CN102229212A - 用于太阳能硅片线切割的湿碳化硅砂料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于太阳能硅片线切割的湿碳化硅砂料；其特征在于：由助剂、工艺辅助载体和碳化硅砂料组成，其中：助剂包括对砂表面改性的纳米成膜剂、分散剂、表面活性剂、消泡剂和金属腐蚀抑制剂，助剂的重量百分比为0.5％～15％，工艺辅助载体为聚乙二醇，其重量百分比为5％～45％，其余为碳化硅砂料。本发明的湿碳化硅砂是一种区别于传统碳化硅干砂的供应和使用模式，无粉尘污染，符合绿色环保的生产理念；用本发明的湿碳化硅砂料配制切割砂浆确保产品品质稳定性更佳、切割优良品率更高、切割砂浆综合成本更低；用户配切割砂浆所需时间缩短至三分之一，运作成本低；非常好的再分散能力使线切割机切片效率得到大幅提高。

Description

用于太阳能硅片线切割的湿碳化硅砂料

技术领域

本发明涉及一种用于硅片线切割的产品，特别涉及一种用于太阳能硅片线切割的湿碳化硅砂料。

背景技术

国光伏发电产业近五年已迎来了快速发展的新阶段。在世界光伏市场的有力拉动下，我国光伏发电产业迅猛发展。太阳能硅片切割设备投入近三年成几倍及几十倍的投入运行。其中切割用碳化硅微砂的需求量已经达到约800---900吨/天。

在太阳能硅片线切割过程中，整个机理是利用碳化硅颗粒的坚硬特性和锋利菱角将硅棒逐步截断，因此要切割砂浆的主要特性具有良好的流动性，碳化硅颗粒能够在切割砂浆体系中均匀稳定的分散，均匀地包覆在高速运动中的钢线表面，均匀平稳的使碳化硅微粒作用于硅棒表面，同时及时带走切割热和破碎颗粒，保证硅片的表面质量。现今传统硅片切片厂家的砂浆生产均采用外购切割液和碳化硅砂。在切片生产工作区自行小批量配制来满足切片机台的需求。存在的主要问题是，切割砂和液市场品种多，品质上存在很多不稳定，每次人工配砂量少造成批次多，人为因素影响大。造成生产管理及仓储成本高，切片机台切割能力不强，不稳定及设备效率下降，切片成本高等缺点，未来市场竞争中成本的下降将影响到整个行业的发展，各企业都在为了提高硅片质量和降低切割成本而做着不懈的努力。

发明内容

本发明的目的是提供一种克服上述缺点、低成本、高效率的用于太阳能硅片线切割的湿碳化硅砂料。

实现本发明目的的技术方案是：一种用于太阳能硅片线切割的湿碳化硅砂料，由助剂、工艺辅助载体和碳化硅砂料组成，其中：助剂包括对砂表面改性的纳米成膜剂、分散剂、表面活性剂、消泡剂和金属腐蚀抑制剂，助剂的重量百分比为0.5％～15％，工艺辅助载体为聚乙二醇，其重量百分比为5％～45％，其余为碳化硅砂料。

上述用于太阳能硅片线切割的湿碳化硅砂料的各组份的重量百分比为：

纳米成膜剂          0.3～5％

分散剂              0.1～3.5％

表面活性剂          0.05～2％

消泡剂              0.03～3％

金属腐蚀抑制剂      0.02～1.5％

聚乙二醇            5～45％

碳化硅砂料          40～94.5％

上述用于太阳能硅片线切割的湿碳化硅砂料的各组份的重量百分比为：

纳米成膜剂          3％

分散剂              1％

表面活性剂          1％

消泡剂              0.5％

金属腐蚀抑制剂      0.5％

聚乙二醇            29％

碳化硅砂料          65％

上述用于太阳能硅片线切割的湿碳化硅砂料的助剂中的纳米成膜剂为各类可水解性的单体多元共聚物，分散剂为2000～20000分子量的苯乙烯类与丙烯酸酯类单体共聚物、及阴离子型或/和非离子型，表面活性剂以环氧化合物与丙烯酸酯类复配体优先，消泡剂为氨基改性甲基硅油乳化液，金属腐蚀抑制剂为无机盐类、纳米成膜剂为各类可水解性的单体多元共聚物。

上述用于太阳能硅片线切割的湿碳化硅砂料的纳米成膜剂分子量控制在3000～20万之间。

本发明具有积极的效果：(1)本发明的湿碳化硅砂改变了太阳能硅片的线切割砂浆的传统制作方法，是一种区别于传统碳化硅干砂的供应和使用模式，无粉尘污染，符合绿色环保的生产理念；(2)用本发明的湿碳化硅砂料配制切割砂浆时由于选用了单一成份的聚乙二醇或其与去离子水的混合液来调配用户上机切片所需的切割砂浆，确保产品品质稳定性更佳、切割优良品率更高、切割砂浆综合成本更低；(3)用本发明的湿碳化硅砂料使用户配切割砂浆所需时间缩短至三分之一，运作成本低；(4)本发明非常好的再分散能力使线切割机切片效率得到大幅提高。

具体实施方式

下面通过配制1000kg线切割砂浆具体阐述本发明的湿碳化硅砂料：

称取530公斤聚乙二醇(PEG-200)，纳米成膜剂59公斤，分散剂18公斤，表面活性剂15公斤，消泡剂5公斤，金属腐蚀抑制剂3公斤，GC15000碳化硅微粒1180公斤，其中：纳米成膜剂为分子量在3000～20万之间的各类可水解性的单体多元共聚物，分散剂为2000～20000分子量的苯乙烯类与丙烯酸酯类单体共聚物、及阴离子型或/和非离子型，表面活性剂以环氧化合物与丙烯酸酯类复配体优先，消泡剂为氨基改性甲基硅油乳化液，金属腐蚀抑制剂为无机盐类、纳米成膜剂为各类可水解性的单体多元共聚物。

a.将530公斤聚乙二醇(PEG-200)用泵加入到专用配砂浆的搅拌缸中，边搅拌边加入用20分钟时间。

b.将59公斤纳米成膜剂和940公斤GC15000碳化硅微粒按程序交替加入到搅拌缸中，边搅拌边加入用180分钟时间完成；

c.将18公斤分散剂慢慢滴加到搅拌缸中持续搅拌80分钟后，后同时将240公斤碳化硅微粒用特殊装置分时和分段加入搅拌缸中再持续搅拌60分钟；

d.将15公斤表面活性剂和5公斤消泡剂分多管路加入搅拌缸，速度控制在30分钟内滴加完成；

e.最后将3公斤金属腐蚀抑制剂滴加进砂浆中充分搅拌2小时，再将已形成的湿砂料搅拌一小时后检测湿砂料密度和粘度；

f.检验合格后，用特制25公斤/包的袋封装湿碳化硅砂料，确保湿砂料密度与粘度稳定和供用户二次再分散配砂浆使用；

g.用户在使用该湿砂料时只需每包25公斤再加入砂重量比的68％的聚乙二醇或聚乙二醇与5-30％的去离子水后搅拌3小时就可配制成密度1.620～1.625的切割砂浆，砂浆粘度按切片机要求用户可调。

通过将上述配置的砂浆用于NTC切片机上测试一个月后，得出的测试数据位：平均出片优率稳定在96.5％，切割效率从原每天2.5刀升为3.0刀，提升效率20％，配砂浆时间从原12小时降为4小时。

本砂浆制作方式是建立在大量实验数椐和生产切片结果后制定而成，用户可按程序完成全部砂浆制作过程。

按上述工序得到砂浆密度为1.620克/毫升，粘度220cp/25℃。

取等量实施例样品与现有市场切割液配好砂浆放入带盖的有刻度的透明试剂瓶中，静止观察砂沉降后产生的清液高度来折算后百分率，初时为0％，对比碳化硅的沉降高度(取砂浆100ml)，以测量碳化硅砂浆的悬浮性：

从表中数据可以看出，用本发明的湿碳化硅砂料所配制的切割砂浆比一般传统方式配制的切割砂浆有更好更持久地分散能力，非常好的稳定性能，并且再分散性非常好。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于太阳能硅片线切割的湿碳化硅砂料；其特征在于：由助剂、工艺辅助载体和碳化硅砂料组成，其中：助剂包括对砂表面改性的纳米成膜剂、分散剂、表面活性剂、消泡剂和金属腐蚀抑制剂，助剂的重量百分比为0.5％～15％，工艺辅助载体为聚乙二醇，其重量百分比为5％～45％，其余为碳化硅砂料。

2.根据权利要求1所述的用于太阳能硅片线切割的湿碳化硅砂料，其特征在于：所述湿碳化硅砂料各组份的重量百分比为：

纳米成膜剂        0.3～5％

分散剂            0.1～3.5％

表面活性剂        0.05～2％

消泡剂            0.03～3％

金属腐蚀抑制剂    0.02～1.5％

聚乙二醇          5～45％

碳化硅砂料        40～94.5％。

3.根据权利要求2所述的用于太阳能硅片线切割的湿碳化硅砂料，其特征在于：所述湿碳化硅砂料各组份的重量百分比为：

纳米成膜剂        3％

分散剂            1％

表面活性剂        1％

消泡剂            0.5％

金属腐蚀抑制剂    0.5％

聚乙二醇          29％

碳化硅砂料        65％。

4.根据权利要求1至3其中之一所述的用于太阳能硅片线切割的湿碳化硅砂料，其特征在于：所述助剂中的纳米成膜剂为各类可水解性的单体多元共聚物，分散剂为2000～20000分子量的苯乙烯类与丙烯酸酯类单体共聚物、及阴离子型或/和非离子型， 表面活性剂以环氧化合物与丙烯酸酯类复配体优先，消泡剂为氨基改性甲基硅油乳化液，金属腐蚀抑制剂为无机盐类、纳米成膜剂为各类可水解性的单体多元共聚物。

5.根据权利要求4所述的用于太阳能硅片线切割的湿碳化硅砂料，其特征在于：所述纳米成膜剂分子量控制在3000～20万之间。