线锯在太阳能光伏硅片切割中应用

太阳能电池光伏发电是解决全球能源危机和环境污染问题的重要途径，其中近 90 %采用的是硅片太阳能电池。金刚石线锯切割技术近年来开始应用于晶体硅片的切割生产，与现行主流的碳化硅磨料砂浆线切割技术相比，它具有切割速率高、环境负荷小、硅片表面机械损伤小、硅锯屑少且易回收、硅片的弯曲度和总厚度偏差小等优点，已在单晶硅片的切割生产上得到应用，但是对于占中国光伏主导地位的多晶硅片，金刚石线锯切割技术的产业化尚存在突出障碍：金刚石切割多晶硅片难于沿用现行酸性湿法制绒技术制备减反射绒面，硅片表面反射率偏高，切割纹难以去除。

硅片切割技术是指将单晶硅棒或多晶硅锭切割成一定厚度硅片的切割技术。这道工序基本决定硅片的四个重要参数，即硅片表面的晶向、厚度、平行度和翘曲度，其加工效率和加工质量直接关系着整个硅片生产的全局硅片。

1.切割速率高。砂浆切割是锯丝、磨料、硅片相互作用的“三体加工”，三者之间在切割过程中始终处于相对运动状态，其作用力容易分散，而金刚石切割是锯丝直接对硅片进行切割的“两体加工”，切割过程中，固着的金刚石颗粒受力均匀且方向单一，力的使用率更高，更容易进行有效切割。金刚石切割速率是游离磨料线锯切割速率的 2.5 倍以上；

2.硅切片质量好，表面损伤更浅[15,16]，硅片厚度均匀性好，硅材料损耗低且易于获得硅薄片；

3.无需添加 SiC 和聚乙二醇等研磨浆料，仅需水基冷却剂，切割液和硅锯屑的回收提纯再利用简单方便高效，金刚石切割可大大降低硅片的加工成本且可减少对环境的污染；

4.硅锯屑易于回收；

5.所切割的硅片光伏应用性能佳。有多家企业报道金刚石切割的单晶硅片比砂浆切割的单晶硅片制得的电池转换效率高 0.1～0.15 %。

研究表明：金刚石切割硅片的损伤层厚度为6 μm，砂浆切割多晶硅片的损伤层厚度10μm。

金刚石线锯切割技术是一种采用固着金刚石颗粒的钢线代替钢线和砂浆的新型切片技术。与现行的砂浆切割技术相比，它具有切割速率快、环境负荷小以及切割锯屑易回收等优势。