毕业设计（论文）砂浆更换模型的建立及更换工艺的确定

1、砂浆更换模型的建立及更换工艺的确定摘 要太阳能的应用是解决能源与环境问题的有效途径。在太阳电池的成本中硅片几乎占了60%的成本。因此，在保证光电转换效率的前提下如何降低硅片的加工成本成了降低太阳能电池总成本的关键环节。硅片加工成为引入硅片表观缺陷、应力破损和机械损伤的最主要工序，对太阳能电池性能有很大影响，其加工效率和加工质量直接关系到整个硅片生产的全局，影响到整个产业链的后续生产。因此研究先进的切割工艺，降低这部分的制造成本、提高硅片的成品率，对于提高太阳能对传统能源的竞争力至关重要，对光伏行业的发展有重要的指导意义。线切割机以极高的生产效率和出片率广泛应用在硅片加工领域，在线切割过程中起主

2、要切割作用的是砂浆。本文针对公司的mb、ntc线切割机，研究分析了线切割过程中砂浆中的硅粉含量及sic颗粒的粒度变化对砂浆切割能力和硅片质量的影响，通过建立新的砂浆更换模型，控制砂浆中硅粉的含量，合理的更换砂浆，达到既能使砂浆有切割能力、不会对硅片质量造成影响，又能最大限度的使用有切割能力的砂浆、节约成本的目的。关键词：太阳能电池片、线切割、砂浆更换模型、硅粉含量slurry replacement models buiding and the determineation of the replacement progecessabstractthe application of solar

3、 energy is an effective way to solve the environmental and energy problems. the cost of silicon accounts for almost 60% in overall cost of solar wafers. therefore, how to reduce the machining cost of silicon wafers in ensuring the premise of photoelectric conversion efficiency has become a key link

4、in total cost of solar wafers.how to decrease apparent deficiencies, stress, damage and mechanical damage of silicon wafers in the machining process is a main process. the performance and processing efficiency of solar wafers have great impact on the global silicon producing and entire industry foll

5、ow-up of production chains. therefore, the advanced cutting technology can reduce the manufacturing cost of this part and improve silicon yield rate, which has an important significance to increase solar energys competitiveness in the development of photovoltaic industry compared to the raditional e

6、nergy.the wire-saw machine with high rates of productivity and film is widely used in the field of silicon processing. slurry plays a major role in the cutting process. in this design proposal, with the mb、ntc wire-saw machine，we research and analyze how the silicon powder and sic particles size in

7、the slurry affect the work process and the quality of silicon wafers .we want to establish a new slurry replacement model through controlling the content of silicon powder in the slurry and reasonable replacing slurry to achieve both purposes including to make slurry having cutting ability, which wi

8、ll not affect the quality of silicon, and to maximize the use of slurry with cutting capacity to save cost. key words: silicon, wire saw, slurry replacement model, silicon content目录第一章 绪 论11.1全球能源形势11.2 太阳能电池的发展11.2.1太阳能电池的优势11.2.2太阳能电池发展历史和现状2第二章 太阳能电池片的生产工艺流程32.1太阳能电池片的加工过程32.1.1多晶铸锭过程32.1.2硅片的加工工

9、艺32.2线切割工艺42.2.1线切割技术42.2.2线切割原理42.2.3线切割工艺流程62.2.4影响线切割效率及硅片质量的因素72.2.5碳化硅颗粒的粒度变化92.3论文研究的目的9第三章 实验方案的设计103.1实验流程103.1.1样品的制备103.1.2实验工艺流程113.2实验观测结果123.3硅粉及碳化硅含量的计算133.4硅粉及碳化硅含量分析153.5砂浆模型的建立163.6实验跟踪验证17结 论19参考文献20致谢22第一章 绪 论1.1全球能源形势能源问题是21世纪人类社会可持续发展所面临的重大挑战之一。目前，全球总能耗的74%来自煤、石油、天然气等化石能源。据估计，石油

10、和天然气将在未来40-60 年间枯竭，中国的时间表还要早得多1。寻求新的能源成为越来越紧迫的问题。另一方面，使用化石能源所产生的温室气体和其它有害物质排放也日益威胁人类的正常发展。因此开发利用可再生能源、实现能源工业可持续发展的任务更加迫切，更具深远的意义。人类在解决上述能源问题，实现可持续发展，只能依靠科技进步，大规模地开发利用可再生洁净能源2。太阳能以其独具的优势，其开发利用是最终解决常规能源特别是化石能源短环境污染和温室效应等问题的有效途径，是人类理想的替代能源，具有广阔的发展前景。1.2太阳能电池的发展1.2.1太阳能电池的优势太阳每秒钟放射的能量大约是1.61023kw，一年内到达地

11、球表面的太阳能总量折合标准煤共约1.8921013千亿吨，是目前世界主要能源探明储量的一万倍3。相对于常规能源，太阳能的无限性、经济性、清洁性、就地使用性、存在的普遍性为常规能源缺乏的国家和地区解决能源问题提供了美好前景。我国的太阳能电池主要应用于一些特殊领域，如航天、通讯、边远地区的电气化等，没有普及使用，这与我国辽阔的领域和日益广泛的光伏应用是极不相称的。根据中国能源研究会预测，按生态发展模式，2050年中国的可再生能源达总能源30.7，其中太阳能达到104。北京申办2008年奥运会成功，提出了“绿色奥运、人文奥运、科技奥运”的指导思想。在奥运村和运动场规划中太阳能利用及太阳能发电站的建设

12、均占有重要的地位。奥运场馆照明用电的90将采用太阳能路灯。上海世博会期间，在整个世博园区，世博文化中心、中国馆、主题馆等永久性建筑上都应用了太阳能发电技术，总装机容量超过4.68兆瓦，每年能减排二氧化碳8000吨。太阳能光电技术在我国具有非常广阔的发展空间5。1.2.2太阳能电池发展历史和现状经过近半个世纪的发展，太阳电池已从最初的单晶硅电池发展到多晶硅、非晶硅电池，iii-v 族、ii-vi 族化合物半导体光电池，薄膜光电池，聚光光电池，无机、有机光电池及化学光电池等。若按制作材料不同可分为晶体硅、非晶硅和复合物太阳电池。其中，晶体硅太阳电池是目前太阳电池的主流，它的市场占有率最近几年都是保

13、持在90%以上6。利用太阳能的最佳方式是光伏转换，就是利用光伏效应，使太阳光射到硅材料上产生电流直接发电。以硅材料的应用开发形成的产业链条称之为光伏产业，包括高纯多晶硅原材料生产、太阳能电池生产、太阳能电池组件生产、相关生产设备的制造等近几年国际上光伏发电快速发展。总体上看，我国光伏产业正处在产业重组和战略布局阶段，目前国内有很多省市都把光伏产业作为新的主导产业和产业结构调整的重点，面临着巨大的产业整合压力。2000年以后，全球太阳能电池产量以年均40左右的速度增长。其中，中国的年增长率则高达100以上。2008年，中国已超过了之前一直居全球市场份额首位的日本，成为全球第一大太阳能电池生产国7

14、。第二章 太阳能电池片的生产工艺流程2.1太阳能电池片的加工过程从原生多晶硅料到硅片要经过一系列的工艺过程：硅料 硅锭 切割硅片图2-1太阳能电池工艺流程2.1.1多晶铸锭过程铸锭工序是把装在坩埚内的硅料放置在多晶炉内进行熔化，在高温、保护气体下，使硅料自身的分子结构按照一定的规律重新进行冷凝结晶，最终铸成方锭的过程8。铸锭工序如下：开炉准备 装炉 检测 铸锭运行 开炉出锭2.1.2硅片的加工工艺合格硅锭剖方去头尾 倒角 磨端面粘棒切片清洗去头尾：目的是切除硅棒的头部、尾部及超出质量要求或客户规格的部分，将硅棒分段成切片设备可以处理的长度。倒角：指将切割成的晶片税利边修整成圆弧形，防止晶片边缘

15、破裂晶格缺陷产生，增加晶层及光阻层的平坦度。研磨：指通过研磨能除去切片所造的锯痕及表面损伤层，有效改善硅片的曲度、平坦度与平行度。切片：指将单晶硅棒切成具有精确几何尺寸的薄晶片。清洗：在硅片加工过程中很多步骤需要用到清洗，清洗的目的在于清除晶片表面所有的污染源。2.2线切割工艺目前，全球的光伏行业进入了一个前所未有的跳跃式发展阶段。随着市场对于太阳能级晶体的要求越来越高，硅片技术进步是降低光伏发电成本、促进光伏产业和市场发展的重要因素9。30年来光伏产业专用设备制造业的技术提升是光伏工业发展的重要标志之一，它对光伏工业发展和降低光伏发电成本起到了举足轻重的作用。因此，在保证光电转换效率的前提下

16、如何降低硅片成本和工艺加工成本成了降低太阳电池总成本的关键环节。2.2.1线切割技术线切割技术是新兴的硅晶片的加工工艺，它适用于加工大直径、超薄片、大批量硅晶片的生产多线切割以极高的生产效率和出片率，广泛应用在超薄大直径太阳能级硅片加工领域10。硅片在太阳电池片的成本中硅片几乎占了60%的成本11。所以利用线切割设备的先进工艺和技术特性来降低硅片成本，节约原材料，提高生产效率，正成为该领域目前关注的热点和难点课题。2.2.2线切割原理一、线切割的原理太阳能硅片的线切割机理就是机器导轮在高速运转中带动钢线，从而由钢线将聚乙二醇和碳化硅微粉混合的砂浆送到切割区，在钢线的高速运转中与压在线网上的工件

17、连续发生摩擦完成切割的过程12。图2-2线切割原理图在切割过程中，钢线的高速运动促使悬浮液携带着带有棱角的碳化硅颗粒以不断滚动的方式进入切割区，从而产生很强切削能力，由于钢线上加有一定的张力，使碳化硅磨料一般只沿钢线运动的方向逐渐对工件进行一次次切削，使工件沿细钢线的缝隙被切成一个个薄片。由于碳化硅磨料对细钢线侧向影响很小，所以薄片表面并看不到切割痕迹。二、砂浆组成砂浆主要由绿sic和聚乙二醇悬浮液组成。在整个切割过程，钢线作为载体，聚乙二醇悬浮液是切削液，起主要切削作用的是砂浆中的sic颗粒。因此，sic颗粒的特性及磨削变化会直接影响到砂浆的切割效率及硅片的切割质量13。切割后的砂浆是多种物

18、质组成的混合物，其组成为：聚乙二醇35%；碳化硅微粉33%；硅微粉9%；水5%和切割液15%；色素和有机胶粒以及金属及金属离子和破碎的碳化硅微粉3%。在切割以前的整个流程中，铸锭、剖方三个环节对硅料消耗都很低，唯独在切割中造成的消耗最大14。三、碳化硅作为磨料的优良性能碳化硅是以共价健为主的共价化合物，由于碳与硅两元素在形成sic晶体时，sic原子sp电子的迁移导致能量稳定的sp3杂化排列，从而形成具有金刚石结构的sic。碳化硅hv=32003400kg/mm2,性脆，自锐性好，即当受研磨压力而碎裂时，破碎后的各部分仍保持尖锐的多棱角状15。图2-3自锐性示意图碳化硅作为磨料的优点：l 碳化硅

19、含杂质少，硬度高，自锐性好，磨削能力强。具良好导热性、耐高温和不受腐蚀等特性；l 高纯度、大结晶的碳化硅磨料，保证了碳化硅切割微粉的优良切割性能和稳定的物理状态；l 粒度形状为等积而且具备刃锋，保证了碳化硅微粉切割的均衡自锐性，可以使切割材料ttv的最小化；l 粒度分布集中并且均匀，有高的热震稳定性和荷重软化温度，这确保了在荷重切割最小的线膨胀系数，从而保证切割的稳定；并且能够和切割机有很好的适配性；l 表面经过特殊处理，微粉具备大的比表面积和清洁的外表，与聚乙二醇等切削液有很好的适配性。四、切削液的作用（1）携带：携带研磨粒进入加工区域；（2）悬浮分散：悬浮研磨粒子；（3）冲洗：冲洗硅碇和金

20、属丝上的切削残留物；（4）带热降温：降低及带走切割产生的大量的热。2.2.3线切割工艺流程目前企业用到的切割设备 ntc和mb等型号的线切机，其切割工艺流程如下：配制砂浆绕线上棒热机检查跳线切片下片2.2.4影响线切割效率及硅片质量的因素在整个切割过程中，对硅片的质量以及成品率起主要作用的是切割液的粘度、碳化硅微粉的粒型及粒度、砂浆的粘度、砂浆的流量、钢线的速度、钢线的张力以及工件的进给速度等16。图2-4切割要素示意图一、切割液（peg）的粘度由于在整个切割过程中，碳化硅微粉是悬浮在切割液上而通过钢线进行切割的，所以切割液主要起悬浮和冷却的作用。二、碳化硅微粉的粒型及粒度太阳能硅片的切割其实

21、是钢线带着碳化硅微粉在切，所以微粉的粒型及粒度是硅片表片的光洁程度和切割能力的关键。粒型规则，切出来的硅片表面光洁度很好；粒度分布均匀，就会提高硅片的切割能力。三、砂浆的粘度线切割机对硅片切割能力的强弱，与砂浆的粘度有着不可分割的关系。而砂浆的粘度又取决于硅片切割液的粘度、硅片切割液与碳化硅微粉的适配性、硅片切割液与碳化硅微粉的配比比例、砂浆密度等。只有达到机器要求标准的砂浆粘度才能在切割过程中，提高切割效率，提高成品率。四、砂浆的流量 钢线在高速运动中，要完成对硅料的切割，必须由砂浆泵将砂浆从储料箱中打到喷砂咀，再由喷砂咀喷到钢线上。砂浆的流量是否均匀、流量能否达到切割的要求，都对切割能力和

22、切割效率起着很关键的作用。如果流量跟不上，就会出现切割能力严重下降，导致线痕片、断线17。五、钢线的速度在切割的过程中，线切割机的切割能力在一定范围内随着钢线的速度提高而提高，但不能低于或超过砂浆的切割能力18。如果低于砂浆的切割能力，就会出现线痕片甚至断线；反之，如果超出砂浆的切割能力，就可能导致砂浆流量跟不上，从而出现厚薄片甚至线痕片等。六、钢线的张力钢线的张力是硅片切割工艺中相当核心的要素之一。张力控制不好是产生线痕片、崩边、甚至短线的重要原因19。七、工件的进给速度工件的进给速度与钢线速度、砂浆的切割能力以及工件形状在进给的不同位置等有关。工件进给速度在整个切割过程中，是由以上的相关因

23、素决定的，也是最没有定量的一个要素。但控制不好，也可能会出现线痕片等不良效果，影响切割质量和成品率。小结：砂浆切割后其硅粉含量和碳化硅微粉的粒度对再次切割效率、切割质量影响较大。对于砂浆的使用，除了要控制砂浆黏度和比重、搅拌时间、砂浆温度等条件外，还要注意砂浆的使用次数。一定的切割次数后，砂浆需要部分或全部更换。2.2.5碳化硅颗粒的粒度变化sic 微粒呈棱角形，切割时能增加切削力，但容易造成硅片表面的机械损伤。同时，切割过程中，sic颗粒受到磨损破碎，其棱角变得圆滑，粒径变小，使切削力减弱，如不更换砂浆持续切割，则对硅片物理尺寸、整度、表面粗糙度、纳米形貌、晶体完整性等指标都有很大影响20。

24、线切过程中，碳化硅微粒的破碎主要有局部破碎和整体破碎，局部破碎使碳化硅颗粒不断变化切削刃的位置和方向，维持碳化硅微粒正常的锯切能力而不被磨钝或磨平。碳化硅微粒出现局部破碎，仍可参与切削，特别是微破碎的碳化硅微粒产生的微切削刃，更有利于锯切过程21。整体破碎是磨粒磨钝和局部破碎逐渐发展而导致的磨损状态，对线锯切割是很不利的，正是这种状态，导致线切割的砂浆用到了一定的时间，就应该更换砂浆，使砂浆长期保持有好的磨切功能。2.3论文研究的目的硅片加工是引入硅片表观缺陷和机械损伤的最主要工序，加工质量影响到电池片的电阻率、转化效率及寿命。因此本设计就是通过建立砂浆的更换模型，控制砂浆中硅粉的含量，合理的

25、更换砂浆，达到既能使砂浆有切割能力，不会对硅片质量造成影响，又能最大限度的使用有切割能力的砂浆，节约成本的目的。第三章 实验方案的设计本章根据线切割的加工原理，着重介绍了工艺条件、实验内容、检测指标及其检测方法，结合现有的实验条件，设计试验研究思路和方法来建立合理的砂浆更换模型。3.1实验流程3.1.1样品的制备一、实验条件（1）选取工作性能稳定的mb、ntc线切机各两台，按照目前使用的工艺进行跟踪取样。（2）设定的加工条件及加工参数表3-1线切机实验参数加工件156mm*156mm*200um砂浆切削液聚乙二醇研磨颗粒1200#sic颗粒比例1：0.94（质量比）温度 23-26线锯、线径钢

26、丝钱，0.12mm 线张力20-25n（加速）、17-22n（匀速）线槽间距0.355mm进给速度350，550，400m/min流量65-100l/min砂浆用量600kg（3）所用仪器：烧杯、玻璃棒、长颈吸管、量筒、温度计、密度计、量尺、无尘纸、电子纤维镜、jl-1166型激光粒度分布测试仪、烘干箱。（4）试剂及材料：10%naoh溶液、纯水、硅片、砂浆。二、检测方法（1）电子显微镜：利用电子显微镜对现有工艺及实验工艺加工出的硅片样品进行微观形貌观察，对比切削效果。（2）激光粒度分布测试仪：激光器发出的单色光射样品池，分散在液体分散介质中的大小不同颗粒遇光发生不同角度的衍射、散射,经光电转

27、换器将光信号转化成粒子的分布信息，可切削过程中碳化硅的粒度变化。三、取样步骤（1）在正常生产条件下，选取ntc线切机4#、13#；mb线切机33#、37#进行跟踪取样；（2）对所选实验机所使用的新砂浆从切割1刀起至4刀后的砂浆，每次各取样200ml，标号共计16个试样；（3）选取普通工艺加工出的来的完整硅片一片，腐蚀处理后作为观测试样。3.1.2实验工艺流程1、利用沉淀法对样品进行粗提纯，得到碳化硅粉和硅粉；2、样品中加入浓度为10%的naoh溶液进行进一步提纯反应；原理：2naoh + si+h2o= na2sio3+2h2;3、洗涤干净后得到纯度为99.9%的碳化硅颗粒；4、用烘干箱烘干(

28、6h)；6、硅片样品抛光后，用10%的naoh进行腐蚀处理；5、利用电子显微镜及激光粒度分布测试仪对所得试样进行观测。3.2实验观测结果一、碳化硅颗粒粒度分析表3-2sic颗粒粒度分析规格最大等效圆粒径（um）最大颗粒长度（um）椭圆度圆度d3（um）d50 （um）d4 （um）1200#sic19.3726.931.700.7414.789.483.87分析：从表中可以看出切削后的颗粒的最大等效圆粒径、d3、d50、d4值都较原始值小。砂浆使用次数对晶片表面质量影响较大，一般碳化硅微粒磨损类型可归纳为磨粒磨损、冲击磨损、和固体微粒引起的冲蚀。碳化硅微粒的实际磨损过程需经历不同的路径，微粉由

29、于磨损，破碎，尖角变钝等原因失去了切削能力，影响了切片的速度和质量。二、硅片表观形貌观测硅片样品抛光、腐蚀后利用光学显微镜进行形貌观测。图3-1 硅片腐蚀后的显微照片分析：硅片的表面损伤层结构由表面镶嵌层，及该层下面的缺陷和应力层组成，最外面的镶嵌层主要是有微小的sic颗粒及微小的硅颗粒组成的无序状态，应力层是由于进行线切割时钢线对硅片表面的机械挤压作用而形成的。从上图可以看出，普通工艺下加工出的硅片表面损伤层明显，将会影响电池片的转化效率。3.3硅粉及碳化硅含量的计算一、实验参数设定根据目前公司内的使用的砂浆更换方式：砂浆在每切过一刀后，抽出1/3旧砂浆，再补入1/3新砂浆，混合搅拌均匀后使

30、用，砂浆在使用至第4刀后全部报废。表3-3 计算所需参数槽距（mm）棒长(mm)硅棒尺寸(mm)总质量(kg)sic(kg/dm3)si(kg/dm3) 配比peg：砂0.355780156*156*0.26003.1782.3291：0.94二、含量计算1、在设定实验条件下的理论片数=780/0.355=2197片；2、砂浆更换工艺；3、计算：（1）新砂浆：msic=0.94/(1+0.94)600=290.7 kgwsic=290.7/600=48.5% （2）一刀后：msi=(7801562-15620.22197) si=19.302 kg wsi=19.302/(600+19.302

31、)=3.12%wsic =290.7/(600+19.302)=46.94%更换砂浆：抽出200kg旧砂浆msic =20046.94%=93.88kg msi =2003.12%=6.24kg 加入200kg新砂浆msic =20048.5%=97kg（3）更换后： wsi =(19.302-6.24)/619.305=2.1% msi =(290.7+97-93.88)/619.305=47.44%（4）二刀后： wsi =（13.065+19.305）/（619.305+19.305）=5.1% wsic =293.82/638.61=46%更换砂浆： 抽出200kg旧砂浆msic =2

32、0046%=92 kg msi =2005.1%=10.2 kg 加入200kg新砂浆msic =20048.5%=97kg（5）更换后： msi =32.37-10.2=22.17 kg msic =293.82+97-92=298.82 kg wsi =22.17/638.61=3.5% wsic =298.82/638.61=46.8%（6）三刀后： wsi =（22.17+19.305）/（638.61+19.305）=6.3% wsic =298.82/657.915=45.4%更换砂浆： 抽出200kg旧砂浆msic =20045.4%=90.8 kg msi =2006.3%=1

33、2.6 kg 加入200kg新砂浆msic =20048.5%=97kg（7）更换后： msi =41.475-12.6=28.875 kg msic =298.82+97-90.8=305.02 kg wsi =28.875/657.915=4.38% wsic =305.02/677.22=45.04%（8）四刀后： wsi =(28.875+19.305)/(657.915+19.305)=7.1% wsic =305.02/677.22=45.04%更换砂浆： 抽出200kg旧砂浆msic =20045.04%=90.08 kg msi =2007.1%=14.2 kg加入200kg新

34、砂浆msic =20048.5%=97kg（9）更换后： msi =48.18-14.2=33.98 kg msic =305.02+97-90.08=311.94 kg wsi =33.98/677.22=5% wsic =311.94/677.22=46%（10）五刀后：wsi =（33.98+19.305）/（677.22+19.305）=7.65% wsic =311.94/696.525=44.7%三、数据汇总表3-4 硅粉及碳化硅的含量百分比工序wsicwsi新砂浆48.5%0一刀后46.94%3.12%更换后47.44%2.1%二刀后46%5.1%更换后46.8%3.5%三刀后4

35、5.4%6.3%更换后46.36%4.38%四刀后45.04%7.1%更换后46%5%五刀后44.7%7.65%3.4硅粉及碳化硅含量分析图3-2 切割过程中sic含量的变化（1）从图表3-5中看出，切割过程中，碳化硅的含量是一直在降低的，同时考虑到砂浆中碳化硅破碎变小、切割能力降低的因素，需建立砂浆更换模型，切割后需要更换大量砂浆，以补偿砂浆的切割能力。图3-3 切割过程中硅粉含量的变化（2）线切割过程中，大量硅粉混进砂浆里，硅粉含量呈不断上升趋势。硅粉附着并包围在研磨砂上，使砂浆中的sic在切割前沿材料表面上打滑，切削能力减弱，易造成跳线、ttv片等缺陷。小结：较高比例的更换砂浆不会对硅片

36、质量造成影响，但会加大生产成本；更换比例较低则会因切削性能不稳定会造成跳线、硅片线痕、ttv片、粘胶面崩边和脏片的问题。因此需建立合理的砂浆更换模型来更换砂浆，以达质量与经济成本的最佳结合。3.5砂浆模型的建立目前常用的砂浆更换工艺还不成熟，仅仅依靠经验方式来进行判断，砂浆中硅粉含量也因为硅棒长度的变化而不同，单纯的更换相同的砂浆量显得不合适。通过碳化硅粒度分布的分析及硅粉含量的计算，在旧砂浆中添入适量的新研磨砂，建立合理的砂浆更换模型，既能保持砂浆的切削效果，又不浪费有切割能力的砂浆，使得砂浆更换工艺更有依据可言。本设计模型在现有工艺基础上，依据砂浆切割中硅粉含量的变化，综合考虑了有切割能力

37、的碳化硅粉的含量及粒度变化对硅片质量的影响，利用excel表格建立出一个砂浆更换模型，可以根据不同棒长、不同原材料、不同的工序调试出合理的砂浆更换量。表3-5 砂浆更换模型表槽距mm棒长mm硅片面积mm2硅片厚度peg kg/dm3si/dm3sic kg/dm3pegsic0.355780243360.21.123232931781094总质量kg损耗硅kgmsicmsiwsiwsic总加入加入msic新砂浆600.00290.72000.4841619.3019.30290.7219.300.0310.469更换后619.30293.7413.060.0210.47420096.90263

38、8.6019.30293.7432.370.0500.459更换后638.60298.6522.230.0340.46720096.903657.9119.30298.6541.530.0630.453更换后657.91304.7728.900.0430.46320096.904677.2119.30304.7748.210.0710.450更换后677.21311.6733.970.0500.46020096.905696.5119.30311.6753.270.0760.4473.6实验跟踪验证选取工作性能较佳的mb23#线切机，机器参数及其它工艺条件不变，在稳定的运行状况下，使用新砂浆更

39、换模型进行实验验证。图3-4 普通砂浆更换工艺加工出的硅片宏观形貌图图3-5 实验砂浆更换工艺加工出的硅片宏观形貌图从图3-4和图3-5的对比可以看出，更换工艺后加工出的晶片物理尺寸完整，表面磨纹变浅，无明显线痕，晶片翘曲度控制得很好。检片统计发现实验模型加工出的硅片合格率明显提升，硅片表面平整度、表面粗糙度、tv等指标都有较大提高。结 论本设计结合实际生产，通过控制线切过程中碳化硅的粒度变化和硅粉含量的变化，建立出合理的砂浆更换模型，确立了砂浆更换工艺。通过实验验证，主要的出以下结论：（1）砂浆更换模型补充了砂浆的切割能力，优化了硅片表面磨削质量，减少了硅片的损伤层厚度。加工出的硅片表面磨纹

40、变浅，花片、线痕、ttv(厚薄片)等质量缺陷明显降低，提高了硅片的成品率。（2）砂浆更换模型可以在保证切割质量的前提下最的限度的循环使用砂浆，避免了一次切割造成的浪费，节约了生产成本。唯一不足之处是切割速度比原浆减慢。参考文献1 付永长, 蔡 皓, 中国电力科学研究院. 太阳能发电的现状及发展b. 新能源, 2009, (9):57592 舒继千, 魏 昕, 袁艳蕊. 单晶硅游离磨粒线切割技术研究. 工具技术, 2009, (1): 31353 檀柏梅,牛新环,赵青云,等.单晶硅线切割技术及切削液的分析研究.珠海:第十四届全国半导体集成电路、硅材料学术会议论文集,2005,3853874 葛陪琪,孟剑锋,陈举华 等.硅晶体精密切片技术及相关基础研究j.工具技术,2005,39(9):355 林建荣,魏 昕,舒继千.硅晶体线切割加工过程中切割线振动的研究.机电工程技术,2007,36(12):32346 刘加福.线切割单晶硅的应力场及损伤层研究d.济南,山东大学，2006, 23277 周 玉,武高辉.材料分析测试技术m.哈尔滨,哈尔滨工业大学出版社,1998:13178 郝 丽, 陈超, 崔永兴. 浅谈太阳能发电技术及其在我国的应用发展j. 科技信