CN102773929B - 一种切割准单晶用籽晶的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够降低生产成本的切割准单晶用籽晶的方法及其装置。该切割准单晶用籽晶的方法，采用金属线切割准单晶用籽晶，所述金属线的直径为0.1mm～0.3mm。采用金属线切割准单晶用籽晶，并且所述金属线的直径为0.1mm～0.3mm，能够大大减小籽晶的截口损失，只有0.1mm～0.3mm的截口损失，与金刚石锯片的3mm截口损失相比，大大减少了籽晶的浪费，提高了籽晶的利用率，进而大幅度的降低了准单晶的生产成本，而且，使用金属线切割籽晶，籽晶的切割面非常光滑，不需要对切割面进行后续工序处理就能够直接使用，减少了生产工序，进一步的降低了生产成本。适合在籽晶切割领域推广应用。

Description

一种切割准单晶用籽晶的方法及其装置

技术领域

本发明涉及籽晶切割领域，尤其是一种切割准单晶用籽晶的方法及其装置。

背景技术

准单晶是基于多晶铸锭的工艺，在长晶时通过部分使用单晶籽晶，获得外观和电性能均类似单晶的多晶硅片。这种通过铸锭的方式形成单晶硅的技术，其功耗只比普通多晶硅多5%，所生产的单晶硅的质量接近直拉单晶硅。众所周知，在电池组件的利用率上，直拉单晶硅的硅棒呈圆柱状，制作的光伏电池片需将四周切掉，组成的电池组件成品率为50%左右，相比较而言，准单晶硅铸锭为方形铸锭，制作电池片的切片也是直角方形，组成的电池组件成品率约为65%，从光伏电池总成本上考虑，在硅原料、切片、组件等其他成本一定的前提下，整个生产链的成本可因准单晶硅铸锭技术降低10%，而且，相较于多晶，准单晶硅片晶界少，位错密度低；太阳能电池转换效率高达18.2%以上，与单晶硅片相比，准单晶电池的光致衰减低，约1/4-1/2；另外，准单晶硅铸锭工艺投炉料大，生产效率高。

准单晶主要有两种铸锭技术：

（1）无籽晶铸锭，无籽晶引导铸锭工艺对晶核初期成长控制过程要求很高。具体方法是使用底部开槽的坩埚，这种方式的要点是精密控制定向凝固时的温度梯度和晶体生长速度来提高多晶晶粒的尺寸大小，槽的尺寸以及冷却速度决定了晶粒的尺寸，凹槽有助于增大晶粒，因为需要控制的参数太多，无籽晶铸锭工艺显得尤为困难，其要点是精密控制定向凝固时的温度梯度和晶体生长速度来提高多晶晶粒的尺寸大小，形成所谓的准单晶。

（2）有籽晶铸锭，这种技术先把籽晶、硅料掺杂元素放置在坩埚中，籽晶一般位于坩埚底部，再加热融化硅料，并保持籽晶不被完全融掉，最后控制降温，调节固液相的温度梯度，确保单晶从籽晶位置开始生长。

在光伏行业中，大多数企业一般选择有籽晶铸锭技术生产准单晶，在有籽晶铸锭工艺中所使用的籽晶是一种具有和所需晶体相同晶向的小晶体，籽晶一般采用直拉法得到，采用直拉法制成的籽晶一般体积较大，通常需要将籽晶切割成厚度为15～50mm的籽晶块后才能使用。

目前，对于籽晶的切割主要采用金刚石锯片进行切割，由于金刚石锯片的厚度一般为3mm左右，如果用3mm厚的金刚石锯片切割籽晶，就会有3mm的截口损失，也就是说至少会浪费3mm厚的籽晶，籽晶的利用率较低，而籽晶价格昂贵，籽晶利用率低就会导致准单晶硅的生产成本大大增加，而且，使用金刚石锯片切割籽晶，籽晶的切割面不光滑，还需要对切割面进行后续工序处理，不但工序复杂且成本也较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够降低生产成本的切割准单晶用籽晶的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:该切割准单晶用籽晶的方法，采用金属线切割准单晶用籽晶，所述金属线的直径为0.1mm～0.3mm。

进一步的是，所述金属线的直径为0.12mm。

进一步的是，所述金属线为钢线。

本发明所要解决的另外一个技术问题是提供一种采用上述方法切割准单晶用籽晶的装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该用于切割准单晶用籽晶的装置，包括多线切割机，所述多线切割机包括机架、金属线以及两根平行设置在机架上的线辊，线辊表面设置有多个环形线槽，金属线设置在环形线槽内并先后绕过两个线辊绷紧，所述两个线辊之间设置有用于改变金属线走向的导向机构。

进一步的是，所述导向机构包括固定在机架上的固定板，固定板上平行设置有多个导向轮。

进一步的是，所述多个导向轮沿线辊的轴向方向均布排列。

进一步的是，所述导向轮的表面设置有线槽。

进一步的是，所述固定板通过可拆卸结构固定在机架上。

进一步的是，所述机架上设置有用于调节固定板位置的调节螺母。

进一步的是，所述金属线的直径为0.12mm。

本发明的有益效果是：采用金属线切割准单晶用籽晶，并且所述金属线的直径为0.1mm～0.3mm，能够大大减小籽晶的截口损失，只有0.1mm～0.3mm的截口损失，与金刚石锯片的3mm截口损失相比，大大减少了籽晶的浪费，提高了籽晶的利用率，进而大幅度的降低了准单晶的生产成本，而且，使用金属线切割籽晶，籽晶的切割面非常光滑，不需要对切割面进行后续工序处理就能够直接使用，减少了生产工序，进一步的降低了生产成本。

现有的多线切割机的环形线槽的间距一般为0.345mm，而所需的籽晶厚度一般为15～50mm，由于环形线槽的深度较小，如果直接改变金属线的走向，使金属线的间距达到15～50mm，金属线就会给环形线槽的槽壁施加作用力，而金属线在切割过程中，金属线承受的力较大，一般在9500N左右，在较大的拉力作用下很容易将环形线槽破坏，致使多线切割机无法使用，因此，现有的多线切割机是无法切割准单晶用籽晶，本发明在两个线辊之间设置了用于改变金属线走向的导向机构，通过导向机构可以很容易的改变金属线的走向，使其间距达到15～50mm，同时也不会对环形线槽造成任何影响，而且，该装置只需对现有的多线切割机进行改造即可切割准单晶用籽晶，无需额外购买专门的设备，使得成本大大降低。

附图说明

图1本发明用于切割准单晶用籽晶的装置的结构示意图；

图2本发明导向机构的导向示意图；

图中标记说明：机架1、金属线2、线辊3、环形线槽4、导向机构5、固定板51、导向轮52、线槽53。

具体实施方式

该切割准单晶用籽晶的方法，采用金属线切割准单晶用籽晶，所述金属线的直径为0.1mm～0.3mm。采用金属线切割准单晶用籽晶，并且所述金属线的直径为0.1mm～0.3mm，能够大大减小籽晶的截口损失，只有0.1mm～0.3mm的截口损失，与金刚石锯片的3mm截口损失相比，大大减少了籽晶的浪费，提高了籽晶的利用率，进而大幅度的降低了准单晶的生产成本，而且，使用金属线切割籽晶，籽晶的切割面非常光滑，不需要对切割面进行后续工序处理就能够直接使用，减少了生产工序，进一步的降低了生产成本。所述金属线的直径通常情况下越小越好，但是如果金属线的直径太小，金属线容易断裂，因此，为了在保证金属线有足够的抗拉强度的前提下使金属线的直径尽可能的小，所述金属线的直径优选为0.12mm。进一步的，所述金属线可以采用现有的各种抗拉强度较好的金属制成，作为优选的是：所述金属线为钢线，钢线不但抗拉强度好，而且耐磨性好，使用寿命较长。

本发明所还提供一种采用上述方法切割准单晶用籽晶的装置。下面结合附图对本发明进一步说明。

如图1、2所示，该用于切割准单晶用籽晶的装置，包括多线切割机，所述多线切割机包括机架1、金属线2以及两根平行设置在机架1上的线辊3，线辊3表面设置有多个环形线槽4，金属线2设置在环形线槽4内并先后绕过两个线辊3绷紧，所述两个线辊3之间设置有用于改变金属线2走向的导向机构5。现有的多线切割机的环形线槽4的间距一般为0.345mm，而所需的籽晶厚度一般为15～50mm，由于环形线槽4的深度较小，如果直接改变金属线2的走向，使金属线2的间距达到15～50mm，金属线2就会给环形线槽4的槽壁施加作用力，而金属线2在切割过程中，金属线2承受的力较大，一般在9500N左右，在较大的拉力作用下很容易将环形线槽4破坏，致使多线切割机无法使用，因此，现有的多线切割机是无法切割准单晶用籽晶，本发明在两个线辊3之间设置了用于改变金属线2走向的导向机构5，通过导向机构5可以很容易的改变金属线2的走向，使其间距达到15～50mm，同时也不会对环形线槽4造成任何影响，而且，该装置只需对现有的多线切割机进行改造即可切割准单晶用籽晶，无需额外购买专门的设备，使得成本大大降低。

在上述实施方式中，所述导向机构5可以有多种实施方式，只要能够起到换向的作用即可，作为优选的方式是：所述导向机构5包括固定在机架1上的固定板51，固定板51上平行设置有多个导向轮52，金属线2从线辊3下方穿出时绕过不同位置的导向轮52，然后再绕过线辊2从上方穿出，可以使上方的金属线2之间的间距发生变化，能够自由调整金属线2的间距，从而能够切出不同厚度的籽晶块，满足不同客户的需求。为了避免金属线2出现交叉，所述多个导向轮52沿线辊3的轴向方向均布排列，由于导向轮52都是沿线辊3的轴向方向设置，金属线2改向后不会出现交叉的现象，不会使金属线2杂乱无章。为了避免金属线2在改向后运行平稳，不跳动，在导向轮52的表面设置了线槽53，将金属线2限制在线槽53内，避免金属线2发生跳动。

由于导向轮52是固定在固定板51上的，金属线2改向后，有时会由于导向轮52的位置有所偏差，使得金属线2给环形线槽4的槽壁施加一定的作用力，进而将环形线槽4破坏，因此，为了能够调整导向轮52的位置使环形线槽4的槽壁不受任何作用力，保护环形线槽4的槽壁不被破坏，所述固定板51通过可拆卸结构固定在机架1上，通过调整固定板51的位置可间接的调整导向轮52的位置，在需要调整导向轮52的位置时，将固定板51与机架1暂时分离，待调整好位置后，保证环形线槽4的槽壁不受任何作用力，再将固定板51与机架1固定，使导向轮52能够实现无级调节，可以精确的调整金属线2之间的间距。所述可拆卸结构可以螺栓连接，销轴连接等方式，只要可以将固定板51很方便的固定在机架1上以及很方便的将固定板51与机架1分离即可。

为了便于调整导向轮52的位置，也就是固定板51的位置，所述机架1上设置有用于调节固定板51位置的调节螺母，通过调节螺母可以精确调整金属线2之间的间距。

所述金属线2的直径通常情况下越小越好，但是如果金属线2的直径太小，金属线2容易断裂，因此，为了在保证金属线2有足够的抗拉强度的前提下使金属线2的直径尽可能的小，所述金属线2的直径优选为0.12mm。进一步的，所述金属线2可以采用现有的各种抗拉强度较好的金属制成，作为优选的是：所述金属线2为钢线，钢线不但抗拉强度好，而且耐磨性好，使用寿命较长。

Claims (6)

1.用于切割准单晶用籽晶的装置，包括多线切割机，所述多线切割机包括机架（1）、金属线（2）以及两根平行设置在机架（1）上的线辊（3），线辊（3）表面设置有多个环形线槽（4），金属线（2）设置在环形线槽（4）内并先后绕过两个线辊（3）绷紧，其特征在于：所述两个线辊（3）之间设置有用于改变金属线（2）走向的导向机构（5）；

所述导向机构（5）包括固定在机架（1）上的固定板（51），固定板（51）上平行设置有多个导向轮（52）。

2.如权利要求1所述的用于切割准单晶用籽晶的装置，其特征在于：所述多个导向轮（52）沿线辊（3）的轴向方向均布排列。

3.如权利要求2所述的用于切割准单晶用籽晶的装置，其特征在于：所述导向轮（52）的表面设置有线槽（53）。

4.根据权利要求1至3中任意一项权利要求所述的用于切割准单晶用籽晶的装置，其特征在于：所述固定板（51）通过可拆卸结构固定在机架（1）上。

5.如权利要求4所述的用于切割准单晶用籽晶的装置，其特征在于：所述机架（1）上设置有用于调节固定板（51）位置的调节螺母。

6.如权利要求1所述的用于切割准单晶用籽晶的装置，其特征在于：所述金属线（2）的直径为0.12mm。