毕业设计（论文）开题报告-砂浆更换模型的建立及更换工艺的确定.doc

河南科技大学毕业设计(论文)开题报告
(学生填表)
院系:材料科学与工程 2010年 3 月6 日
课题名称
砂浆更换模型的建立及更换工艺的确定
学生姓名
刘亚飞
专业班级
非金材062
课题类型
论文
指导教师
刘帆、郑丽娜
职称
主管、教授
课题来源
科研、生产
设计(或研究)的依据与意义
太阳能作为一种可再生的新能源,因其节能和环保的效果,越来越引起人们的关注。最近几年,随着光伏行业的迅速发展及竞争的日趋激烈,原材料价格不断上涨,同时,太阳能电池及半导体器件制造对硅片表面质量的要求越来越高,因此研究先进工艺和技术特性来降低硅片制造成本、节约原材料、提高生产效率已成为该领域目前关注的焦点。
硅片是晶体硅光伏电池技术中最昂贵的部分,在太阳能电池的成本中几乎占了60%[1],而硅片切割是硅片加工工艺流程的关键工序,切割过程是造成硅片表观缺陷、应力、破损和机械损伤的最主要工序[2],对太阳能电池性能有很大影响,其加工效率和加工质量直接关系到整个硅片生产的全局,影响到整个产业链的后续生产。因此研究先进的切割工艺,降低这部分的制造成本、提高硅片的成品率,对于提高太阳能对传统能源的竞争力至关重要,对光伏行业的发展有重要的指导意义。
目前企业用到的切割设备有HCT、NTC和MB等型号的线切机,其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组成的砂浆送到切割区,在钢线的高速运转中与压在线网上的硅棒连续发生摩擦完成切割的过程。
砂浆主要由绿Sic和聚乙二醇悬浮液组成。在整个切割过程,钢线作为载体,起主要切削作用的是砂浆中的SiC颗粒,SiC的特性及磨削变化会直接影响到砂浆的
切割效率及硅片的切割质量。在线切割机的切割过程中,悬浮液夹裹着碳化硅磨料喷落在细钢线组成的线网上,钢线的高速运动促使悬浮液携带着带有棱角的碳化硅颗粒以不断滚动的方式进入切割区,从而产生很强切削能力[3]。由于在线切割过程中,大量硅粉混进砂浆里,附着并包围在研磨砂上,使砂浆中的SiC在切割前沿材料表面上打滑,切削能力减弱,而一次切割后的砂浆废液里90%以上的SiC仍未充分利用[4]。同时,碳化硅颗粒在切割过程中磨损破碎,粒径变小,切割能力减弱,这也降低了砂浆的切割效率。
考虑到砂浆中硅粉包裹碳化硅颗粒影响到其切割能力,及碳化硅本身破碎变小切割能力降低这两个因素,每次切割后需要更换大量砂浆,以期降低砂浆中硅粉含量、补偿砂浆的切割能力。目前,公司内的更换方式为:砂浆在每切过一刀后,抽出1/3旧砂浆,再补入1/3新砂浆,混合搅拌均匀后使用,砂浆在使用至第4刀后全部报废。但这种砂浆更换工艺还不成熟,仅仅依靠经验方式来进行判断,砂浆中硅粉含量也因为硅棒长度的变化而不同,单纯的更换相同的砂浆量显得不合适。如何更换砂浆既能保持砂浆的切削效果又不浪费有切割能力的砂浆,节约成本,,使得砂浆更换工艺更有依据可言,这是一个需要迫切解决的问题。
砂浆更换工艺影响到硅片的切割质量、成品率及生产成本,因此本设计就是通过建立砂浆的更换模型,控制砂浆中硅粉的含量,合理的更换砂浆,达到既能使砂浆有切割能力,不会对硅片质量造成影响,又能最大限度的使用有切割能力的砂浆,节约成本的目的。
2. 国内外同类设计(或同类研究)的概况综述
游离磨粒多