[发明专利]一种硅片切割工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅片切割工艺，属于太阳能光伏行业硅片切割技术领域。

背景技术

随着光伏行业的发展，目前硅片生产过程中普遍采用了多线切割加工工艺，它是利用高速运动的细钢线携带砂浆对硅块进行磨削切割加工，砂浆的主要成分由切割液和磨料组成，切割液主要成分为聚乙二醇及其他添加剂；磨料主要为硬度较大的碳化硅。砂浆一般配比为切割液加绿碳化硅砂粉（按1：0.90-0.95重量比）。砂浆一般经过一次或多次切割后，由于切割过程中产生的硅粉进入砂浆等因素，导致其不能继续使用，必须淘汰旧砂浆，更换新砂浆。这样在每天的生产中，将有大量的废弃砂浆产生。据不完全估计目前国内厂家每年产生废砂浆约20万吨以上。

通过研究，人们发现线切割工艺过程中，参与切削硅片作用的砂只占15%左右。其余大部分为砂之间的自磨削。但在磨削过程中，有少部分砂粒棱角受损变成微粉，而大量的硅粉、粘结剂粉、玻璃粉等进入砂浆里附着并包围在砂表面，硅粉和细颗粒度碳化硅达到一定程度时，砂浆不能满足切割工艺要求。同时切割液在砂浆中主要起到悬浮、冷却、润滑等作用，在切割过程中基本未发生化学变化，其切割所需的各项性能未发生本质的变化。故废砂浆中的砂和切割液从技术方面是可以经过分离、清洗、提纯、分级等过程加以回收利用的。

目前行业内废砂浆在线回收可得到近80%的碳化硅，切割液的回收率为60%-80%，正常情况下，每批次的回收砂、液加入20%的新砂浆就可生产再生砂浆投入切片机使用。

发明内容

为了克服上述不足，本发明旨在提供一种新的硅片切割工艺，在该工艺中，首先采用新方法对废砂浆进行回收，提高了碳化硅和切割液的回收比例，不仅减少了对环境的污染，同时通过使用回收砂、液，可节省生产成本；其次对切割过程中的一系列工艺参数进行调整，实现了低成本的硅片切割工艺。

本发明提供的一种硅片切割工艺，是通过以下技术方案实现的：

一种硅片切割工艺，包括以下步骤：

（1）废砂浆的回收

①通过固液分离，对废砂浆进行回收，添加二甘醇（5%-10%），表面活性剂，增加砂浆粘稠度；所述的表面活性剂包括消泡剂、分散剂、渗透剂；

②砂浆过滤器中添加过滤袋，避免大颗粒混入砂浆；

③所述的废砂浆回收后切割液的性能如下：

外观(25℃)：无色无味透明液体；

色度≤40；

折光率（20℃）：1.4540~1.4640；

ph值（5%水溶液）：6.0～7.0；

水分≤0.40%，水分检测仪测得；

旋转粘度(25℃)：42.0～48.0mPa?s；

密度(20℃)：1.100～1.130g/cm3，密度计测得；

电导率(25℃)≤10μ S/cm。

    ④检测碳化硅颗粒度，D50为8.2±0.2μm，D50即表示：碳化硅颗粒粒径分布中占50%比例的粒径在8-8.4μm之间。

    （2）切割辅料砂浆的准备：砂浆由碳化硅和切割液组成，碳化硅：切割液按1:0.9~0.97重量比重配制；

    ①将碳化硅放入烘箱，在80~100℃的温度下烘干8小时，调整烘箱温度至40℃冷却；

②切割液在23±3℃条件下放置24小时以上；

③首先将切割液打入砂浆搅拌桶；

④碳化硅由80%重量的回收砂和20%重量的新砂组成，碳化硅缓慢倒入砂浆搅拌桶，平均每袋用时3分钟，每袋25kg；

⑤搅拌4小时后，砂浆密度控制在1.64-1.67kg/m3范围内；

⑥搅拌至8小时以上砂浆方可使用，使用前需再次测量砂浆密度保证在1.64-1.67kg/m3范围内；

（3）切割工艺

太阳能硅片的线切割机理就是机器导轮在高速运转中带动钢线，从而由钢线将聚乙二醇和碳化硅微粉混合的砂浆送到切割区，在钢线的高速运转中与压在线网上的工件连续发生摩擦完成切割的过程。

本工艺适用于NTC-PV800线切机，使用主辊槽距为0.33mm，钢线直径0.115mm。

砂浆配置完成后将砂浆打入NTC-PV800线切机内，砂浆打入量为500-600kg，由于碳化硅、切割液的回收再利用，砂浆切割能力减弱，相应切割工艺需做出调整，根据砂浆使用量和回收砂、回收液使用比例调整PV800线切机切割工艺。

①采用双向切割，砂浆单刀消耗量为250-300kg/刀，钢线平均使用量为240-280km；