金刚线切割线技术改造方案设计

1、实用文档烽火光伏生产线技术改造方案一 目前生产线技术现状现阶段，我公司的主要产品为太阳能级 8 口寸多晶硅片。目前 所采用的技术路线仍是砂浆线多线切割技术，其主要原理为高速 运转的直钢线携带砂浆（碳化硅与冷却液混合）研磨硅棒表面从 而达到切削的目的。随着太阳能切割技术的不断发展，目前我公 司所采用砂浆线切割技术，其辅材成本高，硅棒损耗大，生产效 率低，产品单片成本较高，产品技术面临落后的风险。二技术发展趋势现阶段，行业内越来越多的硅片切割企业已开始技术升级，逐 渐采用金刚线切割技术。金刚线切割技术相比传统的砂浆线切割 技术最大的优势，切割过程中无需使用砂浆，而是将金刚砂直接 粘附于直钢线上进行

2、切割。其主要优势在于：高效率、低成本、 高精度、窄切缝、小翘曲变形、底表面损伤、底碎片率、无环境 污染等特点。金刚线切割技术的突破是硅片加工成本下降的最重要途径。金刚石线切割速度是普通钢线的 2倍，因此单位产量的折旧、人工 和能源成本将降低一半。金刚线的价格已大幅下降，应用前景大 大增强。硅片是晶体硅光伏电池技术中最昂贵的部分，所以降低这部分的制造成本对于提高太阳能对传统能源的竞争力至关重要。因此在硅片切割工艺中我们需要面对多项挑战，主要聚焦于光伏 产业金刚线切割的生产效率，也就是单位时间内生产的硅片数量。在光伏领域，为了满足市场对于更低成本和更高生产效率的要求, 金刚线技术的研究和产业化，将

3、进一步缩小硅片厚度并降低了切 割过程中的材料损耗，从而减少了太阳能电力的硅材料消耗量。详见下表2-1公司现有砂浆线技术与当前先进金钢线技术切割差 距对比表2-1金刚线切割与我公司现有技术工艺方案对比设备进口专用设备金刚线国产专用设备金刚线改造设备公司现后技术代表厂家NTC pv600DT;MB 288大连连城/无锡上机/青岛高测宁波矩德/江阴展照/常州飞宇PV600/800/MB271/B5设备价格350 万-400 万210 万-240 万60万-70万/最高线速1800m/h1800m/h1300m/h900m/h切割时间2.7h2.7h3.5h6.5hA品率93%92%90%91%钢线规

4、格70um70um70um120um出片率59.5258.8857.647.11钢线用量1.5-2m/ 片1.5-2m/ 片1.5-2m/ 片0.32 元/片钢线成本0.32-0.42 元/片0.32-0.42 元/片0.32-0.42 元/ 片0.32 元/片0.45 元/片切割液/砂浆0.05元/片0.05元/片0.05元/片注：从上述表格可看出：(1)采用金刚线切割，辅材单片成本可下降 0.3-0.4元/片；(2)金刚线切割出片率较砂浆线切割出片率每公斤多出10片，硅料成本下降;(3)采用金刚线切割每刀用时3-3.5h ,较砂浆线切割效率可提升 至少一倍；能耗成本亦大幅缩减；综上所述，在

5、现阶段砂浆线切割技术面临发展瓶颈的背景下，若 要进一步大幅降低硅片生产生产成本，大力发展金刚线切割技术已成 为一种趋势。三金刚线切割技术介绍金刚线切割技术也被称为固结磨料切割技术。它是利用电镀或树 脂粘结的方法将金刚石磨料附着在钢线表面， 将金刚线直接作用于硅 棒或硅锭表面产生磨削，达到切割的效果。金刚线切割具有切割速度快，切割精度高，材料损耗低等特点。 切割线的技术突破是硅片加工成本下降的最重要途径。金刚石线切割 速度是普通钢线的2倍，因此单位产量的折旧、人工和能源成本将 降低一半。金刚石线的价格已大幅下降，且仍有较大的下降空间，应 用前景广阔。目前，金刚线切割工艺的辅料主要为金刚线及切割液

6、：(1)金刚线 金刚石锯线是一种固态研磨工具，金刚石颗粒用电镀或者环氧基方式粘接在基线上，见图 9。金刚石锯线分为电镀金 刚石锯线和树脂结合剂锯线。树脂结合剂金刚石锯线是一种采用树脂作为结合剂，将金刚石磨 粒固结于锯丝基体表面而形成的固结磨料锯线。 树脂结合剂锯线制造 方法与树脂结合剂砂轮的制造类似，直接将含有金刚石磨料的树脂混 合物涂敷在金属丝表面，经过干燥后再固化。相比电镀金刚石锯线 ， 树脂涂层的剪切模量较低，锯丝的扭切强度基本不变，更重要的是树 脂结合剂金刚石锯丝制作工艺简单，生产成本低，生产效率高。树脂结 合剂金刚石锯线的制造工艺分为四个主要过程 ：a、金刚石磨料与树 脂配料；b、基

7、体表面预处理；c、配料涂覆；d、固化1。树脂结合 剂锯线的耐磨性和耐热性不如电镀金刚石锯线好， 且效率较低，因此 未来该技术也将被逐步淘汰。电镀金刚石锯线是将高硬度、高耐磨性的金刚石磨粒通过电镀的 方式牢固地把持在钢丝基体上而制成的一种切割工具。电镀金刚石锯 线具有切割效率高、锯切力小、锯缝整齐、切面光整、出材率高、噪 音低，对环境污染小等优点2。图3.1金刚石锯线横向显微结构金刚线切割主要使用电镀金刚线，电镀金刚线由结构芯线、镀层、 金刚石颗粒组成，其中芯线主要是切割钢丝，镀层主要是耐磨金属与 树脂线的结合，如图3.1为Bekaert电镀金刚线截面示意图。(2)切割液 金刚线切割使用的切割液

8、主要作用是冷却， 所以主 要采取冷却水或油基冷却。使用水做切割液可以混合部分粘合剂，减 轻清洗工序工作强度；另一个作用是切损硅料容易回收。油基冷却主 要是乙二醇做切割液，原理上乙二醇基的切割方法也有助于硅料的回收，但是需要相对复杂的化学方法处理，提高了回收成本。四金刚线技术路线及优缺点目前，行业内硅片生产企业进行金钢线切割技术升级改造的方案 主要有两种：第一种即在现有的传统砂浆线设备基础上， 通过对设备 内部软硬件进行升级改造，从而满足金钢线切割工艺。第二种改造方 案是直接采购金钢线切割专用设备。设备改造方案基于金刚线本身性能与普通钢线的差异， 金刚线切割对切片机的 设备提出了更高的要求。因此

9、现有的主流砂浆线切割设备在不进行改 造的前提下，不能使用金刚线切割。而由于现有的NTC机型由于本身 具有双向切割功能，因此在设备改造方面相对 MB HC侦备(上述设 备在设计上没有重点考虑双向切割问题，改造比较困难)具有一定优势。目前，对切割设备改造主要有以下几方面的难点：(1)切割供给系统的调整 在金刚线切割的过程中，不需要高粘 度、高密度的切割液，所以金刚线切割技术需要改善切割中 的冷却液的供给方向。(2)钢线排线系统 和普通钢线相比，金刚线抗扭曲能力较差。 因此需要根据导轮间距、主辐梢距等因素设计和改善切割钢 线排线系统(3)软件控制系统 相对于砂浆切割，金刚线切割可以实现更高 的切割效

10、率，这就需要通过对软件控制系统进行升级。(4)主辐间距及主辐改造 相对于砂浆线切割，金刚线切割线速 较高，因此需对主辐进行轻量化改造，以降低电机负载；另 一方面，通过缩短主辑间距，提高切割效率。上述方案的主要优点是，投资小，每台设备的改造费用约60万元，可有效利用现有的设备，避免原有设备的闲置与浪费。目 前，该方案适用于行业内部分近期无新增硅片切割项目的硅片切 割厂家。由于是在原有的砂浆线设备基础上进行改造，因此改造 设备相比专用设备，其切割效率及品质成本仍存在一定的差距， 且随着金刚线细线化技术的不断发展，专用设备的优势将越来越 明显。金刚线专用设备的引进该方案是将原有的砂浆线切割设备进行淘

11、汰，直接采购全新金刚线专用机。目前，金刚线专用设备主 要有进口专机和国产转机，进口专用设备的报价基本在 350万到 500万人民币之间，代表厂商有梅耶博格 MB-28& NTC PV600DT 等设备；国产金钢线专用设备报价基本在 200-240万之间，代表 厂商有无锡上机、大连连城、青岛高测等等，无论是国产专机还 是进口专机，其前期投入均较大，且面临原有设备闲置浪费的风 险，因此，目前该方案主要适用于近期计划新上硅片切割项目厂 家，如隆基、协鑫、阿特斯、比亚迪等近期新上的切片项目均采 用的是金钢线专用设备。五产线改造投入我公司现有砂浆线切割设备 49台，其中20台pv600, 20 台B5,

12、 9台pv800。后续，现有设备若全部改造为金刚线切割，则 公司产能将在现有基础上翻一番。而为了满足上述改造后生产稳 定运行，除需新增线切及检测设备改造投入费用外，还需新增配 套原料检测、清洗、硅片检测设备等，合计约新增投入5717万元 详细投资估算见下表：金刚线改造投资费用估算表设备改造数量单台费用/万 元总计/万元备注pv60020651300pv800965585B520751500hennecke270140新增设备数量费用/万元总计/万元备注WT-2000D 电阻率1224224产能增加WT-1000B 少 子寿命15555红外探伤16868自动插片机340120清洗机545225hennecke53001500合计5717六进度计划安排2016年8月-2017年1月：项目前期调研及可行性研 究报告编制；2017年2月-2016年4月：制定技术改造方案及设备 改造厂家的选用；2017年5月-2017年10月：现有 NTC设备金刚线逐步改造及配套设备的采购、改造2017年8月-2017年12月：NTC设备安装调试，试 运行，切割工艺优化；2018年1月-2017年3月：现有HCT设备金刚线改 造的可行性分析及改造厂家选择2018年4月-2017年6月：现有HCT设备金刚线改 造，配套设备选型，采购2018年7月-2017年11月：设备调试，试运行，切 割工艺优化2