新本文档新本文档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网上的工件连续发生摩擦完成切割的过程在整个切割过程中，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1、切割液的粘度是碳化硅微粉悬浮的重要保证由于不同的机器开发设计的系统思维不同，因而对砂浆的粘度也不同，即要求切割液的粘度也有不同例如瑞士线切割机要求切割液的粘度不低于55，而 NTC 要求 22-25，安永则低至 18只有符合机器要求的切割标准的粘度，才能在切割的过程中保证碳化硅微粉的均匀悬浮分布以及砂浆稳定地通过砂浆管道随钢线进入切割区2、由于带着砂浆的钢线在切割硅料的过程中，会因为摩擦发生高温，所以切割液的粘度又对冷却起着重要作用如果粘度不达标，就会导致液的流动性差，不能将温度降下来而造成灼伤片或者出现断线，因此切割液的粘度又确保了整个过程的温度控制。
二、碳化硅微粉的粒型及粒度太阳能硅片的切割其实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，切出来的硅片表明就会光洁度很好；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（如 NTC 机器要求 250左右）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、甚至是机器报警五、钢线的速度由于线切割机可以根据用户的要求进行单向走线和双向走线，因而两种情况下对线速的要求也不同单向走线时，钢线始终保持一个速度运行（MB 和 HCT 可以根据切割情况在不同时间作出手动调整） ，这样相对来说比较容易控制目前单向走线的操作越来越少，仅限于 MB 和 HCT 机器。
双向走线时，钢线速度开始由零点沿一个方向用 2-3 秒的时间加速到规定速度，运行一段时间后，再沿原方向慢慢降低到零点，在零点停顿 0.2 秒后再慢慢地反向加速到规定的速度，再沿反方向慢慢降低到零点的周期切割过程在双向切割的过程中，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目前 MB 的平均线速可以达到 13 米/秒，NTC 达 10.5-11 米/秒六、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1、钢线的张力过小，将会导致钢线弯曲度增大，带砂能力下降，切割能力降低从而出现线痕片等2、钢线张力过大，悬浮在钢线上的碳化硅微粉就会难以进入锯缝，切割效率降低，出现线痕片等，并且断线的几率很大3、如果当切到胶条的时候，有时候会因为张力使用时间过长引起偏离零点的变化，出现崩边等情况MB、NTC 等线切割机一般的张力控制在送线和收线相差不到 1，只有安永的相差 7.5。
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总之，太阳能硅片线切割机的操作，是一个经验大于技术流程与标准的精细活只有在实际操作中，不断总结与探讨，才能对机器的驾驭游刃有余硅片切割是太阳能光伏电池制造工艺中的关键部分该工艺用于处理单晶硅或者多晶硅的固体硅锭线锯首先把硅锭切成方块，然后切成很薄的硅片（图 1） 这些硅片就是制造光伏电池的基板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本文将对硅片切片工艺、制造业的挑战和新一代线锯技术如何降低切片成本做一个概述 1. 线锯的发展史第一台实用的光伏切片机台诞生于 1980 年代，它源于Charles Hauser 博士前沿性的研究和工作Charles Hauser 博士是瑞士 HCT 切片系统的创办人，也就是现在的应用材料公司精确硅片处理系统事业部(PWS)的前身这些机台使用切割线配以研磨浆来完成切割动作。
今天，主流的用于硅锭和硅片切割的机台的基本结构仍然源于 Charles Hauser 博士最初的机台，不过在处理载荷和切割速度上已经有了显着的提高2. 切割工艺现代线锯的核心是在研磨浆配合下用于完成切割动作的超细高强度切割线最多可达 1000 条切割线相互平行的缠绕在导线轮上形成一个水平的切割线“网“马达驱动导线轮使整个切割线网以每秒 5 到 25 米的速度移动切割线的速度、直线运动或来回运动都会在整个切割过程中根据硅锭的形状进行调整在切割线运动过程中，喷嘴会持续向切割线喷射含有悬浮碳化硅颗粒的研磨浆 图 2. 硅块通过切割线组成的切割网硅块被固定于切割台上，通常一次 4 块切割台垂直通过运动的切割线组成的切割网，使硅块被切割成硅片（图 2） 切割原理看似非常简单，但是实际操作过程中有很多挑战线锯必须精确平衡和控制切割线直径、切割速度和总的切割面积，从而在硅片不破碎的情况下，取得一致的硅片厚度，并缩短切割时间3. 减少硅料消耗对于以硅片为基底的光伏电池来说，晶体硅(c-Si)原料和切割成本在电池总成本中占据了最大的部分光伏电池生产商可以通过在切片过程中节约硅原料来降低成本降低截口损失可以达到这个效果，截口损失主要和切割线直径有关，是切割过程本身所产生的原料损失。
切割线直径已经从原来的 180-160μm 降低到了目前普遍使用的 140-100μm 降低切割线直径还可以在同样的硅块长度下切割出更多的硅片，提升机台产量让硅片变得更薄同样可以减少硅原料消耗在过去的十多年中，光伏硅片的厚度从原来的 330μm 降低到现在普遍的 180-220μm 范围内这个趋势还将继续，硅片厚度将变成 100μm. 减少硅片厚度带来的效益是惊人的，从 330μm 到 130μm，光伏电池制造商最多可以降低总体硅原料消耗量多达 60%4. 制造业的挑战在硅片切割工艺中我们需要面对多项挑战，主要聚焦于线锯的生产力，也就是单位时间内生产的硅片数量生产力取决于以下几个因素：1) 切割线直径——更细的切割线意味着更低的截口损失，也就是说同一个硅块可以生产更多的硅片,然而，切割线更细更容易断裂2) 荷载——每次切割的总面积，等于硅片面积 X 每次切割的硅块数量 X 每个硅块所切割成的硅片数量 3) 切割速度——切割台通过切割线组成的切割网的速度，这在很大程度上取决于切割线运动速度，马达功率和切割线拉力4) 易于维护性——线锯在切割之间需要更换切割线和研磨浆，维护的速度越快，总体的生产力就越高。
生产商必须平衡这些相关的因素使生产力达到最大化更高的切割速度和更大的荷载将会加大切割切割线的拉力，增加切割线断裂的风险由于同一硅块上所有硅片是同时被切割的，只要有一条切割线断裂，所有部分切割的硅片都不得不丢弃然而，使用更粗更牢固的切割线也并不可取，这会减少每次切割所生产的硅片数量，并增加硅原料的消耗量硅片厚度也是影响生产力的一个因素，因为它关系到每个硅块所生产出的硅片数量超薄的硅片给线锯技术提出了额外的挑战，因为其生产过程要困难得多除了硅片的机械脆性以外，如果线锯工艺没有精密控制，细微的裂纹和弯曲都会对产品良率产生负面影响超薄硅片线锯系统必须可以对工艺线性、切割线速度和压力、以及切割冷却液进行精密控制 无论硅片的厚薄，晶体硅光伏电池制造商都对硅片的质量提出了极高的要求硅片不能有表面损伤（细微裂纹、线锯印记） ，形貌缺陷（弯曲、凹凸、厚薄不均）要最小化，对额外后端处理如抛光等的要求也要降到最低5. 新一代线锯产品为了满足市场对于更低成本和更高生产力的要求，新一代线锯必须提升切割速度，使用更长的硅块从而提高切割荷载更细的切割线和更薄的硅片都提升了生产力，同时，先进的工艺控制可以管理切割线拉力以此保持切割线的牢固性。
使用不止一组切割线是在保持速度的前提下提高机台产量的一个创新方法应用材料公司最新的 MaxEdge 系统(图 3)采用了独特的两组独立控制的切割组件(图 4)MaxEdge 是业界第一个专门设计使用细切割线的线锯系统 ，最低可达到 80μm相对于业界领先的应用材料公司 HCT B5 线锯系统，这些改进减少了硅料损失使产量提高多达 50% 更高生产力的线锯系统在同样的硅片产量下可以减少机台数量因此，制造商可以大幅降低设备、操作人员和维护的成本降低硅片的消耗量也就是直接降低了太阳能电力的每瓦成本MaxEdge 系统结合了更细的切割线和更薄的硅片，提升了线锯技术，有望于 2011 年以前使太阳能电力的每瓦成本降低 0.18 美元图 5，注意：该图表的前提是太阳能电池效率保持不变；硅原料成本为 55 美元/公斤).前面已经谈到，维护方便与否对总体生产力有着很大的影响MaxEdge 系统的机械布局在设计上考虑到了维护的方便，使切割线替换和研磨浆喷头清洗等普通维护工作能够非常容易和快速地进行应用材料公司副总裁、精确硅片切割系统事业部总经理Stefan Schneeberger 先生表示：“同业界领先的应用材料公司 HCT B5 系统相比，MaxEdge 系统提高了硅片产量并降低了运营成本，使我们实现了对业界最佳线锯产品的超越。
MaxEdge 系统结合了我们锯产品上 25 年的创新历史和来自客户的重要反馈硅片是晶体硅光伏电池制造中最昂贵的部分，降低硅片制造成本对于太阳能电力达到电网平价至关重要 ” 6. 线锯产品市场硅片供应商和希望自己控制切片工艺的整合晶体硅光伏组件生产商都需要使用线锯设备单晶硅和多晶硅光伏技术都需要使用到它大多数光伏线锯设备是硅片供应商购买的他们一般生长硅锭或者硅块、将硅原料切割处理成硅片，最终销售给光伏电池制造商用于制造电池业界最成功的应用材料公司 HCT B5 线锯系统的装机量超过 500 台，是光伏切片领域名副其实的标杆产品 7. 结论在光伏领域，线锯技术的进步缩小了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目前，原材料几乎占了晶体硅太阳能电池成本的三分之一，因此，线锯技术对于降低太阳能每瓦成本并最终促使其达到电网平价起到了至关重要的作用最新最先进的线锯技术带来了很多创新，提高了生产力并通过更薄的硅片减少了硅材料的消耗由于近几年来中国的太阳能硅片切割行业异常火爆，2008 年日本的另一个太阳能硅片多线切割机品牌--安永，也开始在国内崭露头脚，并且大打节省成本牌，鼓吹技术有多优越，多先进。
但是，从国内用户的使用效果来看，和 NTC 以及瑞士的 MB 和 HCT 比，安永在中国确实存在着明显水土不服的情况 因为在中国多线切割机最早是用在半导体的切割中，故那时只有瑞士的 MB 和 HCT，由于瑞士线切割机的系统思维特别强调动力与环保，从而使得这类机器在切割过程中对砂浆粘度的要求比较高，最直接的体现就是要用油性的切割液，体现在切割液的原材料上就是必须用聚乙二醇，否则，机器的动力就会形成多余的浪费。