太阳能硅片切割技术简介

1、太阳能电池硅片生产技术简介HCT多线切割技术报告人：曾绍春LDK技术研究院日期： 2010.5.20个人简介姓名：曾绍春单位：江西赛维LDK技术研究院职务：工艺研发部长，技术管理办公室主任工作经历：2008年至今，赛维LDK公司技术研究院，在工艺研发部从事硅片工艺研发工作， 09年9月起在技术管理办公室从事项目管理工作。2. 2005年2007年，美国Newell Rubbermaid，开发部项目经理， 从事太阳能应用产品的研究开发。 3. 2003年2005年，澳大利亚H&H Asia Ltd 深圳公司，电器部门项目主管。4. 1999年2002年，日本精工爱普生（深圳）有限公司，TP技术部

2、工程师， 从事新产品（Epson打印机）开发工作。5. 1995年 1999年 北京信息科技大学，机电一体化本科。目录一、太阳能及其应用简介四、太阳能硅片多线切割技术六、LDK硅片生产技术介绍二、认识晶体硅太阳能电池三、切割技术简介五、潜在硅片切割技术七、硅片生产工艺技术研发点八、光伏应用的前景一.太阳能及其应用1.太阳是生命的源泉广义太阳能：生命的产生离不开太阳，衣食住行离不开太阳，人类的能源来源，从根本上说也来源于太阳。狭义太阳能：光伏、光热、光化学2 .太阳为地球提供源源不断的能量数据：22亿分之一173,000TW（ 1.7 1014 KW）500万吨煤。 平均太阳辐射强度为1369w

3、/ 优点：一次能源，可再生能源，资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染 缺点：太阳能的能量密度低，而且它因地而异，因时而变 一.太阳能及其应用3.太阳光谱分布光谱一.太阳能及其应用4.太阳能的应用太阳能热能利用光热太阳能发电照明太阳能发电站光电太阳能发电汽车一.太阳能及其应用目录一、太阳能及其应用简介二、认识晶体硅太阳能电池四、太阳能硅片多线切割技术六、LDK硅片生产技术介绍三、切割技术简介五、潜在硅片切割技术七、硅片生产工艺技术研发点八、光伏应用的前景二、认识晶体硅太阳能电池1、认识硅硅是一种化学元素，它的化学符号是Si。原子序数14，相对原子质量28.09，有无定形硅和晶体硅

4、两种同素异形体，晶体硅为灰黑色，无定形硅为黑色 。硅也是极为常见的一种元素，然而它极少以单质的形式在自然界出现，而是以复杂的硅酸盐或二氧化硅的形式，广泛存在于岩石、砂砾、尘土之中。硅在宇宙中的储量排在第八位。在地壳中，它是第二丰富的元素，构成地壳总质量的25.7%，仅次于第一位的氧（49.4%）。 2、认识硅元素性质二、认识晶体硅太阳能电池3、认识硅晶体晶体硅为灰黑色，无定形硅为黑色，密度2.32-2.34克立方厘米，熔点1410，沸点2355，晶体硅属于原子晶体，硬而有金属光泽，有半导体性质。硅的化学性质比较活泼，在高温下能与氧气等多种元素化合，不溶于水、硝酸和盐酸，溶于氢氟酸和碱液，用于制

5、造合金如硅铁、硅钢等，单晶硅是一种重要的半导体材料，用于制造大功率晶体管、整流器、太阳能电池等。 二、认识晶体硅太阳能电池4、认识晶体硅片多晶硅片单晶硅片二、认识晶体硅太阳能电池5.认识晶体硅太阳电池二、认识晶体硅太阳能电池薄膜电池组件晶体硅电池组件如何区分单晶，多晶硅片？铸锭切片开方电池片组件太阳电池发电站6. 认识晶体硅太阳电池制作流程二.认识晶体硅太阳电池目录一、太阳能及其应用简介二、认识晶体硅太阳能电池三、切割技术简介四、太阳能硅片多线切割技术六、LDK硅片生产技术介绍五、潜在硅片切割技术七、硅片生产工艺技术研发点八、光伏应用的前景1.电火花切割技术 2.激光切割技术3.高压水射流切割

6、技术4.内圆切割技术5.单线切割技术6.多线切割技术 （主流硅片切割技术）7.金刚石线切割技术 (潜在研发技术)8.无损切割技术 (潜在研发技术)三.切割技术简介1.电火花切割技术 Wire cut Electrical Discharge Machining简称WEDM自由正离子和电子在场中积累，很快形成一个被电离的导电通道， 8000到12000度的高温，熔化，由于电极和电介液的汽化，形成一个气泡，然后被腐蚀的材料在电介液中重新凝结成小的球体，并被电介液排走。三.切割技术简介2. 激光切割（Laser Cutting） 该技术采用激光束照射到钢板表面时释放的能量来使不锈钢熔化并蒸发。激光源

7、一般用二氧化碳激光束，工作功率为5002500瓦。 低功率，高密度，局部加热。热变形小、加工精度高。三.切割技术简介3.高压水射流切割技术一、工作原理 超高压水射流切割机是将普通的水通过一个超高压加压器，将水加压至3000bar，然后通过通道直径为0.3mm的水喷嘴产生一道约3倍音速的水射流，在计算机的控制下可方便的切割任意图形的软材料，如纸类、海绵、纤维等，若加入砂料增加其切割力，则几乎可以切割任意材料. 二、特点：无切割方向的限制，侧向力极小，不会产生热变形，切割速度快，效率高，加工成本低。三、优点：在切割过程中还可以减少飞尘，改善工作环境三.切割技术简介4.内圆切割技术5.单线切割技术6

8、.多线切割技术（主流硅片切割技术）7.金刚石线切割技术(潜在研发技术)8. 无损切割技术 (潜在研发技术)三.切割技术简介三.切割技术简介8. 无损切割技术 (潜在研发技术)目录一、太阳能及其应用简介四、太阳能硅片多线切割技术二、认识晶体硅太阳能电池三、切割技术简介六、LDK硅片生产技术介绍五、潜在硅片切割技术七、硅片生产工艺技术研发点八、光伏应用的前景1. 多线切割工作原理四、太阳能硅片多线切割技术切割原理示意图切割要素：高速运动的钢线切削液(含SiC)持续下压的工件(硅块)2. 多线切割设备四、太阳能硅片多线切割技术HCTMBNTC3. HCT-B5多线切割机主要架构：1.主框架2.绕线室

9、3.切割室4.浆料供应系统5.冷却系统6.触摸屏 7.电气控制系统（含操作系统）6251437四、太阳能硅片多线切割技术HCTMBNTC安永 四、太阳能硅片多线切割技术4. 多种设备之间的比较将PEG和SiC粉末按照一定的比例混合搅拌成砂浆，在线切工艺中起研磨和冷却的作用。设备：砂浆搅拌缸设备：气动隔膜泵四、太阳能硅片多线切割技术5. 多线切割技术之物料PEGSiC主料：PEG主料：SiC主要物料粘度关键参数：混合比例关键参数：搅拌时间密度含水量电导率控制参数四、太阳能硅片多线切割技术6. 多线切割技术之物料Wire镀铜钢线（D：100140um）破断力 48N长度：380Km/Roll, 7

10、20Km/Roll切割室清理换线检查走线系统布线换砂浆调参数上硅块热机检查各项参数检查线网调零点切起故障处理切割完成出片准备下一刀四、太阳能硅片多线切割技术7. 多线切割技术之操作流程切片图片四、太阳能硅片多线切割技术7. 多线切割技术之操作流程关键参数确认工艺曲线线速台速水压气压砂浆流量张力切割深度线弓时间砂浆温度四、太阳能硅片多线切割技术8. 多线切割技术之工艺参数超薄超厚崩边缺角TTV翘曲线痕裂片台阶四、太阳能硅片多线切割技术9. 多线切割技术之不良项目目录一、太阳能及其应用简介四、太阳能硅片多线切割技术五、潜在硅片切割技术二、认识晶体硅太阳能电池三、切割技术简介1.金刚石线切割技术(潜

11、在研发技术)2. 无损切割技术 (潜在研发技术)五、潜在硅片切割技术目录一、太阳能及其应用简介四、太阳能硅片多线切割技术六、LDK硅片生产技术介绍二、认识晶体硅太阳能电池三、切割技术简介五、潜在硅片切割技术六.LDK硅片生产技术介绍硅片生产流程示意图以多晶硅片为例开方去头尾磨平面倒角粘结切片脱胶清洗分检包装入库砂浆各工位质量控制砂浆1. 开方设备：HCT开方机主料：硅锭辅料：钢线辅料：填缝剂辅料：砂浆关键参数：线速关键参数：台速关键参数：砂浆流量关键参数：砂浆温度六.LDK硅片生产技术介绍辅料：晶托辅料：玻璃辅料：胶水辅料：PVC条六.LDK硅片生产技术介绍2. 粘胶硅块与玻璃清洗准备晶托准备

12、玻璃拌胶粘玻璃准备硅块粘硅块粘PVC条操作流程是否粘正关键参数：混合比例关键参数：拌胶时间无溢胶残留关键参数：操作时间关键参数：固化时间是否粘牢粘结方向控制参数将PEG和SiC粉末按照一定的比例混合搅拌成砂浆，在线切工艺中起研磨和冷却的作用。设备：砂浆搅拌缸设备：气动隔膜泵六.LDK硅片生产技术介绍3. 浆料主料：PEG主料：SiC主要物料六.LDK硅片生产技术介绍粘度关键参数：混合比例关键参数：搅拌时间密度含水量电导率控制参数将粘在晶托上的硅块切成所需规格的硅片。六.LDK硅片生产技术介绍4. 切片设备：脱胶篮设备：脱胶蓝设备：冲洗槽设备：脱胶槽设备：插片槽设备：插片篮设备：自动预清洗机设备

13、：脱胶槽设备：自动插片机设备：插片篮将切割好的硅片从玻璃上脱下来手动脱胶自动脱胶5. 脱胶六.LDK硅片生产技术介绍实例六.LDK硅片生产技术介绍6. 硅片清洗将插片好的硅片在机器里清洗干净。六.LDK硅片生产技术介绍设备：硅片自动清洗机六.LDK硅片生产技术介绍主料：装蓝后的硅片辅料：清洗剂六.LDK硅片生产技术介绍关键参数：清洗剂配比关键参数：清洗时间关键参数：清洗温度关键参数：溢流大小关键参数：超声波强度关键参数：鼓泡强度关键参数：干燥温度及时间控制参数六.LDK硅片生产技术介绍白斑黑斑颜色不均金属污染微蓝手指印主要清洗不良项目六.LDK硅片生产技术介绍7.分检将清洗好的硅片按照客户和公

14、司的标准进行分检。六.LDK硅片生产技术介绍检测仪器六.LDK硅片生产技术介绍8. 包装将通过FQC抽检的硅片按照客户的要求进行包装，入库。设备：包装机关键参数：包装的温度，速度关键参数：包装区的湿度关键参数：仓库的温湿度数量标签六.LDK硅片生产技术介绍目录一、太阳能及其应用简介四、太阳能硅片多线切割技术六、LDK硅片生产技术介绍二、认识晶体硅太阳能电池三、切割技术简介五、潜在硅片切割技术七、硅片生产工艺技术研发点七.硅片生产工艺技术研发点工艺研发技术点开方去头尾磨平面倒角粘结切片脱胶清洗分检包装入库砂浆？薄片？1、砂浆技术研发点如何在保证质量的情况下减少砂浆使用成本 研究砂浆回收技术，采用

15、混砂混液配比工艺如何使回收的PEG使用如新 除杂质，加添加剂（如离子交换树脂）如何使砂浆更利用后工序的硅片清洗 研究水基悬浮液七.硅片生产工艺技术研发点2、砂浆研发技术点如何减少砂浆搅拌时间，扩大砂浆生产能力 改造砂浆搅拌缸如何让砂浆配置成为清洁生产 研发自动上料配置系统七.硅片生产工艺技术研发点3、薄片研发技术点500m 300m 240m 2000m 180m 170m 160m 70m 薄到一定程度，硅片柔性增加，提高成品率 单位功率使用的硅料更少 每公斤硅料能生产更多的硅片为什么要研究薄硅片七.硅片生产工艺技术研发点4、薄片研发技术点 单位功率使用的硅原料更少 多晶156x156，24

16、0片厚：13.61克 多晶156x156，160片厚：9.07克 节省33.36% 但是160片厚的成品率更低如何提高薄片的成品率七.硅片生产工艺技术研发点5、薄片研发技术点 片厚=槽距-线径-（3-4）D 每公斤硅料能生产更多的硅片 200=355-120-3.5*10； 500mm切200片厚：500000/355=1408片 160=305-110-3.5*10； 500mm切160片厚：500000/305=1639片 同样长度的硅块，160片厚比200片厚多出231片； 多14.1%七.硅片生产工艺技术研发点6、薄片研发技术点薄片技术的难点 这是一项系统工程 更细的钢线 要求更好的铸锭质量，拉晶质量 槽距更小的导轮 更细的砂 更平稳的线网 更好的胶水 减少后工序的碎片与破片 客户生产工艺的升级七.硅片生产工艺技术研发点目录一、太阳能及其应用简介四、太阳能硅片多线切割技术六、LDK硅片生产技术介绍二、认识晶体硅太阳能电池三、切割技术简介五、潜在硅片切割技术七、硅片生产工艺技术研发点八、光伏应用的前景八.光伏应用的前景1、我国各种能源储采比与世界比较 2、 2004年欧洲JRC预测本世纪内常规能源及新能源发展趋势年份201020202030204020502100比例1:92:83:74