で笸黄疲敲矗磥硎苡绊懙膶⒉恢箚蝹€企業(yè)的利

27、益，整個國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展或許都會受到國際巨頭的牽制。第二章 硅片（多線）切割機(jī)2.1多線切割技術(shù)的發(fā)展歷史 人類歷史上的線切割歷史： 公元前2000年：古埃及人用混合了水和沙的繩子切割石頭 公元19世紀(jì)：意大利人用纜繩切割大理石 公元20世紀(jì)20年代：第一次有人申請了用繩切割約一英寸厚的大尺寸大理石片的專利 公元20世紀(jì)60年代：第一次出現(xiàn)用線的往復(fù)運動來切割水晶片 公元20世紀(jì)70年代：利用線的往復(fù)運動來切割1-2英寸的硅片 在上世紀(jì)80年代以前，人們在切割超硬材料的時候一般采用涂有金剛石粉的內(nèi)圓切割機(jī)進(jìn)行切割。然而隨著半導(dǎo)體行業(yè)的飛速發(fā)展，人們對已有的生產(chǎn)效率難以滿足，同時由于內(nèi)圓切割的

28、材料損失非常大，在半導(dǎo)體行業(yè)成本的摩爾定律作用下，人們對于降低切割成本、提高效率的要求越來越高。多線切割技術(shù)因此而逐步發(fā)展起來。2.2硅片（多線）切割機(jī)的基本介紹 多線切割機(jī) 多線切割是一種通過金屬絲的高速往復(fù)運動，把磨料帶入半導(dǎo)體加工區(qū)域進(jìn)行研磨，將半導(dǎo)體等硬脆材料一次同時切割為數(shù)百片薄片的一種新型切割加工方法。數(shù)控多線切割機(jī)已逐漸取代了傳統(tǒng)的內(nèi)圓切割，成為硅片切割加工的主要方式。 基于高精度高速低耗切割控制關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)的高精度數(shù)控多線高速切割機(jī)床，可全面實現(xiàn)對半導(dǎo)體材料及各種硬脆材料的高精度、高速度、低損耗切割，填補(bǔ)了國內(nèi)空白；成果具有多項自主知識產(chǎn)權(quán)，整體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平，其中切割線

29、的張力控制技術(shù)、收放線電機(jī)和主電機(jī)的同步技術(shù)居于國際領(lǐng)先水平。 硅片是半導(dǎo)體和光伏領(lǐng)域的主要生產(chǎn)材料。硅片多線切割技術(shù)是目前世界上比較先進(jìn)的硅片加工技術(shù)，它不同于傳統(tǒng)的刀鋸片、砂輪片等切割方式，也不同于先進(jìn)的激光切割和內(nèi)圓切割，它的原理是通過一根高速運動的鋼線帶動附著在鋼絲上的切割刃料對硅棒進(jìn)行摩擦，從而達(dá)到切割效果。在整個過程中，鋼線通過十幾個導(dǎo)線輪的引導(dǎo)，在主線輥上形成一張線網(wǎng)，而待加工工件通過工作臺的下降實現(xiàn)工件的進(jìn)給。2.3中國太陽能硅片線切割設(shè)備國產(chǎn)化的現(xiàn)狀和趨勢 1.0多線切割設(shè)備的國產(chǎn)化道路充滿了坎坷 多線切割設(shè)備為國際3大廠統(tǒng)治 目前全球的多線切割設(shè)備主要為瑞士的HCT、Mey

30、er Burger(梅耶博格)和日本的NTC所統(tǒng)治。瑞士的HCT、梅耶博格最早在上世紀(jì)80年代就推出了線切割機(jī)，主要為半導(dǎo)體行業(yè)所用。 在國內(nèi)光伏行業(yè)切片領(lǐng)域，到2009年底國際上影響力最大的三家設(shè)備供應(yīng)商在中國市場產(chǎn)能中差不多是三分天下，NTC的份額稍微高一點。下圖是國內(nèi)線切割設(shè)備數(shù)量的一個變化趨勢圖。其他包括國內(nèi)品牌和國外進(jìn)口的其他小品牌。 HCT簡介： HCT在1983年推出第一臺線切割機(jī)后14年里才累計賣出了100臺設(shè)備，在隨后的6年里又累計賣出了150臺。太陽能光伏市場在2003年啟動以后，HCT針對市場需要在2005年推出了世界上最大的太陽能硅片線切割機(jī)B5。而HCT在2006年里

31、一年的銷售量就突破了100臺。HCT在2007年被美國的應(yīng)用材料收購。HCT在2000年進(jìn)入中國市場，主要的客戶來自半導(dǎo)體行業(yè)的包括北京有研、濟(jì)寧港灣、寧波晶元等。HCT在太陽能行業(yè)應(yīng)用的主流機(jī)型是B5，雙工作臺4個導(dǎo)輪滿載可以一次切割硅棒長達(dá)到2米，非常適合大規(guī)模生產(chǎn)。國內(nèi)主要用戶包括LDK、保定英利、成都天威新能源、浙江昱輝、江陰海潤等公司。針對市場新的需求和變化，在2009年推出了新機(jī)型MaxEdge B6，主要特點是將原有的一個線網(wǎng)拆分為2個獨立控制的線網(wǎng)，這樣有助于使用更細(xì)的切割線從而提高出片率降低生產(chǎn)成本。但是目前該設(shè)備還處于推廣階段，工藝還有待進(jìn)一步成熟。第三章硅片切割機(jī)的工作原

32、理及結(jié)構(gòu)3.1基本結(jié)構(gòu) 基本結(jié)構(gòu):切割室、繞線室、砂漿缸、電機(jī)、電腦控制系統(tǒng)。3.2工作原理 多線切割的基本原理是通過一根高速運動的鋼線帶動附著在鋼絲上的切割刃料對硅棒進(jìn)行摩擦，從而將硅棒等硬脆材料一次同時切割為數(shù)千片薄片的一種切割加工方法。多線切割由于其更高效、更小切割損失以及更高精度的優(yōu)勢，對于切割貴重、超硬材料有著巨大的優(yōu)勢，近十年來已取代傳統(tǒng)的內(nèi)圓切割成為硅片切割加工的主要方式。第四章硅片切割工藝及流程4.1切割工藝4.1.1 主要參數(shù)左上鋼線張力右上鋼線張力23N23N左下鋼線張力右下鋼線張力20N20N工作臺臺速馬達(dá)轉(zhuǎn)速300um/min1700rpm硅錠尺寸一般熱機(jī)時間169.0

33、mm8-10min砂漿缸入口溫度左上回流缸溫度22204.1.2切割液（PEG）的粘度 切割液（PEG）的粘度 由于在整個切割過程中，碳化硅微粉是懸浮在切割液上而通過鋼線進(jìn)行切割的，所以切割液主要起懸浮和冷卻的作用。 1、切割液的粘度是碳化硅微粉懸浮的重要保證。由于不同的機(jī)器開發(fā)設(shè)計的系統(tǒng)思維不同，因而對砂漿的粘度也不同，即要求切割液的粘度也有不同。例如瑞士線切割機(jī)要求切割液的粘度不低于55，而NTC要求22-25，安永則低至18。只有符合機(jī)器要求的切割標(biāo)準(zhǔn)的粘度，才能在切割的過程中保證碳化硅微粉的均勻懸浮分布以及砂漿穩(wěn)定地通過砂漿管道隨鋼線進(jìn)入切割區(qū)。 2、由于帶著砂漿的鋼線在切割硅料的過程

34、中，會因為摩擦發(fā)生高溫，所以切割液的粘度又對冷卻起著重要作用。如果粘度不達(dá)標(biāo)，就會導(dǎo)致液的流動性差，不能將溫度降下來而造成灼傷片或者出現(xiàn)斷線，因此切割液的粘度又確保了整個過程的溫度控制。的(PEG)粘度4.1.3碳化硅微粉的粒型及粒度 碳化硅微粉的粒型及粒度 太陽能硅片的切割其實是鋼線帶著碳化硅微粉在切，所以微粉的粒型及粒度是硅片表片的光潔程度和切割能力的關(guān)鍵。粒型規(guī)則，切出來的硅片表明就會光潔度很好；粒度分布均勻，就會提高硅片的切割能力。4.1.4砂漿的粘度 砂漿的粘度 線切割機(jī)對硅片切割能力的強(qiáng)弱，與砂漿的粘度有著不可分割的關(guān)系。而砂漿的粘度又取決于硅片切割液的粘度、硅片切割液與碳化硅微粉

35、的適配性、硅片切割液與碳化硅微粉的配比比例、砂漿密度等。只有達(dá)到機(jī)器要求標(biāo)準(zhǔn)的砂漿粘度（如NTC機(jī)器要求250左右）才能在切割過程中，提高切割效率，提高成品率。4.1.5砂漿的流量4.1.5砂漿的流量 砂漿的流量 鋼線在高速運動中，要完成對硅料的切割，必須由砂漿泵將砂漿從儲料箱中打到噴砂咀，再由噴砂咀噴到鋼線上。砂漿的流量是否均勻、流量能否達(dá)到切割的要求，都對切割能力和切割效率起著很關(guān)鍵的作用。如果流量跟不上，就會出現(xiàn)切割能力嚴(yán)重下降，導(dǎo)致線痕片、斷線、甚至是機(jī)器報警。4.1.6鋼線的速度 鋼線的速度 由于線切割機(jī)可以根據(jù)用戶的要求進(jìn)行單向走線和雙向走線，因而兩種情況下對線速的要求也不同。單向

36、走線時，鋼線始終保持一個速度運行（MB和HCT可以根據(jù)切割情況在不同時間作出手動調(diào)整），這樣相對來說比較容易控制。目前單向走線的操作越來越少，僅限于MB和HCT機(jī)器。 雙向走線時，鋼線速度開始由零點沿一個方向用2-3秒的時間加速到規(guī)定速度，運行一段時間后，再沿原方向慢慢降低到零點，在零點停頓0.2秒后再慢慢地反向加速到規(guī)定的速度，再沿反方向慢慢降低到零點的周期切割過程。在雙向切割的過程中，線切割機(jī)的切割能力在一定范圍內(nèi)隨著鋼線的速度提高而提高，但不能低于或超過砂漿的切割能力。如果低于砂漿的切割能力，就會出現(xiàn)線痕片甚至斷線；反之，如果超出砂漿的切割能力，就可能導(dǎo)致砂漿流量跟不上，從而出現(xiàn)厚薄片甚

37、至線痕片等。4.1.7鋼線的張力 鋼線的張力 鋼線的張力是硅片切割工藝中相當(dāng)核心的要素之一。張力控制不好是產(chǎn)生線痕片、崩邊、甚至短線的重要原因。1、鋼線的張力過小，將會導(dǎo)致鋼線彎曲度增大，帶砂能力下降，切割能力降低。從而出現(xiàn)線痕片等。2、鋼線張力過大，懸浮在鋼線上的碳化硅微粉就會難以進(jìn)入鋸縫，切割效率降低，出現(xiàn)線痕片等，并且斷線的幾率很大。3、如果當(dāng)切到膠條的時候，有時候會因為張力使用時間過長引起偏離零點的變化，出現(xiàn)崩邊等情況。4.1.8工件的進(jìn)給速度 工件的進(jìn)給速度 工件的進(jìn)給速度與鋼線速度、砂漿的切割能力以及工件形狀在進(jìn)給的不同位置等有關(guān)。工件進(jìn)給速度在整個切割過程中，是由以上的相關(guān)因素決

38、定的，也是最沒有定量的一個要素。但控制不好，也可能會出現(xiàn)線痕片等不良效果，影響切割質(zhì)量和成品率。4.2.主要操作流程4.2.1 hctb6切片機(jī)開機(jī)準(zhǔn)備 1.將頂部“睡.氣.漿料閥”打開。 2.將切片機(jī)馬達(dá)室一側(cè)的電源主開關(guān)打在“on上。 3.帶電腦啟動畫面運行到正常界面后，點擊箭頭所指（I/O)鍵。 4.點擊冷卻水開啟鍵，使其呈下凹狀態(tài)。 5.點擊上下工作臺及所有排線輪復(fù)位鍵。 6.根據(jù)標(biāo)簽插好沙漿缸插頭，并連接好沙漿管道。4.2.2切割準(zhǔn)備 1.用工具輕拍上下線網(wǎng)，將線網(wǎng)表面的雜質(zhì)拍除干凈。 2.清洗上下過濾網(wǎng)上的碎片，并將過濾網(wǎng)取出。 3.將清理出的碎片放入槽中，待轉(zhuǎn)預(yù)清理。 4.取走過

39、濾網(wǎng)后，再次檢查切割室里是否有碎片，并將其清除。 5.將下過濾網(wǎng)放至清洗處，并用水清理干凈。 6.用氣將下過濾網(wǎng)完全吹干。 7.將清理干凈的下過濾網(wǎng)放回切割室底。 8.將砂漿噴嘴清理干凈，并用壓縮空氣吹干。 9.將砂漿過濾桶清理干凈。并用壓縮空氣吹干。4.2.3取片 1.將電腦屏幕下方的的鎖鍵打在“by-pass”位置 2.點擊主界面上的鎖門鍵，使其成凸起狀。 3.打開切割室門，用燈照明，觀察線網(wǎng)位置，看硅塊是否完全切透（若未切透，應(yīng)根據(jù)線網(wǎng)位置加切）。 4.在界面上點擊硅塊上升鍵，在彈出的框中輸入值，范圍在“玻璃區(qū)5mm/min”;硅片區(qū)10-30mm/min”. 5.返回主界面，點擊硅塊上

40、升鍵，工作臺將緩慢上升。 6.待工作臺停止上升后，依次點擊“左上，右上，左下，右下”工作臺氣壓鍵。依次取下“左上，右上，左下，右下”托板壓緊固定塊。 7.裝好插桿，有兩人將上下工作臺硅塊取出，并裝好例一邊的插桿。小心將硅塊放入預(yù)清洗架內(nèi)，并在托板上標(biāo)好硅塊位置，用同樣的方式將硅塊逐一取出，取出之后放入裝滿PEG的車內(nèi)，隨工單一起送入預(yù)清洗。4.2.4安裝放線輪 1.未開封的新線輪，包裝紙上的箭頭表示放線的方向。 2.觀察線輪標(biāo)簽，選擇直徑與長度均符合工藝要求的鋼線。 3.用放線輪專用車叉取鋼線輪，并保持包裝紙上的方向朝下。 4.使用起重車安裝好鋼線 5.將新線輪推入放線輪軸承（箭頭所指方向為放

41、線方向） 6.左右推動放線輪，將其推入到位。 7.推入時保證放線輪上的兩個卡位與放線輪軸承上的兩個凹槽咬合。 8.裝入定位卡盤。 9.裝入螺母與定位卡盤上。 10.調(diào)節(jié)扳手力矩至所需刻度，（放線輪為180N） 11.轉(zhuǎn)動扳手直到聽到扳手旋轉(zhuǎn)到位（出現(xiàn)響聲）。 12.松開定位器，將收線輪轉(zhuǎn)動半圈，再用定位器固定。 13.轉(zhuǎn)動扳手，直到聽見扳手轉(zhuǎn)動聽見聲響，在進(jìn)行兩次同樣的轉(zhuǎn)動放線輪半圈的操作。 14.放線輪安裝完畢將定位器打起。 15.裝上防護(hù)外殼。 16.點擊操作界面“高限位”在彈出的框中輸入值（輸入值=新線總長-5km) 17.點擊操作界面清零鍵。4.2.5布線網(wǎng)1.布線前，將切割室上方的噴

42、嘴取下。2.在切割室（靠繞線室側(cè)）將膠布反面導(dǎo)輪偏左側(cè)引入反面纏繞在導(dǎo)輪上，膠布要拉緊，將膠布纏繞3-4圈。3.將右繞線室的新線輪的線頭引入切割室。4.將線頭粘在膠布上，并在線頭上再粘上膠布，并確保粘接牢固。5.點擊操作屏幕取消接地報警，點擊操作界面無鋼線模式。6.如2-4方法，在膠布纏繞住頂層膠布的同時，一邊再用膠布纏繞住鋼線。7.確認(rèn)膠布被上下兩層膠布夾緊后，再將線慢走5-6圈。8.將所有張力切換成小張力模式。9.打開右側(cè)的放線張力，用手順時針慢速轉(zhuǎn)動導(dǎo)輪運行控制器。10.待導(dǎo)輪上跑上一排鋼線（約5mm)，再次控制導(dǎo)輪以合適的布線速度運行。11.用刀片輕撥進(jìn)線口的第一根線，從d導(dǎo)輪的第一槽

43、開始。12.將線撥入導(dǎo)輪進(jìn)線口第一個線槽。13.同理將其它導(dǎo)輪進(jìn)線口第二根線按入進(jìn)線口第二個槽。14.將線網(wǎng)布到1mm左右時，停止轉(zhuǎn)動。15.剪取一段強(qiáng)力膠壓在線網(wǎng)左側(cè)，用刀片把膠布將線網(wǎng)壓緊。16.將線網(wǎng)以外膠布和鋼線剪除。17.確認(rèn)線頭固定好并開始導(dǎo)輪慢跑，看線頭是否會散開。18.關(guān)閉繞線室與切割室門。19.點擊安全門鎖，確保所有門為鎖好狀態(tài)。20.將電腦控制屏下方的鎖鍵打在“SAFE”位置。21.將右側(cè)小張力改為大張力。22.點擊操作屏快速走鋼線，并根據(jù)要切硅塊長度設(shè)定跑線長度（一般為2800m）。23.將跑線速度設(shè)定為8-12m/s，點擊屏幕是導(dǎo)輪自動跑線。24.跑線期間課打開觀察窗口

44、檢查線頭是否散開或線網(wǎng)散亂。25.待自動停止后，將電腦控制屏下方的鎖鍵打在“by-pass”位置。26.點擊主界面的鎖門鍵，使其呈上凸?fàn)顟B(tài)。27.用尺子從導(dǎo)輪的左端測量線網(wǎng)，在刻度為280mm處用小刀取出一根鋼線。28.用剪刀剪斷多余鋼線，同時用手指壓住上面鋼線，避免鋼線松動。29.打開收線輪導(dǎo)向輪蓋，取出前半段線網(wǎng)線頭，將線引向收線輪。30.將引進(jìn)的線頭和收線輪的線打好接，并將線掛上滑輪。31.打開右繞線室收線輪。32.取出后半段線網(wǎng)進(jìn)線口鋼線，將線頭引向放線輪。33.將引進(jìn)的線頭與放線輪上的線頭打結(jié)。34.用扳手調(diào)節(jié)后半段線網(wǎng)鋼線的進(jìn)線口位置，使鋼線與導(dǎo)輪槽水平無夾角。35.將左側(cè)張力切換

45、成小張力模式。36.打開左進(jìn)線鋼線張力，修剪線頭，使其為0.8-1.5cm長，轉(zhuǎn)動線頭一圈或一圈半，使線頭朝出線口方向。37.慢走至線網(wǎng)第一排時，確認(rèn)線網(wǎng)是否認(rèn)朝出線口方向，可將線接的頭壓入線網(wǎng)。38.關(guān)閉繞線室與切割室門。39.點擊安全門鎖，是所有門鎖住，將鎖門鍵打在“safe”位置。40.點擊快速走鋼線模式，將跑線長度設(shè)定為（一般為2000米），將跑線速度設(shè)定為8-12m/s,使導(dǎo)輪自動跑線，跑線期間可打開觀察窗口檢查線頭是否散開或線網(wǎng)散亂。41.待自動停止后，將鎖門鍵打在“by-pass”位置，點擊主界面上的鎖門鍵，使其呈上凸?fàn)顟B(tài)，打開切割室門，并剪去多余的鋼線。42.用扳手調(diào)節(jié)導(dǎo)向輪的位置，使鋼線與導(dǎo)輪槽垂直。43.取出線頭引向左收線室，將引進(jìn)的線頭與收線輪的線頭打結(jié)，并將線掛上導(dǎo)輪，打開左收線輪小張力。44.手動慢速轉(zhuǎn)動導(dǎo)輪，觀察鋼線有無跳線，將左右張力都打向大張力，在大張力喜愛跑線（100m