[发明专利]一种水性金刚线硅片切割液

说明书

本发明属于光伏产业硅晶体切割技术领域，尤其涉及一种水性金刚线硅片切割液。水性金刚线硅片切割液的组分包括脂肪酸甲酯、聚乙二醇400单月桂酸酯、顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、二甲苯磺酸钠、癸炔二醇聚氧乙烯醚和去离子水，本发明的水性金刚线硅片切割液在具有优异的润滑、冷却、硅粉沉降速度快，金刚线磨损小，制备方法工艺简单、条件易控、成本低廉、对设备要求低，适于工业化生产。

技术领域

本发明属于光伏产业硅晶体切割技术领域，尤其涉及一种水性金刚线硅片切割液。

背景技术

随着全球能源需求的变化，清洁环保的能源成了热门的研究课题。太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。光伏半导体硅片应运而生的成为了太阳能的支柱产业，对硅片的需求快速增长。切片是硅片加工的重要的一道工序，同时也是造成硅片应力、表层及亚表层损伤及崩边的主要工序之一，硅片切割良率直接决定了光伏产业的产能。而切割液的性能是影响硅片切割效率及质量的关键因素之一。

目前的硅片切割工艺主要采用游离砂浆切割悬浮液和金刚线切割，而金刚石砂线切割是一种更为新型的切割工艺，我国目前还处于起步阶段。该工艺主要是利用砂线外层镀有的金刚石与硅片摩擦来进行切割，切割液不需要悬浮碳化硅颗粒，也不需要具备较高的粘度，不需要在溶液中混入碳化硅刃料，其切割速度是砂浆切割工艺中钢线的2～3倍，出片率也比砂浆切割方式高，且其消耗的水电比砂浆切割技术减少了三分之二，切割后产生的硅粉可以全部回收使用，因此在单位产量的折旧、人工和能源成本将大大降低，可谓既节能又环保。

专利CN102321497A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，还包含具有硫氧双键的有机化合物。该专利虽然性能较好，但属于传统的游离砂浆切割悬浮液，该系列悬浮液目前已处于淘汰技术。

专利105695076A和105713714A属于同系列产品，较多的使用了国家禁止使用的烷基酚聚氧乙烯醚等表面活性剂。其实丁苯胶的使用虽然加速了硅粉的团聚，但是大颗粒的硅粉粘在金刚线上也降低了硅片切割的良率。

目前市售硅片切割液切割后的硅片表面TTV大，有线痕，由于硅片在切割过程中会发生脆性崩裂或划痕，影响了硅片表面的粗糙度和翘曲度，使得所加工的硅片总厚度存在误差。

金刚线使用寿命短，现在很多硅片切割液使用的添加剂质量差，不利于切割后清洗，从而缩短了金刚砂线的使用寿命。

硅片切割过程中切屑硅粉由于粒度太细与水反应会释放出氢气，长时间的生产积累会产生安全隐患。

对比传统的砂浆悬浮液切割工艺与金刚石砂线切割工艺，后者砂线外层镀有的金刚石与硅片摩擦产生的摩擦力远比砂浆悬浮液高，切割时产生瞬间更强的高温，冷却效果下降、硅粉沉降性不好，这导致了切割后的硅片表面会存在不易清洗的固体硅细粉末，从而使产品光滑度下降、良率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：在传统的砂浆悬浮切割液被淘汰的前提下，提供一种金刚石砂线切割硅片的切割液，解决切割速度慢，硅粉沉降性差，硅片良率低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：提供一种水性金刚线硅片切割液，其组分包括脂肪酸甲酯、聚乙二醇400单月桂酸酯、顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、二甲苯磺酸钠、癸炔二醇聚氧乙烯醚和去离子水。

具体而言，上述水性金刚线硅片切割液按重量份数计包括以下各组分：脂肪酸甲酯5-10份、聚乙二醇400单月桂酸酯8-15份、顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠5-10份、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯2-5份、二甲苯磺酸钠0.1-1份、癸炔二醇聚氧乙烯醚1-5份和去离子水60-80份。