CN116376626A - 一种金刚线多线切割单晶大尺寸硅片用切割液 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金刚线多线切割单晶大尺寸硅片用切割液，该金刚线多线切割单晶大尺寸硅片用切割液包括：多活性位点超级分散剂10%~40%，润湿渗透剂5%~20%，润滑分散剂10%~25%，去离子水为余量。实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明使用的表面活性剂分散性能优越，润湿性能极佳，并且在硅片表面不易吸附，易于漂洗和清洗工序去除，可以有效提升切片良品率，极大地降低电池端制绒白斑率。

Description

一种金刚线多线切割单晶大尺寸硅片用切割液

技术领域

本发明涉及一种金刚线多线切割用切割液，尤其涉及一种金刚线多线切割单晶大尺寸硅片用切割液。

背景技术

为了提升硅片产能和切片效率，推出了大尺寸硅片，如G10型 (182尺寸)和G12型(210尺寸)太阳能级硅片，大尺寸硅片是光 伏行业大趋势，在成本和效率上具备明显优势,可帮助下游的电池、 组件、电站等环节实现增效降本，具体来看，在制造端，大尺寸硅片 可以提升硅片、电池和组件的产出量,从而降低每瓦生产成本；在产 品端，大尺寸能有效提升电池功率，通过优化组件的设计提高组件效 率；在系统端，随着单片组件的功率和效率提升，大尺寸可以减少支 架、汇流箱、电缆、土地等成本，摊薄单瓦成本。

但是大尺寸硅片切割难度和对辅料性能要求都更高，推广过程中的技术挑战比较多，需要切片各环节助剂产品进行性能协助改善和匹配，金刚线切割冷却液作为切片的核心辅材，对其性能的要求也更高，尽快匹配大尺寸硅片切割的要求，释放大尺寸硅片切割产能，成为了我们目前亟待改善和解决的问题。

光伏太阳能用硅片的生产过程现在已经全部转型为金刚线多线切割技术，并且经过了多年的发展，目前工艺技术已成熟，但是仍在不停的技术进步道路上探索更新的技术工艺，比如，重要辅料金刚石线从早期的φ80μm母线线径，经过了多次技术更迭，现在主流母线线径为φ43μm、φ40μm、φ38μm，甚至已经有φ35μm母线线径的试验线；金刚线切割液也从早期的大量含硅消泡剂体系转型到现在使用低动态表张的非硅类聚醚润湿体系；板材由环氧树脂板材变为了现在的可回收再利用的工程塑料板材。然而不仅仅是辅材的变化，硅片的加工尺寸也从早期的156尺寸，转变到现在的182尺寸、210尺寸、218.2尺寸；线切机的承载棒长也从600mm变成了现在的830mm（实际可承载有效棒长最长可至910mm）；线切机线速也从20m/min发展到现在最快的40m/min。这些变化的任何一方面的调整，都将带来其他工艺辅料的不断技术改善和变革，才能更好的满足切片良率的保持和提升。

但是面临目前市面上所用的金刚线切割冷却液，还具有一定的缺陷性，产品体系中，分散剂多选取普通常规聚氧乙烯聚氧丙烯基醚（分子量不超过5000），润湿剂为双子型炔醇聚醚和脂肪醇醚或者异构醇醚，在硅片表面上的吸附能力强，不利于后续清洗过程的进行，同时在大尺寸硅片切割方面，还有以下问题硅片切割线痕深、崩边较高、硅片表面较脏、不便于后续清洗工段清洗、金刚线磨损较大导致的断线和加切严重等。针对这些缺陷性问题，面对今后182尺寸和210尺寸占主流光伏太阳能硅片市场，大尺寸硅片切割的问题，成为亟待解决的行业问题。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，大尺寸硅片切割过程产生的硅粉浓度高，金刚石线在切割过程中实际参与切割的磨损接触面增大，切割过程发热量增加，切割界面需要的水液浸入难度加大，对于这些问题，本发明在于解决大尺寸硅片切割过程中，对切割产生的大量硅粉分散性能加强；保护金刚石线表面金刚石颗粒的磨损；增加切割过程中切割线缝之间的水液渗透，可以更好的将切割产生的新鲜硅粉和摩擦热量及时带出，可以有效降低切割过程中的断线和加切问题，同时也能更好的管控切割过程中的TTV均值和线痕均值，以及崩边、硅落等小指标良率，保证切片良品率维持在一个较高的水平值。

为了解决以上技术问题，本发明是通过以下技术方案得以实现：

本发明提供了一种金刚线多线切割单晶大尺寸硅片用切割液，包括以下组分：多活性位点超级分散剂10%~40%，润湿渗透剂5%~20%，分散剂10%~25%，去离子水为余量。

其中，所述多活性位点超级分散剂为四羟乙基乙二胺为起始剂的聚氧乙烯聚氧丙烯基醚和四羟丙基乙二胺为起始剂的聚氧乙烯聚氧丙烯基醚的一种或多种。

四羟乙基乙二胺为起始剂的聚氧乙烯聚氧丙烯基醚的化学通式如下：

其中，4≤a≤20，3≤b≤15，且a、b均为整数。

四羟丙基乙二胺为起始剂的聚氧乙烯聚氧丙烯基醚的化学通式如下：

其中，4≤a≤20，3≤b≤15，且a、b均为整数。

其中，所述润湿渗透剂为可挥发性炔醇类表面活性剂，Surfynol 61（美国赢创）。

其中，所述润滑分散剂为聚乙二醇和脂肪醇聚氧乙烯醚的一种或多种。

其中，所述聚乙二醇的分子量为6000~8000。

其中，所述脂肪醇聚氧乙烯醚的起始醇为C4-C8醇，环氧乙烷（EO）摩尔数为50、60、70、80、90、100。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

1）本发明采用的多活性位点分散剂为四羟乙基乙二胺为起始剂的聚氧乙烯聚氧丙烯基醚和四羟丙基乙二胺为起始剂的聚氧乙烯聚氧丙烯基醚，其具较多枝化聚醚结构，分散能力优于直链结构聚醚，并且含有叔胺结构，使整个分散剂分子带弱正电性，可以与硅粉表面电位吸附，增强分散剂在硅粉表面和硅片表面的吸附，达到分散硅粉和保护硅片表面的目的。硅片在后续碱性清洗剂清洗过程中，该组分会电性还原，易于脱附，不影响硅片表面清洗的洁净度。

2）本发明采用可挥发性炔醇类表面活性剂Surfynol 61，该类型表面活性剂具有优异的动态表面张力，并且能够在清洗烘道内挥发去除，较现有使用的双子型炔醇类表面活性剂，不会在硅片表面残留。

3）本发明采用高环氧乙烷（EO）含量的聚乙二醇和高环氧乙烷（EO）含量的C4-C8醇聚氧乙烯醚，聚氧乙烯链长较长可以提供更多得吸附活性位点，虽然分子链段长会造成分子链卷曲、缠绕，但是这也增加了分子体积，提高了空间位阻作用，更加利于分散，同时长碳链可以提供更强的润滑性能。

具体实施方式

下面将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做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。

本发明提供了一种金刚线多线切割单晶大尺寸硅片用切割液，通过如下步骤制得：依次将多活性位点超级分散剂10%~40%（质量百分含量）、润湿渗透剂5%~15%（质量百分含量），分散剂10%~25%（质量百分含量）以及余量的去离子水，于25℃~40℃下进行搅拌，搅拌时间30min~120min，检测外观、密度、pH、电导率符合要求后，放料，得到单晶大尺寸硅片用切割液。

本发明中的多活性位点超级分散剂为四羟乙基乙二胺为起始剂的聚氧乙烯聚氧丙烯基醚和四羟丙基乙二胺为起始剂的聚氧乙烯聚氧丙烯基醚的一种或多种。

四羟乙基乙二胺为起始剂的聚氧乙烯聚氧丙烯基醚的化学通式如下：

其中，4≤a≤20，3≤b≤15，且a、b均为整数。

四羟丙基乙二胺为起始剂的聚氧乙烯聚氧丙烯基醚的化学通式如下：

其中，4≤a≤20，3≤b≤15，且a、b均为整数。

本发明中的润湿渗透剂为Surfynol 61（美国赢创）。

本发明中的分散剂为聚乙二醇和脂肪醇聚氧乙烯醚的一种或多种。

其中，聚乙二醇的分子量为6000-8000。

其中，脂肪醇聚氧乙烯醚的起始醇为C4-C8醇，环氧乙烷（EO）摩尔数为50、60、70、80、90、100。

实施例1

多活性位点超级分散剂（四羟乙基乙二胺为起始剂的聚氧乙烯聚氧丙烯基醚）24%

Surfynol 61 8%

聚乙二醇（分子量为8000） 10%

肪醇聚氧乙烯醚（起始醇为异辛醇，环氧乙烷（EO）摩尔数为80） 7%

去离子水 51%

实施例2

四羟乙基乙二胺为起始剂的聚氧乙烯聚氧丙烯基醚 12%

四羟丙基乙二胺为起始剂的聚氧乙烯聚氧丙烯基醚 10%

Surfynol 61 12%

聚乙二醇（分子量为6000） 8%

脂肪醇聚氧乙烯醚（起始醇为5-甲基-1-己醇，环氧乙烷（EO）摩尔数为50） 15%

去离子水 45%

实施例3

四羟乙基乙二胺为起始剂的聚氧乙烯聚氧丙烯基醚 22%

四羟丙基乙二胺为起始剂的聚氧乙烯聚氧丙烯基醚 12%

Surfynol 61 8%

脂肪醇聚氧乙烯醚（起始醇为异丁醇，环氧乙烷（EO）摩尔数为60） 12%

去离子水 46%

表1 硅片切割良率数据对比结果

试验条件为：试验线切设备均为宇晶YJ-XQL921A型，硅棒为210尺寸P型单晶硅片，棒长830mm，片厚160μm金刚线线径为φ40μm，单刀切割液添加量为0.3%，切割工艺条件一致，切割工艺耗时90分钟，试验刀数均为1000。

根据表1的实验结果，本发明实施例1至实施例3的A+B数据和A品率数据结果较目前市售切割液产品具有非常明显的优势，对小指标数据（TTV、色差、硅落、亮边、脏污等）也均具有较大的优势。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种金刚线多线切割单晶大尺寸硅片用切割液，其特征在于，所述金刚线多线切割单晶大尺寸硅片用切割液包括以下组分：多活性位点超级分散剂10%~40%，润湿渗透剂5%~20%，润滑分散剂10%~25%，去离子水为余量。

2.根据权利要求1所述的一种金刚线多线切割单晶大尺寸硅片用切割液，其特征在于，所述多活性位点超级分散剂为四羟乙基乙二胺为起始剂的聚氧乙烯聚氧丙烯基醚和四羟丙基乙二胺为起始剂的聚氧乙烯聚氧丙烯基醚的一种或多种。

3.四羟乙基乙二胺为起始剂的聚氧乙烯聚氧丙烯基醚的化学通式如下：

其中，4≤a≤20，3≤b≤15，且a、b均为整数。

4.四羟丙基乙二胺为起始剂的聚氧乙烯聚氧丙烯基醚的化学通式如下：

其中，4≤a≤20，3≤b≤15，且a、b均为整数。

5.根据权利要求1所述的一种金刚线多线切割单晶大尺寸硅片用切割液，其特征在于，所述润湿渗透剂为Surfynol 61（美国赢创）。

6.根据权利要求1所述的一种金刚线多线切割单晶大尺寸硅片用切割液，其特征在于，所述润滑分散剂为聚乙二醇和脂肪醇聚氧乙烯醚的一种或多种。

7.根据权利要求4所述的一种金刚线多线切割单晶大尺寸硅片用切割液，其特征在于，所述聚乙二醇的分子量为6000-8000。

8.根据权利要求4所述的一种金刚线多线切割单晶大尺寸硅片用切割液，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚的起始醇为C4-C8醇，环氧乙烷（EO）摩尔数为50、60、70、80、90、100。