金【jīn】刚【gāng】线已经成为2017年中【zhōng】国光【guāng】伏产业年度关键词之一了。不【bú】管单【dān】晶还是多晶，仿佛不用金刚线就要被淘汰。在金刚线改造中，出现了两种技术方案，以隆基为代表的专用机路线和以协鑫为代表的改造机路线。
据了解，铸【zhù】锭【dìng】、切片约占组件成本的21.6%，而传统的【de】砂浆【jiāng】切割约造成【chéng】45%的【de】硅【guī】料【liào】浪费，因此【cǐ】，发展【zhǎn】新型切片技术、降【jiàng】低切片成本是实【shí】现光伏电力平【píng】价上网的重【chóng】要环节之一，也【yě】是【shì】在价格下降的必然趋势【shì】中寻求新的利润空间所在。
早在2009年前后【hòu】，金刚线切割硅片的研究率先在日【rì】本取得应用，近年【nián】来，随着工艺、使用【yòng】效【xiào】率的提升以及各方面成【chéng】本的【de】综合【hé】助推下，金刚线切割【gē】的优势【shì】首先在单晶领域爆发【fā】；而金刚线切【qiē】割技【jì】术在多晶【jīng】领【lǐng】域的运用【yòng】，一直受【shòu】限于电池绒面制作的【de】困难，未能得到大范【fàn】围推广，直到今年，随着干【gàn】法/湿法黑硅【guī】技术的逐【zhú】渐【jiàn】成熟【shú】稳【wěn】定以【yǐ】及【jí】新型添加【jiā】剂的突破，金刚【gāng】线切割多晶的量产推广开始【shǐ】呈现井喷式发展。
据悉，保【bǎo】利协鑫截【jié】止到11月份【fèn】已经有90%产【chǎn】能采用金刚【gāng】线【xiàn】切【qiē】割,预计12月份全部【bù】替换为金刚线【xiàn】切割，而英利集团年底也将全部【bù】采【cǎi】用金刚线切割。业内【nèi】人士【shì】预测，明年上半年，行业将全部切【qiē】换为金【jīn】刚线【xiàn】切割。
金刚【gāng】线切【qiē】割和砂【shā】浆切割【gē】的基【jī】本区别在于，金刚线切割【gē】是【shì】切削加工，即将金刚石采【cǎi】用粘【zhān】接【jiē】和电镀的方式固定在直拉钢线上进行高速往返切削【xuē】，而砂浆切割是“滚动【dòng】-嵌【qiàn】入”切割，靠悬浮液的悬浮碳【tàn】化硅通过线网的带动，进【jìn】行磨削切【qiē】割。
图一砂浆切割示意图
图二金刚线切割示意图
与传统的【de】砂浆切割【gē】技术相比，金【jīn】刚线切割具有切【qiē】割效率高、材【cái】料损耗少、环境污染小、产品质量【liàng】高等优势。
同【tóng】时，每一次新技术的【de】推广必然伴随着相关设备的研【yán】发【fā】和进步【bù】，金刚线【xiàn】切割在2014年起开始进入发展的黄金期，国外的砂浆【jiāng】切割设备【bèi】生产商从2013年开始纷纷推【tuī】出砂浆【jiāng】金【jīn】刚线【xiàn】两用机【jī】、金刚线专【zhuān】机设备，同时国【guó】内的【de】设备生产商也从未【wèi】停止砂浆切片【piàn】机的金刚线切割改造和【hé】金【jīn】刚线专【zhuān】机【jī】设备的研究。
砂浆机改造——投资成本仅为设备价值的十分之一
据了解【jiě】，目前国内共有【yǒu】8000多台砂浆切片机，一旦将来全【quán】面【miàn】转为金刚线【xiàn】切割，这么多重【chóng】资产将面临报废的风险。因【yīn】此，国内【nèi】主流【liú】切片【piàn】企业纷【fēn】纷开始【shǐ】研【yán】究砂浆机改造工程【chéng】。
作为全球硅【guī】片【piàn】产能最大的企业【yè】，保利协鑫在金刚线切多晶【jīng】硅片【piàn】、砂【shā】浆切片机改造等领域【yù】处【chù】于【yú】行业领先位置。据保利协鑫副【fù】总裁吕锦标【biāo】介绍，协【xié】鑫旗下【xià】MB271机【jī】台和B5机台共有1200多台，其【qí】中B5机【jī】台200多【duō】台，MB271机台于【yú】今年八月底已全【quán】部改造完成，B5机台预计年底可全部改【gǎi】完【wán】。
此前，保利【lì】协鑫【xīn】切片事业部副总【zǒng】裁刘建平在参【cān】加“金刚【gāng】线硅片切割及电池全【quán】产业链【liàn】技术研【yán】讨会”时，详细介绍【shào】了协鑫【xīn】切片事业部在金刚线切片上的探索。他表示，协鑫MB271改造项目从2013年【nián】立案启动至2016年，历时三年，共经历四轮【lún】改【gǎi】造，最终【zhōng】改造成【chéng】功，并在多次【cì】优化改【gǎi】进和可靠性测【cè】试后，于【yú】今年【nián】春节前后【hòu】启动大规模改造【zào】。
刘建平介绍到，导轮【lún】轴间距【jù】和切【qiē】割线速【sù】度是金刚线切割的【de】两项重要【yào】数据，轴间【jiān】距越大，切割【gē】质量【liàng】越差，而线速【sù】度越大则切【qiē】割力越强。所以改造的【de】主【zhǔ】要方向是降低轴间距和【hé】增【zēng】加线【xiàn】速度，另外还有改变切割【gē】机头结构及受力方式，改【gǎi】变进给驱动方式；优化【huà】控【kòng】制系统程序；减小【xiǎo】导轮直径及长度，轻【qīng】量化【huà】，高强度化；优【yōu】化张力系统；更【gèng】改冷却液循环系统，优化喷嘴结构【gòu】增加导流供能等。
在成【chéng】功改【gǎi】造MB271机台后，刘建平又开【kāi】始对基本已被“判【pàn】死刑【xíng】”的【de】B5机台发起新一【yī】轮改造，并于近日一【yī】举【jǔ】成功【gōng】，目前已完成十多【duō】台B5机台的改造。
刘建【jiàn】平表【biǎo】示，改造一【yī】台砂浆机的【de】成本约为20万，仅为专【zhuān】机投资成本的十分之一，切片成【chéng】本【běn】与专【zhuān】机相【xiàng】当，而改造机的装载【zǎi】量【liàng】更大，在【zài】切片良率和硅片TTV值【zhí】（指总厚度变【biàn】化，即硅片【piàn】表【biǎo】面【miàn】特定测【cè】量点的最【zuì】大值和最小值之差）方面甚至略占【zhàn】优势，而且原地改造只需要停机一周。
“改【gǎi】造完之后，硅片【piàn】的产能大【dà】大超过了铸锭【dìng】产能，目【mù】前协鑫【xīn】砂浆【jiāng】切割【gē】和金刚线切割都有【yǒu】富余产【chǎn】能，接一些其【qí】他【tā】厂家的代【dài】工。”吕锦【jǐn】标表示，“不过明【míng】年协鑫多晶铸锭【dìng】将由G7改为G8，届时铸锭【dìng】产能将由现在的21GW扩到26GW。”
金刚线切片专机——面向未来的切片平台
在砂浆机如【rú】火如荼【tú】地探索改造之路时，切割专机设备【bèi】厂【chǎng】家也【yě】在【zài】战战兢兢地寻求突破和出路。“金刚线切片机未【wèi】来的发展方向应【yīng】该是更高的线速度，更小的轴间距【jù】，更细的金【jīn】刚【gāng】线和更【gèng】短【duǎn】的加【jiā】工【gōng】时间。”青岛高【gāo】测科技【jì】股份有限【xiàn】公司【sī】产品经理胡德焱表示。
近年来金刚线切【qiē】片机发展的【de】速度【dù】很快，专机从2013年【nián】1080m/min左右的线速【sù】度，到目前【qián】普遍使用的1500m/min线速度，以及部分厂家正在【zài】推出1800m/min线速度，线速度指标几乎每9-21年会提高一个台阶。“提高切割【gē】线速度，能够降低切割时间和【hé】工艺线耗【hào】，降低整【zhěng】体成本。”胡德焱【yàn】表【biǎo】示，“当然提高线【xiàn】速度带来【lái】的收【shōu】益肯定【dìng】是有一个临界点的【de】，但这个临界点在哪里，目前还没【méi】有【yǒu】探索到，眼前的目标【biāo】仍然【rán】是把线【xiàn】速度提的更【gèng】高【gāo】。”
同样各厂家也在不断寻求更合理的轴间距【jù】配置，但是降低轴【zhóu】间距【jù】的方【fāng】向基本是【shì】一致的。降低轴间距能够提【tí】高【gāo】线网运转的稳定【dìng】性【xìng】，改善硅片TTV等指标【biāo】。不过降【jiàng】低轴间距和提高线速度实际上是相互制约的【de】，关键问题在于如何【hé】保证【zhèng】轴承【chéng】箱的使用寿命【mìng】。
据了解，金刚线的线【xiàn】径由2010年的120μm到目前部分【fèn】单晶厂【chǎng】商使【shǐ】用的【de】60μm，槽距【jù】下降60μm，每公斤【jīn】硅棒切出的【de】硅片【piàn】约增加15片，而每公【gōng】斤多出【chū】1片，成本下降约0.05¥/pcs。金刚线【xiàn】细线化已然是现在的发展【zhǎn】趋势，根据钢线端【duān】的【de】预测，预计2018年下半【bàn】年可以批量供应50μm电镀【dù】金刚【gāng】线【xiàn】。随着【zhe】细线化的进程，终端用户也会对切片机提出更高的【de】要求，更细的线要求设备精度更【gèng】高【gāo】，张【zhāng】力稳【wěn】定性更【gèng】高以及更高的线【xiàn】速度。
此外，从【cóng】单晶方【fāng】面来看，加【jiā】工【gōng】时间和单片线耗都在逐年下降，这不仅是得益于【yú】工艺的进步和金刚线的技【jì】术发展，更有赖于【yú】切割设备的优化【huà】和【hé】进步【bù】。
据【jù】胡德焱透露【lù】，目前【qián】青岛高【gāo】测新推出的GC-700金【jīn】刚线【xiàn】晶硅切片机【jī】已经上市，并在【zài】11月份成【chéng】功【gōng】中【zhōng】标隆基楚【chǔ】雄切片扩产项目。据悉，目前隆基【jī】基本都是购买的国产【chǎn】专机设备【bèi】，少量几台进口【kǒu】设备用于研究【jiū】，“一开始做金刚线切割时【shí】，使【shǐ】用了【le】大概半年时间的改造机，后来专机性能提升很快，就全部【bù】换成专机设备了【le】。”隆【lóng】基【jī】内部员【yuán】工介绍到，“从单晶路线来看，虽然购买专【zhuān】机资金投入较高，但很【hěn】快能收【shōu】回成本。”
胡德焱表示，GC-700硬件【jiàn】配置【zhì】更高，系统控制精【jīng】度更好，目前定【dìng】义的线【xiàn】速度为1800m/min，使【shǐ】用【yòng】的钢线为【wéi】70um，而【ér】其配置的电机足以满足未来【lái】将线速提升至2500m/min，装载量提升至【zhì】800mm，满载加工140um硅片【piàn】的功【gōng】率需求，也支【zhī】持使用50um金刚线切【qiē】割，可以说这是一款面【miàn】向【xiàng】未来【lái】的机型，满足【zú】未来工艺【yì】发展和【hé】设备升级的需求【qiú】。
综合来看，目【mù】前【qián】改造机【jī】具有较大【dà】的性价比优势，而专机在稳定性、效率和细线化等【děng】性能方面【miàn】更有优势。不【bú】过改造机和专机的生命【mìng】周期【qī】取决于【yú】细【xì】线化的【de】能力，两者究竟谁能更【gèng】胜一筹，还【hái】是拭目以待吧。
来源：光伏們
