[发明专利]用于切割太阳能硅片的水性游离磨料切割液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于硅片切割技术领域，涉及一种切割液，特别涉及一种用于切割太阳能硅片的水性游离磨料切割液及其制备方法。

背景技术

随着太阳能光伏产业的不断发展，对光伏转化效率和成本提出了更高的要求，这就要求光伏产业的每个环节都要不断提升技术水平。硅片作为光伏电池的核心部件，硅片质量的提高、生产成本的降低以及生产的绿色化都将为光伏产业提供更强大的发展动力。

硅片游离磨料线切割是将切割液与SiC混合后喷入钢丝与硅棒工件之间，从而在线切割过程中使硅棒产生微小裂纹、崩碎并形成切屑被去除，进给机构推动晶体硅棒向往复运动的钢丝移动，线轮上钢丝绕成多组可同时切割多片实现线切割。该方法是目前应用最广泛的硅片切割方式，但仍然存在切割液分散悬浮性较差、切割液成本高、切割液冷却润滑性差、环境污染严重等问题。现有的用于硅片游离磨料线切割的水基切割液或者含水量仍然偏低不能达到有效降低成本的目的，或者就是悬浮分散性和润滑性不够，且甚少有人提及水基切割液在线切割过程中易产生氢气的问题。

例如，申请号为201210397124.9，发明名称为“硬脆性材料的水基切割液及其制备方法”的中国专利和申请号为201110176262.X，发明名称为“一种硅片切割用水基切削液”的中国专利中均提到的水基切割液的含水量在40份及以下，虽然对生产成本有一定的节约但幅度并不大，且由于含水量低使切割液的COD值仍然很高，并不能做到真正的绿色环保；再有，在切割后的废砂浆分离过程中，SiC表面的有机物不易分离，且上述两篇专利中的有机物含量很高，导致SiC表面吸附的有机物多，进一步增加了废砂浆的处理难度。

其次，在申请号为201110174484.8，发明名称为“一种用于硅片的水基型线切割液中公开的水基切割液含水量达到了89.95～98份，但是其中所提的主要成分聚乙烯醇在机器表面易成膜，会对生产的稳定性和连续性造成不便。

再有，申请号为US13139046，发明名称为“Cutting Fluid Composition For Wiresawing”的美国专利中的水基切割液虽然提到了水基切割液会在切割过程中产生氢气的问题，但其对氢气的抑制能力仍然很低。

针对现有的水基切割液，普遍存在含水量仍然低、忽略切割过程产生氢气、润滑性差等问题，未能综合水基切割液的各项指标，从而使得切割液生产成本高、COD值高污染严重、切割后硅片表面损伤严重等。因此研制低成本、高质量、环境友好的水基切割液是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的问题，提供一种生产成本低、含水量高、切割效果好、环境友好的用于切割太阳能硅片的水性游离磨料切割液及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种用于切割太阳能硅片的水性游离磨料切割液，按照质量份数计，包括以下组分：

1～5份的合成高分子增稠剂、0.1～1份的非离子型高分子润湿剂、0.1～1.5份的助溶剂、0.05～0.5份的分散剂、0.01～0.1份的消泡剂以及91～99份的水。

还包括0.1～1份的脂肪醇聚氧乙烯醚以及0.1～1.5份的聚乙二醇600单油酸酯。

所述的合成高分子增稠剂为聚乙二醇400单硬脂酸酯、聚乙二醇400双硬脂酸酯或聚乙二醇6000双硬脂酸酯。

所述的非离子型高分子润湿剂为吐温80或烷基酚聚氧乙烯醚。

所述的烷基酚聚氧乙烯醚由壬基酚与8至12分子的环氧乙烷加成制得。

所述的助溶剂采用椰子油脂肪酸二乙醇酰胺或AES。

所述的分散剂为分散剂Tamol或亚甲基双甲基萘磺酸钠。

所述的消泡剂为SRE消泡剂、二甲基硅油、DE889消泡剂中的一种或多种混合物。

一种用于切割太阳能硅片的水性游离磨料切割液的制备方法，包括以下步骤：

1）将0.1～1份的非离子型高分子润湿剂、0.1～1.5份的助溶剂、0.1～1份的脂肪醇聚氧乙烯醚以及0.1～1.5份的聚乙二醇600单油酸酯加入91～99份的水中，混合后，再向该体系中依次加入0.05～0.5份的分散剂和0.01～0.1份的消泡剂，充分混匀，得到混合液；

2）将混合液加热并搅拌至溶质完全溶解，得混合溶液；

3）将1～5份的合成高分子增稠剂加入步骤2）得到的混合溶液中，在加入合成高分子增稠剂时保温并不断搅拌至合成高分子增稠剂完全溶解，得到用于切割太阳能硅片的水性游离磨料切割液。