【技术】硅片切割：金刚线将全面推广

现如今又一个崭新的金刚线切片技术崛起于光伏硅片切割行业。金刚线切片的技术最主要的优势体现在这两个方面：

　　1、硅耗的降低；

　　2、切割效率的提升。

在未来的几年，金刚线切片技术的推进将会影响多晶、单晶市场份额。本文交流信息将涉及金钢线、金钢线硅片、金钢线电池片、金钢线改造设备、金钢线专用机等工艺研究以及金钢线制绒技术突破、单晶金刚线切片与多晶金刚线切片成本比较等。

金钢线和砂浆切割的基本区别，金钢线是将金刚石采用粘接和电镀的方式固定在直拉钢线上进行高速往返切削，而砂浆的切割方式是游离式的切割模式，靠悬浮液的悬浮碳化硅，再通过线网的带动，进行磨削切割。

　　一、金钢线基本情况介绍及分类

金钢线现主要分为两大类型，分别为树脂金钢线和电镀金钢线两种，另外还有钎焊等待商业化技术。

电镀金钢线和树脂金钢线之处差别：

1、金刚石颗粒的固定方式差异；

2、金钢线颗粒数的差异；

3、成品金钢线后破断力的差异；

4、成品线径差异；

　　图1为电镀金刚线和树脂金刚线的示意图，

因为镀层和固定方式的差异，树脂金钢线采用的树脂为包裹材料，减少对材料的负荷，继而能够将TTV、丝痕、损伤层降低至最小。

如下图2所示为砂浆和树脂金钢线切割的单晶表面图片，现在单晶已经完全可以在树脂金钢线的单晶硅表面制绒，并不增加额外成本，并能够提高0.1-0.2%转换效率。

　　图2树脂金刚线切割的单晶硅片表面

　　图3砂浆切割的单晶表面

　　二、金钢线为什么能够将效率提升？

金钢线的切割效率能够较游离碳化硅切割提高分为下面几个方面，

固结方式，也就是带来金刚石参与磨削的切割更多，同时也减少了磨料之间的相互磨损现象。

金刚石硬度高，金钢石的耐磨损强，都将大大延长金钢线的使用寿命。

切割线速度高，金刚石与硅片接触面积增大，金钢石线又将能承受高线速度带来的其他不良，从而发挥高切割速度的优势。

传统砂浆的利用钢丝的快速运动将含磨料的液体带入到工件切缝中，产生切削作用。在切割过程中，碳化硅被冲刷下来，唯有持续进行滚动磨削，而减少切割效率。碳化硅的硬度9.5（莫氏），而金刚石硬度在10（莫氏）。金钢线切割线速度基本在15m/s,我们正常切割的砂浆线速度基本在9-11.5m/s。而若金钢线再做突破的话，就应该是要更硬，同时兼有更好的自锐性（多晶金刚石），更稳定的固结方式，更快的线速度。

　　三、金钢线的断线率为什么要低呢？

首先我们应该排除非钢线质量问题导致的断线，比如设备故障、人员操作、耗材的更换、工艺的更变等几个方面。单从钢线的品质来说，金钢线母线的钢材型号和普通砂浆切割使用的直拉钢线钢材型号是存在一定差异之处的。从每公里采购单价高于普通的砂浆直拉钢线，价格也即决定了品质的差异。相对普通砂浆的直拉钢线加强了卷绕度破断张力杂质含量控制等一些关键性参数。

2、同时在制线过程中，需经过多个张力轮（固定张力做卷绕运行的装置）多次检验，减少切割过程中断线率低的一点也在于此。

3、金钢线的切割不会对金钢线进行损伤，根据实际切割检测来看，钢线长度600mm约2100片左右的钢线磨损之后，磨损量在5um，（而砂浆直拉钢线磨损基本在10-18um）也就是说，切割过程磨损的是只是镀层和树脂包裹层，还未接触到钢线，所以对于载体钢线的来说，他的物理性能不会发生太大变动，这也保证了整个切割过程的稳定性。

　　四、硅耗的最大程度降低

这是金钢线明显区别于传统砂浆的切割重要一点，就是硅耗降低，简单说就是，用更少的硅料生产符合客户要求片厚。因以固结的方式可以参与有效切割的金刚石较多，镀层要比砂浆的混合体要小，刀缝损失也更少，生产加工过程成本的降低，方能让光伏走进入千家万户。

　　五、金钢线切割的其他优势所在？

那让我们看看金钢线可以有哪些增效的地方？

切割效率高

首先第一个切割效率高降低了设备厂房及一切折旧、单片人工加工成本。

单片成本低

金钢线替代了传统砂浆的切割的碳化硅、悬浮液、钢线，对比三项来说，、根据砂浆使用结构线加线回收砂浆系统的单片控制在0.65元算比较前沿的，但不是每一家都可以达到这个程度，金钢线的电镀线切割基本持平，树脂金钢线还可以下潜1毛钱。,R

品质受控

1、从品质管控来说，砂线液是是必须分三家供应商，如果在加上二级三级供应商的话，三项辅材需要设置要达到6-12家，相对金钢线将砂、线、综合了，供应商的减少也减少辅料波动性，只需管控一家即可。

2、切割过程中的断线，是影响良品率的一大杀手。金刚线的母线采购单价是高于普通直拉钢线几倍的价格，对于直拉钢线的品质要求也要更高，需要经过多次上砂和清洗和修磨工艺。

3、金钢线的制造过程，需要经过多道金钢线拉力机的测试，并设立三道品质检验，分别从母线检测、一次成品检测、二次成品检测、需对每卷线都会有一份相应可追溯性检测报告，对表面镀层上砂颗粒数量、破断拉力、突出量等一系列数据进行检测。

4、金钢线品质的性能，另外还需要是大量建立实际切割数据基础上，在提供给客户应用之前，现具有规模的金钢线厂家都会添加1台或者多台金钢线多线切割。建议一个具有可示范性、可复制的前沿技术推广应用的生产测试部门，对每批次钢线进行切割和前沿技术的摸索，经过了品质检验和实际生产的测试双向检测。

5、金钢线的生产是完全建立数据跟踪系统，对于每卷线数据做到具有可追溯性，这也将品质把控更提高了一步。

硅耗降低。

环保

环保处理费用在现中国的时代，工厂对于环保的认知还是太低了，砂浆的cod达到几十万，而金钢线切割液经过纯水稀释加切割液cod在200-1000，对于污水的处理也将大大提升。

潜在利于硅粉的回收在利用，回炉在利用，现在还在探索阶段。