编者按：太阳能电池在经历了二十年的风雨之后，价格成本一直在走低，这归其本质而言就是革新，这其中很重要的技术就是切片。

纵观中国光伏产业走过的这二十年里，太阳能电池的价格一年比一年低，成本下降的同时本质是技术和产业链的革新，而这其中的一代功臣就是切片技术。众所周知，硅料的提纯是一个高耗能和高工艺水平的一道工序，也直接是硅片价格不能够一降再降的根本原因。在太阳能电池片发展的这十几年里，硅片的厚度一降再降，直接大幅度的拉低了太阳能电池的基础成本价格，为这个光伏产业链做出了突出贡献，接下来就让我们认识一下切片工序到底是怎么进行的。

一、切片的原理

线切割是通过使用一条高速运行的金属线携带砂浆，把硅块切割成薄片的。系统中，金属线缠绕一组导轮形成一个切割线网。硅块被顶起推在金属线网上，同时金属线网向一个方向(单线切割)或来回(双向切割)运动。SiC主要用于切割，切割液用于悬浮，钢线用于承载。

二、三大辅料

1.刚线

钢线是线切割中的重要耗材之一，钢线在拉制过程中表面都会镀上一层很薄的铜，因此新钢线都是呈金黄色，钢线的密度为7.8kg/L，钢线的主要参数为钢线直径、钢线长度、拉伸强度、破断力、伸缩率等。

在多线切割加工过程中，钢线作为实现对晶棒切割磨削的载体，通过高速运动，保证SIC磨料达到切削去除硅材料的基本能量，SIC磨料在研磨去除中受到钢线压力，此压力来源于不断的进给运动，由于钢线的高速运动，带动磨料在钢丝和晶棒之间运动，实现对硅晶材料的切除，在此运动过程中，钢丝和被去除的硅材料相互都具有磨损，然而钢线由于不断更新，磨损过的钢丝不再使用，而对于被切割的晶棒破损不断的进行，从而实现对硅晶棒的切削成片。

钢线由于高压和强烈的摩擦，以及摩擦带来高温，碳化硅微粒的运动切割以及大的拉力和循环往复运动使钢线产生拉断和疲劳断裂，降低了钢线的使用寿命。

硅片切割中通常关注钢线两个参数：1、椭圆度 2、磨损量

2. 碳化硅

碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料在电阻炉内经高温冶炼而成。碳化硅的原子排列结构有如类似金刚石的正四面体结构，具有非常高的稳定性，硬度很大，具有优良的导热和导电性能，高温时能抗氧化，因而成为优良的多线切割用磨料。

影响切割的碳化硅的主要特性：粒度、粒度分布、粒形和韧性，

粒度：在切割磨料中，粒度是决定硅片厚度的主要因素之一;

切割刀缝=钢线Ф+3.5X粒度(D50);

切割的效率随着粒度的变小而降低，F2000以下的粒度的切割率急剧下降;

虽然大颗粒切割较快，但是它会引起表面损伤，深的线痕和高的表面粗糙度;也表现更高的TTV和切损，可以理解为由大粒度的高刻划力引起的。

粒度分布：在硅片切割中，窄范围的粒度分布是必需的，比较宽的粒度分布把对切削液的粘度提高到一个不可接受的极限。含有大颗粒的碳化硅将带来高的TTV和切损，而超细颗粒的碳化硅存在提高了粘度，带来高的切损、高的曲度和产生大块的擦伤。所以，多线切割机的碳化硅，粒度必须比较窄，而且细粒和粗粒都应该尽可能的少。

碳化硅的粒现：硅片切割用的碳化硅应该是接近球状，但是有很多棱角的。这些凸起的棱角相当于刀刃，这种形态可以用圆形度来表述。碳化硅在循环使用后(包括在线回收和离线)，减少了棱角，减低了切割能力;切割硅片表面会越来越粗糙，导致比较高的TTV、线痕等异常。

颗粒韧性：好的碳化硅块料决定了碳化硅微粉的韧性、硬度，在在参与切割过程的的破损率越低，消耗越小;

3. 切割液

太阳能级切割液是聚乙二醇(PEG)和复配组分混合而成，目前PEG仍是多线切割用切割液的主要成分。聚乙二醇(PEG)为低毒无刺激性聚合物,是由环氧乙烷与水或乙二醇为原料通过逐步加成反应而生成，其原材料主要来源于石油制品。

PEG主要性能：无毒、无刺激性，具有良好的水溶性，并与许多有机物组份有良好的相溶性。具有优良的润滑性、保湿性、分散性、粘接剂、抗静电剂及柔软剂等。用于硅片切割的切割液中聚乙二醇(PEG)的平均分子量通常为200-400，这一级别的PEG具有适宜的粘度指标，既有良好的流动性，又对碳化硅微粉具有良好的分散稳定性能，带砂能力强。

液体的密度：由于承载磨料的液体密度越大，其与磨料颗粒的混合性能就越强，所以在选择砂浆的主要液体时，主要选择液体密度高于1.0g/cm3的液体。

液体的挥发性：在线切割工艺中，切割瞬间散发出的热量较大，如果液体的沸点较低(或挥发度较高)，则切割过程损耗较大，需要不断补充液体，难以保证切割出的产品质量。

液体的粘度：砂浆中液体必须具有高于水的粘度，这既可以保证磨料微粉的悬浮效果、又可以保证液体在线锯上的适度附着，增强砂浆的热传导效率。

表面张力：液体的表面张力越低，在固体表面的铺展性越好。这一性能决定了砂浆在线锯及硅晶体表面的附着量。

切割液粘度与温度的关系：液体的粘度来自分子引力，温度升高，分子间的距离加大，分子引力减小，内摩擦减弱，粘度就降低。温度在17~30℃变化时，砂浆粘度随温度的变化呈线性关系。可近似认为降温时，每降低1 ℃，砂浆粘度提高10.0mpa.s;升温时，每升高1 ℃，砂浆粘度降低10.5mpa.s。

水分对切割液(砂浆)的影响：如果砂浆里面混入了水分, 水分子为强极性分子，H2O更容易和PEG之间形成氢键，在PEG量一定的情况下,如果氢键部分被H2O占据,那么SiC吸附的量就减小了,引起砂子悬浮能力不足而大量沉降，从而影响切割过程中的稳定性和硅片的质量，因而如何防止水进入砂浆成为总多切片企业的关键控制点。

原标题：太阳能电池片科普系列—切片篇