[发明专利]用于切割太阳能电池硅片的钢线的深冷处理方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及金属热处理，具体涉及一种用于切割太阳能电池硅片的钢线的热处理方法。

背景技术

太阳能电池也称为光伏电池，是一种通过光电效应直接把光能转化为电能的装置。硅片是太阳能电池的核心部件，也是太阳能电池中最昂贵的部件，因此，降低硅片的制造成本是控制太阳能电池成本最有效的手段之一。

硅片的制造工序主要包括制造硅块和利用硅块切割硅片两个工序，制造硅块是将多晶硅或单晶硅原料经过多个提纯工艺处理后得到纯度符合光伏电池要求的硅块的工艺过程，然后再切割硅块得到硅片。制造硅块和切割硅片占据了硅片制造成本的绝大部分。

现有技术中，一般使用钢线作为切割线切割硅块得到硅片，硅片切片的加工效率和硅片的加工质量直接是影响硅片切割成本的两个重要因素，而且也决定了整个硅片生产的全局。上述两个因素都与钢线的质量密切相关，主要原因如下：提高切割速度，可以提高硅片的加工效率，但是更高的切割速度意味着硅块与钢线之间更大的摩擦力，因此对于钢线的强度和耐磨性都提出了较高的要求。硅片的加工质量也受钢线的质量所影响，如果钢线经常断裂，显然会影响硅片的加工质量。此外，钢线直径的大小还是影响硅片成本的一个重要因素，当减小钢线直径时，可以减少硅块的截口损失，即可以在同样长度的硅块中切割出更多的硅片，从而降低硅片的单位切割成本，但减小钢线直径时对钢线的强度和耐磨性也提出了更高的要求。

现有技术中，钢线的材质主要是高速钢，常用的热处理方法是淬火+高温回火工艺，淬火的过程中，钢线中的奥氏体组织转变为具有更高强度和耐磨性的马氏体组织，高温回火用于消除淬火时产生的内应力和生成具有更高耐磨性的碳化物。但是，由于马氏体的完全转变温度较低，在-190°左右，因此现有的热处理方法处理后的钢线的强度和耐磨性都受到了较大的限制。

发明内容

本发明解决的技术问题在于，提供一种用于切割太阳能电池硅片的钢线的深冷处理方法，与现有技术相比，经过深冷处理后的钢线可以提高使用寿命。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种用于切割太阳能电池硅片的钢线的深冷处理方法，包括步骤：

包括：

a)将钢线从第一环境温度降至-192℃～-196℃进行第一次保温；

b)将第一次保温后的钢线升温至100℃～120℃进行第二次保温；

c)将第二次保温后的钢线降温至-192℃～-196℃进行第三次保温；

d)将第三次保温后的钢线升温至室温。

优选的，所述步骤a)中第一环境温度为16℃～32℃。

优选的，所述步骤a)中的第一次保温时间优选为0.5h～2.5h。

优选的，所述步骤a)中的降温速率为0.4℃/min～1.0℃/min。

优选的，所述步骤b)中的升温速度为0.4℃/min～1.0℃/min。

优选的，所述步骤b)中的第二次保温时间为20min～1h。

优选的，所述步骤c)中的降温速度为0.4℃/min～1.0℃/min

优选的，所述步骤c)中的第三次保温时间优选为0.5h～2.5h。

优选的，所述步骤d)中的升温速度为0.4℃/min～1.0℃/min。

本发明还提供一种在上述深冷处理方法中使用的深冷处理装置，其特征在于，包括：

密闭的工件仓，与所述密闭的工件仓连接的液氮供入装置、控温系统和真空系统；

在所述密闭的工件仓内安装有钢线收线装置和钢线放线装置。

本发明提供一种用于切割太阳能电池硅片的钢线的深冷处理方法，本发明对切割硅片的钢线依次进行两次深冷保温处理，在深冷保温处理的过程中，钢线中的残余奥氏体在低温下会部分转变为马氏体组织。在奥氏体组织转变为马氏体组织的过程中，会减少组织缺陷和应力集中，从而提高钢的强度、冲击韧性和耐磨性。另外，对于其余残余奥氏体组织，在深冷处理过程中，会由原来的块状形状改变为膜状分布在马氏体边界，当钢线在切割硅片的过程中承受外力时，膜状的奥氏体可以松弛马氏体边界的应力集中，从而提高钢线的韧性。实验结果表明，经过深冷处理后的钢线的使用寿命得到了明显的提高。

附图说明

图1为本发明提供的钢线深冷处理装置的一种实施方式的侧视剖面图；

图2为图1所示的钢线深冷处理装置的俯视剖面图。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明提供一种用于切割硅片的钢线的热处理方法，包括步骤：