太阳能晶硅方锭截断用金刚石截断切割线制备工艺研究

【摘要】：随着清洁能源的高速发展,光伏发电平价上网的目标也迫在眉睫。光伏行业各个晶硅制造厂家在不断扩大产能的同时也在不断地降低生产成本,小方锭截断是晶硅电池片成本的重要组成部分。在太阳能晶硅方锭截断工序,目前大部分厂家使用传统的金刚石锯条以及钢线和砂浆配合切割方式。金刚石锯条切割速度快,但是锯缝宽,切割过程中,大量的硅料被切削成硅粉进入污水中,硅损耗高。金刚石切割线截断线缝硅耗是锯条切割锯缝硅耗的三分之一,能节约大量的硅料。钢线和砂浆配合切割方式速度低,砂浆与硅粉共同进入污水,分离成本高,会有大量的砂浆需要回收,造成环境恶劣,同时污水处理成本也高;金刚石切割线切割速度是砂浆钢线切割方式的2-3倍,并且产生的硅粉只混有水基冷却液,污水处理成本低。太阳能晶硅方锭使用金刚石切割线截断可实现高速切割、环保、低成本生产。电镀金刚石切割线在晶硅方锭切割中具有切割力强、切缝整齐等优点,在近三年来得到了快速的发展。不仅在光伏行业,在蓝宝石、磁材切割等领域的也得到普及使用。但是制作电镀金刚石切割线仍有工艺不稳定、金刚石微粒易脱落、生产成本居高不下等问题,阻碍了电镀金刚石切割线的推广。本文以复合电镀的基本理论为基础,研究了影响电镀金刚石截断切割线电镀的工艺参数。实验中金钢线基线使用直径为0.27mm的镀铜高碳钢丝,镀液采用氨基磺酸镍镀液,金刚石微粒采用W30-40金刚石微粒,通过研究金刚石微粒镀镍预处理的方式得出结论,以化学镀镍方式的对金刚石微粒预处理最适合生产截断用电镀金刚石截断切割线;通过对金刚石微粒镀镍增重比不同参数的研究确定稳定生产的金刚石微粒镀镍增重比。通过研究氨基磺酸盐镀镍电流密度对镀层脆性影响,确认了最佳的生产电镀金刚石切割线的电流密度。通过研究电镀氨基磺酸镍镀层厚度对电镀金刚石切割线的切割效果影响,得出金刚石微粒在镀镍层中的最佳埋入率。通过研究单位面积上金刚石微粒数目对电镀金钢石切割线的切割效果影响,得出最佳性能截断用电镀金刚石截断切割线对应的单位面积上金刚石微粒数;通过研究去应力温度与时间对电镀金钢石切割线的切割效率影响,找到最佳的去应力参数。最终产业化生产晶硅方锭截断用电镀金刚石截断切割线。