硅片切片作为硅片加工工艺流程的关键工序，其加工效率和加工质量直接关系到整个硅片生产的全局。
1.切片工艺技术的原则要求
1）切割精度高、表面平行度高和厚度误差小。
2）断面完整性好，消除拉丝、刀痕和微裂纹。
3）提高成品率，缩小钢丝切缝，降低原材料损耗。
4）提高切割速度，实现自动化切割。
2.切割工艺的六项要素
切割工艺的六项要素是：切割液的粘度、碳化硅微粉的粒形及粒度、砂浆的流量、钢线的速度、张力及工件的进给速度。
（1）切割液的粘度。在整个切割过程中，碳化硅微粉悬浮在切割液上。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，因而对砂浆的粘度要求也不同。例如：瑞士线切割机要求线切割的粘度不低于55Pa·s，而日本小松NTC线切割机要求22～25Pa·s；日本安永线切割机则低至18Pa·s。只有符合机器要求的切割标准粘度，才能在切割的过程中，保证碳化硅微粉均匀悬浮分布，以及砂浆稳定地通过管道随钢线进入切割区。
由于带着砂浆的钢线在切割硅料过程中，会因为摩擦产生高温，所以切割液的粘度又对冷却起着重要的作用。如果粘度不达标，就会导致切割液的流动性差，不能将切割温度降下来，造成灼伤硅片或出现断线。
切割液与碳化硅粉的配比要达到机械要求，NTC要求250，提高效率及成品率。
（2）碳化硅微粉的粒形及粒度。这是影响硅片表面粗糙度和切割能力的关键。
（3）砂浆的流量。由砂浆泵将砂浆从贮料箱中打到喷嘴，再由喷嘴喷到钢线上，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，机器报警。
（4）钢线的速度。线切割机可以根据用户的要求进行单向或双向走线。两种情况对线速的要求不同。
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。现在单向走线的越来越少，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2～3s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0.2s后再慢慢反向加速到规定的速度，再沿反方向慢慢低到零点，周期性地进行。在双向切割的过程中，切割机的切割能力在一定的范围内，随着钢线速度的提高而提高；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，就会出现线痕片或断线；反之，如果超过砂浆的切割能力，就会导致砂浆流量跟不上，从而出现厚薄片或线痕片。
（5）钢线的张力。这是硅片切割工艺中核心要素之一。张力控制不好，是产生线痕片、崩边，甚至短线的重要原因。
1）张力过小，会导致钢线弯曲度增大，带砂能力下降，切割能力降低，出现线痕片。
2）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，并且断线的几率增大。
3）如果切到胶条时，有时因为使用张力时间过长，引起偏离零点的变化，出现崩边等情况。
一般MB、NTC等线切割机的张力，控制在送线和收线时相差不到1，只有安永的相差7.5。
（6）工件的进给速度。它与钢线速度、砂浆的切割能力、工件形状在进给的不同位置等有关。工件的进给速度是最没有定量的一个要素，控制不好，会直接影响切割质量及成品率。
硅片线切割机的操作，是一个经验大于技术流程和标准的精细活，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。
3.重要工艺参数 钢线速度、钢线张紧力两个工艺参数是多线切割极为重要的工艺参数。这两个参数都与钢线振动有关。钢线振动影响的因素很多，有切割线张紧力、走丝速度、磨粒形状、磨料的射入角度等。目前钢线振动的研究，主要集中在建立钢线的动力学方程，求出单个脉冲激励下系统的脉冲响应函数，从而求出多个脉冲激励下系统的脉冲响应函数。此研究方法主要考虑了钢线速度、钢线张紧力两个工艺参数，其他暂未考虑，因此还不完善。
4.切片数量计算
理论分析切割过程主要涉及槽距和理论切割数量两个方面，槽距的计算公式为
D=dw+ds+T+f （7-1）(www.xing528.com)
式中 D———槽距；
dw———钢线直径；
ds———金钢砂直径；
T———硅片厚度；
f———游移量。
用单位质量单晶的有效长度L除以槽距D，就得到了理论切片数量N，即
N=L/D （7-2）
5.工艺分析 通过采集和分析游离磨料线切割加工过程中钢线的振动信号，并且观测硅片锯切的加工精度和质量，分析钢线走丝速度、工件进给速度、钢线初始张紧力、切割液浓度、磨料粒度和硅棒直径等工艺参数，对钢线振动、加工出硅片的表面粗糙度和表面形貌的影响规律，得出以下主要结论：
（1）通过分析建立的钢线振动的数学模型可知，对于游离磨料线切割，钢线切割加工一般不会发生失稳现象。钢线的走丝速度越快，钢线的振动越大；钢线的线密度很小，而加工过程中张紧力很大，以至临界速度很高；钢线的初始张紧力越大，钢线的振动越小，钢线振动的功率谱也越小。
（2）钢线的走丝速度是影响钢线振动和加工出硅片的表面粗糙度和切割精度的重要因素。过小的钢线走丝速度，会使钢线的振动和加工出硅片的表面粗糙度值增大；合适的钢线走丝速度，有利于减缓钢线的振动，使加工出的硅片的表面粗糙度值和总体厚度变化（TIV）减小，表面组织也明显细化。
（3）工件的进给速度越大，钢线的振动越大，使加工出的硅片的表面粗糙度值和TTV加大。
（4）钢线的初始张紧力是影响钢线振动和加工出硅片的表面粗糙度和TTV的重要因素。钢线初始张紧力的变化与加工出硅片的表面粗糙度和切割精度密切相关。钢线的初始张紧力越大，加工过程中钢线的振动越小，加工出硅片的表面粗糙度值越小，TTV越小。
（5）切割液的浓度越大，加工过程中被钢线带入到加工区域的磨料越多，钢线的振动和加工出硅片的表面粗糙度值和TTV越小。
（6）磨粒的粒度越小，加工过程中被钢线带入到加工区域的磨料越多，加工出硅片的表面粗糙度值和TTV越小。
（7）游离磨料线切割加工的硅棒的直径越大，使钢线与工件的接触长度增长，这就使得经钢线带入到加工区域参与工件切削的磨料数量增多，相应地磨料对钢线的作用力会越大，使钢线的振动加剧，从而使加工出硅片的表面粗糙度值和TTV增大。
（8）切割工艺参数影响。切割工艺中的各种参数，对硅片的规格和质量都有不同程度的影响。
1）钢线对硅片的影响。随着切割过程的进行，钢线会不断地变细，从而槽距发生变化，影响加工硅片的厚度，导致成品率下降。通过工作台进给的方式，可以对槽距进行补偿。
另外，钢线外包一层铜，在切割的过程中会将重金属杂质引入到硅片的表面（ppb-ppm级别），由于离子键合作用，重金属杂质很难被去除，从而形成复合中心，影响到太阳电池转换效率。可用改良RCA清洗法，并加入适量的活性剂，提高硅片表面金属和颗粒的去除率。
2）金刚砂对切割过程的影响。砂浆在切割过程中起主要作用。砂浆是被往复运动的钢线带到切割区的。被带入的砂浆量的多少，以及切割速度的高低决定硅片的切割质量。不同砂浆供给条件会对硅片质量造成不同程度的影响。通过改变砂浆喷嘴与钢线之间的角度，可以形成两种不同的砂浆供给方式，即形成水平薄膜层与未形成水平薄膜层。在形成水平薄膜层的情况下，钢线的砂浆携带量远大于未形成水平薄膜层的携带量，所以有水平薄膜层情况下的切割质量，要比未形成水平薄膜层的情况要好。在钢线间距小于1mm的情况下，因液体表面张力的存在，比较容易形成水平的砂浆薄膜。在形成水平砂浆薄膜的情况下，钢线的砂浆携带量远大于未形成砂浆薄膜的砂浆携带量。在切割区边缘，形成一个砂浆的贮存区。这个贮存区可以有效地向钢线供应砂浆，保证砂浆供应持续稳定。
砂浆的作用非常重要，在切割中起主要作用。砂浆是被往复运动的钢线带到切割区的，被带入的砂浆量的多少决定切割质量，在砂浆形成水平薄膜的切断条件下，切片的效率与质量比较好。
线切割机的三大耗材是切割液、碳化硅、钢线。
6.多线切割存在的问题 碳化硅颗粒的形状直接关系到硅片的切割效率和成品率。目前检验碳化硅的方法大多采用日本标准，即电阻法（库尔特分析仪、欧美克粒度仪）测量碳化硅粒径。但由于电阻法早先开发时，用于圆体细胞检测计数，所以测量不规则的碳化硅有些牵强；另外电阻法测量的是碳化硅颗粒的宽度值，而游离的碳化硅颗粒自由旋转，宽边一侧几乎不接触切割面。圆度高，棱角少的碳化硅颗粒磨削效率极低，现在很多碳化硅企业掺回收砂，回收砂掺多了切割效率自然就低了。这一行业内还没有国家标准。
7.晶硅切割液的生产 辽宁奥克化学股份有限公司生产晶硅切割液。采用无规聚合方式生产，并采用防沉螯合类添加剂制成无水水溶性切割液，采用了自主创新的窄分布乙基氧化催化剂和独特性的乙氧基化循环系统及DCS控制技术，生产出的切割液具有质量稳定、分子量分布窄和有效成分含量高等特点，可替代进口产品。
晶硅切割液是以聚乙二醇为主体，添加多种助剂复配而成。它具有适宜的粘度指标，浸润性好，排屑能力强，有良好的流动性和热传导性，对碳化硅微粉具有良好的高悬浮、高润滑、高分散的特性，能够满足整个切割过程对切割液的质量要求和技术标准。
晶硅切割液是目前光伏产业链上硅片制作环节使用的必需耗材之一。整个晶硅切割液行业的发展与晶硅切片行业的发展，乃至与整个光伏产业的发展均关系密切。
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