CN102321497B - 一种太阳能硅片切割液 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能硅片切割液，包括聚乙二醇，表面活性剂、润滑剂、渗透剂和螯合剂，所述太阳能硅片切割液还包含具有硫氧双键的有机化合物。实现了在切割液中添加具有硫氧双键的有机化合物，减少了硅片切割时钢线的磨损，增强了砂浆在钢线上的附着能力，从而降低硅片TTV均值，减少硅片表面线痕的比例以及减小硅片表面粗糙度，最终达到提高硅片良品率的目的。
Description
技术领域
本发明涉及光伏领域，尤其涉及一种太阳能硅片切割液。
背景技术
目前，光伏行业中多线切割硅片时，主要利用切片机的钢线带动浆料来完成切割，目前切割液主要成分为聚乙二醇，其中通常会含有一定比例的表面活性剂、润滑剂、渗透剂和螯合剂等。通过将切割液与切割砂（通常为碳化硅）按一定比例互配混合得到切割用的浆料，并以切割钢线为载体带动浆料将硅块切割成硅片。现有技术中利用已有的切割液与切割砂得到的浆料来切割硅片，钢线的磨损比较严重；同时，为了在日益激烈的光伏行业中占有一席之地，降低生产成本以及生产高质量变得尤为重要，而利用现有的切割液来切割硅片，良品率有待提高，切割出来的硅片表面容易出现线痕；硅片的TTV均值也较高，总体的硅片表面粗糙度较大。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种太阳能硅片切割液，在切割液中添加具有硫氧双键的有机化合物，减少了硅片切割时钢线的磨损，增强了砂浆在钢线上的附着能力，从而降低硅片TTV均值，减少硅片表面线痕的比例以及减小硅片表面粗糙度，最终达到提高硅片良品率的目的。
本发明实施例提供了一种太阳能硅片切割液，包括聚乙二醇，表面活性剂、润滑剂、渗透剂和螯合剂，所述太阳能硅片切割液还包含具有硫氧双键的有机化合物。
优选地，所述太阳能硅片切割液中具有硫氧双键的有机化合物占整个太阳能硅片切割液的体积比为0.1%～30%。
优选地，在所述太阳能硅片切割液中所述聚乙二醇体积百分含量为60%～95%；所述表面活性剂体积百分比为0.1%～20%；所述润滑剂体积百分比为0.1%～20%；所述渗透剂体积百分比为0.1%～20%和所述螯合剂体积百分比为0.1%～20%；所述具有硫氧双键的有机化合物的体积比为0.1%～30%。
优选地，所述具有硫氧双键的有机化合物占整个所述太阳能硅片切割液的体积比的1%～15%。
优选地，所述具有硫氧双键的有机化合物占整个所述太阳能硅片切割液的体积比的2%～5%。
优选地，所述在所述太阳能硅片切割液中包含的具有硫氧双键的有机化合物为一种或多种的混合。
优选地，具体的所述具有硫氧双键的有机化合物包括：
亚砜类有机物、砜类有机物、亚磺酸类有机物和磺酸类有机物。
优选地，所述具有硫氧双键的有机化合物为环丁砜。
优选地，所述具有硫氧双键的有机化合物的分子量在50～500范围内。
优选地，所述具有硫氧双键的有机化合物为固态或液态物质。
本发明实施例公开了本发明公开了一种太阳能硅片切割液，包括聚乙二醇，表面活性剂、润滑剂、渗透剂和螯合剂，所述太阳能硅片切割液还包含具有硫氧双键的有机化合物。实现了在切割液中添加具有硫氧双键的有机化合物，减少了硅片切割时钢线的磨损，增强了砂浆在钢线上的附着能力，从而降低硅片TTV均值，减少硅片表面线痕的比例以及减小硅片表面粗糙度，最终达到提高硅片良品率的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例不同体积比的环丁砜的切割液在硅片切割时对应的硅片良品率曲线图；
图2是本发明实施例不同体积比的环丁砜的切割液在硅片切割时对应的硅片平均厚度曲线图；
图3是本发明实施例不同体积比的环丁砜的切割液在硅片切割时对应的硅片TTV平均值曲线图；
图4是本发明实施例不同体积比的环丁砜的切割液在硅片切割时对应的钢线磨损曲线图；
图5是本发明实施例不同体积比的环丁砜的切割液在硅片切割时对应的硅片表面粗糙度曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图对本发明实施例进一步详细说明。
本发明提供一种太阳能硅片切割液，包括聚乙二醇，表面活性剂、润滑剂、渗透剂和螯合剂，所述太阳能硅片切割液还包含具有硫氧双键的有机化合物。其中所述表面活性剂、润滑剂、渗透剂和螯合剂为一般切割液中常用的表面活性剂、润滑剂、渗透剂和螯合剂；所述太阳能硅片切割液中具有硫氧双键的有机化合物占整个太阳能硅片切割液的体积比为0.1%～30%。具体地，在所述太阳能硅片切割液中所述聚乙二醇体积百分含量为60%～95%；所述表面活性剂体积百分比为0.1%～20%；所述润滑剂体积百分比为0.1%～20%；所述渗透剂体积百分比为0.1%～20%和所述螯合剂体积百分比为0.1%～20%；所述具有硫氧双键的有机化合物的体积比为0.1%～30%。进一步地，所述一般常用的切割液中添加的润滑剂在本发明的切割液中可以不添加；优选地，所述具有硫氧双键的有机化合物占整个所述太阳能硅片切割液的体积比的1%～15%。更加优选地，所述具有硫氧双键的有机化合物占整个所述太阳能硅片切割液的体积比的2%～5%。
在具体实施时，所述具有硫氧双键的有机化合物具体可以为亚砜类有机物（R2SO）、砜类有机物（R2SO2）、亚磺酸类有机物（RSO2H）和磺酸类有机物（RSO3H）。所述在所述太阳能硅片切割液中包含的具有硫氧双键的有机化合物可以为亚砜类有机物、砜类有机物、亚磺酸类有机物和磺酸类有机物中的一种或其中多种的混合。具体生产使用时优选具有硫氧双键的有机化合物为环丁砜（C4H8O2S）作为添加在切割液中。由于本发明通过改进切割润滑性能进而改进切割浆料的切割性能，添加的具有硫氧双键的有机化合物因其特殊的化学结构决定了特殊的理化属性，在利用切割液进行硅片切割时，硫氧双键的有机化合物的其硫氧官能团对切割钢线而言，具有一定的吸附作用，在钢线的外表形成一层吸附膜，这层膜一旦形成在钢线的表面将呈规则性致密排列，定向排列成加固的润滑膜，从而改进切割液的切割性能。而这层在钢线外表吸附膜的形成对于硫氧双键的有机化合物的分子大小具有一定的要求，为了能够更好的形成吸附膜所述具有硫氧双键的有机化合物的分子量在50～500范围内。所述具有硫氧双键的有机化合物为固态或液态物质。所述现有的切割液可以是辽宁奥克公司生产的OX-Si205产品。
根据以上对一种太阳能硅片切割液的组合物的组成的描述，下面具体介绍一种太阳能硅片切割液的制备方法及过程，如下：
第一种方法：在现有的切割液中加入带有硫氧双键的有机化合物的固态或液态物质，充分搅拌混合均匀得到本发明的切割液，现有的切割液中包含聚乙二醇，表面活性剂、润滑剂、渗透剂和螯合剂；其中，所述太阳能硅片切割液中具有硫氧双键的有机化合物占整个太阳能硅片切割液的体积比为0.1%～30%。具体地，在所述太阳能硅片切割液中所述聚乙二醇体积百分含量为60%～95%；所述表面活性剂体积百分比为0.1%～20%；所述润滑剂体积百分比为0.1%～20%；所述渗透剂体积百分比为0.1%～20%和所述螯合剂体积百分比为0.1%～20%；所述具有硫氧双键的有机化合物的体积比为0.1%～30%。优选地，所述具有硫氧双键的有机化合物占整个所述太阳能硅片切割液的体积比的1%～15%。更加优选地，所述具有硫氧双键的有机化合物占整个所述太阳能硅片切割液的体积比的2%～5%。 所述具有硫氧双键的有机化合物具体可以为亚砜类有机物（R2SO）、砜类有机物（R2SO2）、亚磺酸类有机物（RSO2H）和磺酸类有机物（RSO3H）。所述在所述太阳能硅片切割液中包含的具有硫氧双键的有机化合物可以为亚砜类有机物、砜类有机物、亚磺酸类有机物和磺酸类有机物中的一种或其中多种的混合。所述具有硫氧双键的有机化合物的分子量在50～500范围内。
第二种方法：在聚乙二醇，表面活性剂、润滑剂、渗透剂和螯合剂中加入带有硫氧双键的有机化合物的固态或液态物质，充分搅拌混合均匀得到本发明的切割液；其中，所述太阳能硅片切割液中具有硫氧双键的有机化合物占整个太阳能硅片切割液的体积比为0.1%～30%。具体地，在所述太阳能硅片切割液中所述聚乙二醇体积百分含量为60%～95%；所述表面活性剂体积百分比为0.1%～20%；所述润滑剂体积百分比为0.1%～20%；所述渗透剂体积百分比为0.1%～20%和所述螯合剂体积百分比为0.1%～20%；所述具有硫氧双键的有机化合物的体积比为0.1%～30%。进一步地，所述一般常用的切割液中添加的润滑剂在本发明的切割液中可以不添加；优选地，所述具有硫氧双键的有机化合物占整个所述太阳能硅片切割液的体积比的1%～15%。更加优选地，所述具有硫氧双键的有机化合物占整个所述太阳能硅片切割液的体积比的2%～5%。 所述具有硫氧双键的有机化合物具体可以为亚砜类有机物（R2SO）、砜类有机物（R2SO2）、亚磺酸类有机物（RSO2H）和磺酸类有机物（RSO3H）。所述在所述太阳能硅片切割液中包含的具有硫氧双键的有机化合物可以为亚砜类有机物、砜类有机物、亚磺酸类有机物和磺酸类有机物中的一种或其中多种的混合。所述具有硫氧双键的有机化合物的分子量在50～500范围内。
下面的对比例和实施例更详细的阐述了本发明，但并不限制本发明。
需要说明的是，本发明切割液中聚乙二醇，表面活性剂、润滑剂、渗透剂和螯合剂和现有的切割液相同且在切割液中的体积比以现有的切割液大体相同，在所述太阳能硅片切割液中所述聚乙二醇体积百分含量为60%～95%；所述表面活性剂体积百分比为0.1%～20%；所述润滑剂体积百分比为0.1%～20%；所述渗透剂体积百分比为0.1%～20%和所述螯合剂体积百分比为0.1%～20%；本发明的重点在于在添加的硫氧双键的有机化合物，下面着重针对不同体积比的硫氧双键的有机化合物，具体的以环丁砜（C4H8O2S）为例进行介绍，不同体积比的聚乙二醇，表面活性剂、润滑剂、渗透剂和螯合剂的应用举例在此就不在赘述。
对比例1
在现有的切割液中或以上描述的聚乙二醇，表面活性剂、润滑剂、渗透剂和螯合剂的体积比范围内的混合溶液中添加体积比为0.1%的环丁砜，充分搅拌混合得到目标太阳能硅片切割液。
对比例2
在现有的切割液中或以上描述的聚乙二醇，表面活性剂、润滑剂、渗透剂和螯合剂的体积比范围内的混合溶液中添加体积比为0.5%的环丁砜，充分搅拌混合得到目标太阳能硅片切割液。
对比例3
在现有的切割液中或以上描述的聚乙二醇，表面活性剂、润滑剂、渗透剂和螯合剂的体积比范围内的混合溶液中添加体积比为1%的环丁砜，充分搅拌混合得到目标太阳能硅片切割液。
对比例4
在现有的切割液中或以上描述的聚乙二醇，表面活性剂、润滑剂、渗透剂和螯合剂的体积比范围内的混合溶液中添加体积比为2%的环丁砜，充分搅拌混合得到目标太阳能硅片切割液。
对比例5
在现有的切割液中或以上描述的聚乙二醇，表面活性剂、润滑剂、渗透剂和螯合剂的体积比范围内的混合溶液中添加体积比为3%的环丁砜，充分搅拌混合得到目标太阳能硅片切割液。
对比例6
在现有的切割液中或以上描述的聚乙二醇，表面活性剂、润滑剂、渗透剂和螯合剂的体积比范围内的混合溶液中添加体积比为5%的环丁砜，充分搅拌混合得到目标太阳能硅片切割液。
对比例7
在现有的切割液中或以上描述的聚乙二醇，表面活性剂、润滑剂、渗透剂和螯合剂的体积比范围内的混合溶液中添加体积比为10%的环丁砜，充分搅拌混合得到目标太阳能硅片切割液。
对比例8
在现有的切割液中或以上描述的聚乙二醇，表面活性剂、润滑剂、渗透剂和螯合剂的体积比范围内的混合溶液中添加体积比为15%的环丁砜，充分搅拌混合得到目标太阳能硅片切割液。
对比例9
在现有的切割液中或以上描述的聚乙二醇，表面活性剂、润滑剂、渗透剂和螯合剂的体积比范围内的混合溶液中添加体积比为20%的环丁砜，充分搅拌混合得到目标太阳能硅片切割液。
对比例10
在现有的切割液中或以上描述的聚乙二醇，表面活性剂、润滑剂、渗透剂和螯合剂的体积比范围内的混合溶液中添加体积比为25%的环丁砜，充分搅拌混合得到目标太阳能硅片切割液。
对比例11
在现有的切割液中或以上描述的聚乙二醇，表面活性剂、润滑剂、渗透剂和螯合剂的体积比范围内的混合溶液中添加体积比为30%的环丁砜，充分搅拌混合得到目标太阳能硅片切割液。
下面结合具体的实验数据，对本发明的技术方案的有益效果。
在常温下，同一台切片机上，利用同一品牌的统一型号的切割线；将配有不同体积比环丁砜的切割液与相同体积/质量比的碳化硅混合，得到切割用的浆料；将同一硅锭中开方得到的各个硅块用来做对应的实验，在整个试验过程中选择的切割液中环丁砜的体积比分别为：0.1%、0.5%、1%、2%、3%、5%、10%、15%、20%、25%和30%，并有以下的实验结果。
如表一所示为不同体积比的环丁砜的切割液在硅片切割时对应的硅片良品率，实验结果如表一所示。
表一：环丁砜体积比与硅片良品率实验结果对应关系
| 环丁砜体积比 | 良品率(相对值) |
| 0% | 100.00% |
| 0.1% | 100.00% |
| 0.5% | 99.10% |
| 1% | 98.39% |
| 2% | 102.00% |
| 3% | 101.87% |
| 5% | 102.55% |
| 10% | 103.20% |
| 15% | 103.80% |
| 20% | 104.65% |
| 25% | 103.96% |
| 30% | 103.50% |
图1是本发明实施例不同体积比的环丁砜的切割液在硅片切割时对应的硅片良品率曲线图；结合图1所示的曲线图，可知加入环丁砜对改善硅片的良品率在一定的体积范围内有较明显的作用。
如表二所示为不同体积比的环丁砜的切割液在硅片切割时对应的硅片平均厚度、硅片TTV平均值、钢线磨损以及硅片表面粗糙度，实验结果如表二所示。
表二：环丁砜体积比与硅片平均厚度、硅片TTV平均值、钢线磨损以及硅片表面粗糙度实验结果对应关系
| 环丁砜体积比 | 平均片厚/μm | TTV均值/μm | 钢线磨损/μm | 硅片表面粗糙度/μm |
| 0% | 200 | 30 | 15 | 0.50 |
| 0.1% | 199.96 | 29.35 | 14.9 | 0.50 |
| 0.5% | 199.53 | 27.87 | 14.5 | 0.47 |
| 1% | 197.94 | 25.70 | 14.3 | 0.45 |
| 2% | 196.12 | 26.25 | 12.1 | 0.41 |
| 3% | 195.71 | 26.06 | 12.3 | 0.39 |
| 5% | 194.24 | 24.29 | 11.1 | 0.38 |
| 10% | 194.1 | 24.0 | 10.8 | 0.35 |
| 15% | 193.7 | 23.6 | 10.5 | 0.29 |
| 20% | 193.5 | 22.1 | 10.1 | 0.27 |
| 25% | 193.6 | 20.5 | 10.2 | 0.28 |
| 30% | 193.5 | 20.0 | 10.4 | 0.31 |
图2是本发明实施例不同体积比的环丁砜的切割液在硅片切割时对应的硅片平均厚度曲线图；图3是本发明实施例不同体积比的环丁砜的切割液在硅片切割时对应的硅片TTV平均值曲线图；图4是本发明实施例不同体积比的环丁砜的切割液在硅片切割时对应的钢线磨损曲线图；图5是本发明实施例不同体积比的环丁砜的切割液在硅片切割时对应的硅片表面粗糙度曲线图。结合图2、3、4、5所示的曲线图，可知加入环丁砜对降低硅片平均厚度、降低硅片TTV平均值、减少钢线磨损以及降低硅片表面粗糙度在一定的体积范围内有较明显的作用。
本发明实施例公开了本发明公开了一种太阳能硅片切割液，包括聚乙二醇，表面活性剂、润滑剂、渗透剂和螯合剂，所述太阳能硅片切割液还包含具有硫氧双键的有机化合物。实现了在切割液中添加具有硫氧双键的有机化合物，减少了硅片切割时钢线的磨损，增强了砂浆在钢线上的附着能力，从而降低硅片TTV均值，减少硅片表面线痕的比例以及减小硅片表面粗糙度，最终达到提高硅片良品率的目的。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (6)
1.一种太阳能硅片切割液，包括聚乙二醇，表面活性剂、润滑剂、渗透剂和螯合剂，其特征在于，所述太阳能硅片切割液还包含具有硫氧双键的有机化合物，所述具有硫氧双键的有机化合物的分子量在50～500范围内，所述具有硫氧双键的有机化合物包括：亚砜类有机物、砜类有机物、亚磺酸类有机物和磺酸类有机物；在所述太阳能硅片切割液中所述聚乙二醇体积百分含量为60%～95%；所述表面活性剂体积百分比为0.1%～20%；所述润滑剂体积百分比为0.1%～20%；所述渗透剂体积百分比为0.1%～20%和所述螯合剂体积百分比为0.1%～20%；所述具有硫氧双键的有机化合物的体积比为0.1%～30%。
2.如权利要求1所述的太阳能硅片切割液，其特征在于，所述具有硫氧双键的有机化合物占整个所述太阳能硅片切割液的体积比为1%～15%。
3.如权利要求2所述的太阳能硅片切割液，其特征在于，所述具有硫氧双键的有机化合物占整个所述太阳能硅片切割液的体积比为2%～5%。
4.如权利要求1所述的太阳能硅片切割液，其特征在于，在所述太阳能硅片切割液中包含的具有硫氧双键的有机化合物为一种或多种的混合。
5.如权利要求1所述的太阳能硅片切割液，其特征在于，所述具有硫氧双键的有机化合物为环丁砜。
6.如权利要求1～5任一项所述的太阳能硅片切割液，其特征在于，所述具有硫氧双键的有机化合物为固态或液态物质。
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Granted publication date: 20140205 Termination date: 20180829 |
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