引言

目前，太陽(yáng)能光伏電池的主要材料為硅基材料，硅基光伏電池占世界光伏電池的85％以上。晶體硅片作為太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的前端產(chǎn)品，在整個(gè)光伏產(chǎn)業(yè)鏈占據(jù)重要地位。多線切割分為砂漿線切割和金剛石線切割兩種，前者是目前硅片生產(chǎn)的主要方式，其利用碳化硅（SiC）和切削液（PEG）攪拌混合而成的砂漿，在鋼線和硅棒的壓力下，使硅棒表面產(chǎn)生塑性變形和裂紋，形成切割[1]。隨著光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)硅片質(zhì)量要求更高，對(duì)線切割的研究必將越來(lái)越深入。

本文主要從砂漿線切割的模型和原理，張力控制系統(tǒng)類型和發(fā)展方向，影響砂漿中性能的因素，及控制措施；砂漿回收再利用等方面進(jìn)行了闡述，以期推進(jìn)砂漿線切割技術(shù)的深入研究，指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。

1切割機(jī)理研究

在砂漿線切割硅棒過程中，碳化硅顆粒在硅棒和鋼線之間進(jìn)行“滾動(dòng)-壓痕”作用，實(shí)現(xiàn)材料的去除[2]。舒繼千等[3]對(duì)切割機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)闡述，包括單顆粒滾動(dòng)-壓痕模型、多顆粒壓痕效應(yīng)模型及彈性-流體效應(yīng)模型。將瑜等人[4]對(duì)單顆粒模型的切割力進(jìn)行模擬計(jì)算，見圖1。由圖得出法向切割力N的計(jì)算公式

（1）式中：ε為最大切割深度；a為接觸長(zhǎng)度；υ為泊松比；E為楊氏彈性模量；ζ=z/a，ρ=r/a；μ為摩擦系數(shù)，其它都是常數(shù)。

    (2)

(3)

切向切割力可以通過法相切割力計(jì)算到：

(4)式中：β=cosθ無(wú)量綱系數(shù)。

圖1單顆粒碳化硅受力示意圖

同時(shí)，利用有限元軟件模擬不同切割線速和進(jìn)給對(duì)應(yīng)力和應(yīng)變的影響，得出切割進(jìn)給與切割區(qū)最大應(yīng)力和最大應(yīng)變均是反比關(guān)系；切割線速與切割區(qū)最大應(yīng)力和最大應(yīng)變均是正比關(guān)系。