CN109777588A - 一种用于硅片的单组份金刚线切割液 - Google Patents

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胡磊
张�浩
陈珍珍
景欣欣
杜威劲
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Abstract

本发明公开了一种用于硅片的单组份金刚线切割液的制备方法。按重量百分比包括以下组分：具有PO‑EO‑PO结构的嵌段聚醚30‑50％，抑泡渗透剂6‑15％，非硅消泡剂3‑10％，余量为水。本发明在使用时不仅泡沫低、润湿快、硅粉分散效果好，还具有硅片线痕少、碎片比例低、排片易清洗等优点，大大提升良率，切割良率可达95％以上。

Description

一种用于硅片的单组份金刚线切割液
技术领域
本发明属于硅晶体切割技术领域，特别是一种用于硅片的单组份金刚线切割液。
背景技术
随着社会科技的快速发展进步，及太阳能光伏产业的成熟，对硅片的需求增长迅速。切片是硅片深加工的首道工序，由于硅片属于硬性材料，在切割过程易造成硅片应力、表层损伤及崩边，因此切割工艺在加工工艺中占有很重要的位置，而切割液的性能是影响硅片切割工艺效率及质量的关键因素之一。
目前硅片切割工艺主要有两种，分别是游离砂浆切割悬浮液和金刚石砂线切割。金刚石砂线切割作为一种新型的切割工艺，利用砂线外层镀有的金刚石与硅晶体摩擦来进行切割，其优点有：切割效率比砂浆切割工艺有较大的提高，且其能耗比砂浆切割工艺减少了近一半，切割后产生的硅粉可以全部回收利用，因此，单位产量的总体成本大大降低。
目前金刚石砂线切割工艺所用的切割液，大多含有稳泡的成分，因为在切割过程中会产生大量泡沫，必须加入较大量的有机硅消泡剂进行消泡，防止溢槽现象的发生。但有机硅消泡剂的加入，一方面会大大降低切割液贮存稳定性，有机硅消泡剂易析出分层；另一方面会反沾在硅片表面，形成不易清洗的白点，影响后端太阳能电池的光电转化效率。此外，金刚石砂线切割工艺中，砂线外层镀有的金刚石与硅晶体摩擦切割，会有大的摩擦力，进而产生瞬间高温；切屑产生的硅粉由于粒度很细，比表面积大大增加，易吸附在切割后的硅片表面，不易清洗下来，从而使产品光滑度下降、损伤大、易翘曲，良品率下降。
怎样才能使金刚线切割液不仅具有低泡特性，还具有优异的润滑、冷却、对硅粉的润湿及分散，易清洗等性能，是业内技术人员研究的重点。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于硅片的单组份金刚线切割液，具有低泡特性，不含有机硅消泡剂；还具有优异的润滑、冷却、对硅粉的润湿及分散，易清洗等性能。
为达到上述目的，本发明提出以下技术方案：一种用于硅片的单组份金刚线切割液，所述用于硅片的单组份金刚线切割液的组分及其含量为：
优选的，所述的PO-EO-PO结构的嵌段聚醚，结构为HO(C3H6O)a(CH2CH2O)b(C3H6O)cH，其中a＝10-30，b＝10-30，c＝10-30，其中EO链段占比为20-40wt％，分子量在1500-3000之间。
优选的，所述的PO-EO-PO结构的嵌段聚醚至少包含两种EO链段比例的嵌段聚醚。
优选的，所述的抑泡渗透剂为具有低泡特性的异构C8、C10醇聚氧乙烯醚。
优选的，所述异构C8、C10醇聚氧乙烯醚的EO链段的比例在40-60wt％。
优选的，所述的非硅消泡剂为磷酸三异丁酯、磷酸三正丁酯中的一种或其混合物。
PO-EO-PO是常用的工业清洗润湿剂，但传统的添加有机硅消泡剂型切割液常大量添加高润湿性润湿剂，虽然润湿效果好，但是泡沫比较多，只有添加有机硅消泡剂才能消泡，防止溢槽。本发明限定PO-EO-PO结构的嵌段聚醚中各PO-EO-PO结构的数量，以及EO链段的占比，选取合适结构的嵌段聚醚，使泡沫较少，而同时又有好的润湿效果。这是因为EO含量不能过多，太多了泡沫会更多，容易溢槽；而EO含量太少则润湿分散效果差，造成切割过程中硅粉堆积，也容易溢槽。
本发明限定PO-EO-PO结构的嵌段聚醚还具有一定的润滑性能，可以不用额外添加润滑剂，切割出的表面平整，线痕少。
本发明限定PO-EO-PO结构的嵌段聚醚具有清洗性能，比额外添加润滑剂的体系更容易清洗，排片时更加容易清洗干净，减少水洗的污水排放。
本发明的用于硅片的单组份金刚线切割液，使用限定结构的嵌段聚醚作为主要润滑剂，具有较好的润滑效果，同时具有一定的润湿性；使用具有低泡特性的异构C8、C 10醇聚氧乙烯醚作为渗透剂，增强体系的渗透性能，从而达到更好的清洗效果；另外使用非硅消泡剂可以消除聚醚产生的少量泡沫，同时也起到一定的渗透作用，不会在硅片表面留下白点。
本发明不仅具有低泡特性，而且不含有机硅消泡剂；还具有优异的润滑、冷却、对硅粉的润湿及分散，易清洗等性能，因此本发明不仅解决了加工过程中的泡沫问题，而且也解决了产品后续排片中的清洗问题、产品良率等问题。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本发明所限定的范围。
一种用于硅片的单组份金刚线切割液，所述用于硅片的单组份金刚线切割液的组分及其含量为：
优选的，所述的PO-EO-PO结构的嵌段聚醚，结构为HO(C3H6O)a(CH2CH2O)b(C3H6O)cH，其中a＝10-30，b＝10-30，c＝10-30，其中EO链段占比为20-40wt％，分子量在1500-3000之间。
优选的，所述的PO-EO-PO结构的嵌段聚醚至少包含两种EO链段比例的嵌段聚醚。
优选的，所述的抑泡渗透剂为具有低泡特性的异构C8、C10醇聚氧乙烯醚。
优选的，所述异构C8、C10醇聚氧乙烯醚的EO链段的比例在40-60wt％。
优选的，所述的非硅消泡剂为磷酸三异丁酯、磷酸三正丁酯中的一种或其混合物。
在本发明的一种实施方式中，一种用于硅片的单组份金刚线切割液，按质量百分比计算，包括以下各组分：
嵌段聚醚A(EO：20％；分子量1500)：15％，
嵌段聚醚B(EO：40％；分子量2500)：15％，
异构C8醇聚氧乙烯醚(EO：60％)：7％，
异构C 10醇聚氧乙烯醚(EO：50％)：8％，
磷酸三异丁酯：10％，
去离子水：45％。
其中，嵌段聚醚A为PO-EO-PO结构的嵌段聚醚，其结构为HO(C3H6O)a(CH2CH2O)b(C3H6O)cH，其中a+c＝19-21，b＝5-7。
其中，嵌段聚醚B为PO-EO-PO结构的嵌段聚醚，其结构为HO(C3H6O)a(CH2CH2O)b(C3H6O)cH，其中a+c＝24-26，b＝21-23。
本实施方式中的用于硅片的单组份金刚线切割液的制备方法为：将以上各组分加入搅拌装置中，搅拌均匀即可，所得切割液外观状态为无色透明粘稠液体。
在本发明的另一种实施方式中，一种用于硅片的单组份金刚线切割液，按质量百分比计算，包括以下各组分：
嵌段聚醚A(EO：20％；分子量1500)：10％，
嵌段聚醚B(EO：30％；分子量3000)：6％，
嵌段聚醚C(EO：40％；分子量2500)：25％，
异构C8醇聚氧乙烯醚(EO：40％)：3％，
异构C10醇聚氧乙烯醚(EO：45％)：6％，
磷酸三异丁酯：5％，
去离子水：45％。
其中，嵌段聚醚A为PO-EO-PO结构的嵌段聚醚，其结构为HO(C3H6O)a(CH2CH2O)b(C3H6O)cH，其中a+c＝19-21，b＝5-7。
其中，嵌段聚醚B为PO-EO-PO结构的嵌段聚醚，其结构为HO(C3H6O)a(CH2CH2O)b(C3H6O)cH，其中a+c＝35-37，b＝19-21。
其中，嵌段聚醚C为PO-EO-PO结构的嵌段聚醚，其结构为HO(C3H6O)a(CH2CH2O)b(C3H6O)cH，其中a+c＝24-26，b＝21-23。
本实施方式中的用于硅片的单组份金刚线切割液的制备方法为：将以上各组分加入搅拌装置中，搅拌均匀即可，所得切割液外观状态为无色透明粘稠液体。
在本发明的另一种实施方式中，一种用于硅片的单组份金刚线切割液，按质量百分比计算，包括以下各组分：
嵌段聚醚A(EO：20％；分子量1500)：25％，
嵌段聚醚B(EO：30％；分子量3000)：5％，
嵌段聚醚C(EO：40％；分子量2500)：15％，
异构C8醇聚氧乙烯醚(EO：40％)：3％，
异构C10醇聚氧乙烯醚(EO：50％)：3％，
磷酸三异丁酯：3％，
去离子水：46％。
其中，嵌段聚醚A为PO-EO-PO结构的嵌段聚醚，其结构为HO(C3H6O)a(CH2CH2O)b(C3H6O)cH，其中a+c＝19-21，b＝5-7。
其中，嵌段聚醚B为PO-EO-PO结构的嵌段聚醚，其结构为HO(C3H6O)a(CH2CH2O)b(C3H6O)cH，其中a+c＝35-37，b＝19-21。
其中，嵌段聚醚C为PO-EO-PO结构的嵌段聚醚，其结构为HO(C3H6O)a(CH2CH2O)b(C3H6O)cH，其中a+c＝24-26，b＝21-23。
本实施方式中的用于硅片的单组份金刚线切割液的制备方法为：将以上各组分加入搅拌装置中，搅拌均匀即可，所得切割液外观状态为无色透明粘稠液体。
分别将上述各实施例中的切割液用去离子水稀释400倍后，对同样规格的硅棒进行金刚石砂线切割，切割后对硅片产品进行常规清洗(各实施方式中，切割工艺、清洗工艺均一致)。采用本发明实施方式中的切割液，切割过程泡沫低，无泡沫溢槽现象的发生，润湿快、润滑耐磨性能好，冷却性能好，硅粉分散效果好，硅片的切割良率达到95％以上，硅片易清洗。
本发明不仅具有低泡特性，而且不含有机硅消泡剂；还具有优异的润滑、冷却、对硅粉的润湿及分散，易清洗等性能，因此本发明不仅解决了加工过程中的泡沫问题，而且也解决了产品后续排片中的清洗问题、产品良率等问题。
本发明的具体实施方式，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。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于硅片的单组份金刚线切割液，其特征在于，所述用于硅片的单组份金刚线切割液的组分及其含量为：
2.根据权利要求1所述的用于硅片的单组份金刚线切割液，其特征在于，所述的PO-EO-PO结构的嵌段聚醚，结构为HO(C3H6O)a(CH2CH2O)b(C3H6O)cH，其中a＝10-30，b＝10-30，c＝10-30，其中EO链段的比例为20-40wt％，分子量在1500-3000之间。
3.根据权利要求2所述的用于硅片的单组份金刚线切割液，其特征在于，所述的PO-EO-PO结构的嵌段聚醚至少包含两种EO链段比例的嵌段聚醚。
4.根据权利要求1所述的用于硅片的单组份金刚线切割液，其特征在于，所述的抑泡渗透剂为具有低泡特性的异构C8、C10醇聚氧乙烯醚。
5.根据权利要求4所述的用于硅片的单组份金刚线切割液，其特征在于，所述异构C8、C10醇聚氧乙烯醚的EO链段的比例在40-60wt％。
6.根据权利要求1所述的用于硅片的单组份金刚线切割液，其特征在于，所述的非硅消泡剂为磷酸三异丁酯、磷酸三正丁酯中的一种或其混合物。
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