[发明专利]一种硅片切割液

说明书

本发明公开了一种硅片切割液。目前的低粘度切割液，其润滑性、分散性不好，在硅切片过程中摩擦热量大，砂浆粘度波动大，造成切割的不稳定，还不能应用于负载较大的切割设备。本发明的切割液包括如下质量百分比的各组分：具有PO‑EO‑PO结构的嵌段聚醚30‑60％，分散剂10‑20％，润湿剂4.0‑10％，抗氧化剂1.0‑3.0％，防腐剂0.05‑2.0％，消泡剂0.05‑2.0％，余量为去离子水。本发明通过提高切割液的分散、润滑能力，实现了大功率切片机使用低粘度液进行硅片切割的可能性，即能应用于负载较大的切割设备。

技术领域

本发明涉及切割液，特别是一种用于晶体硅多线切割的硅片切割液。

背景技术

近年来，中国太阳能光伏行业的发展经历了过山车式的疯狂发展模式，从高回报的暴利时代到产能过剩引起的倒闭潮，再到国家政策的扶持、补贴，目前光伏行业已基本回归理性，但依然要依靠补贴盈利，随着十三五规划的出台，光伏补贴将从2016年下半年开始逐年取消，这需要光伏企业或转型升级提高效率，或精益生产降低成本，才能在激烈的市场环境中生存。目前，硅片切割行业中单晶硅片的生产基本采用金刚线切割方式，成本已大大降低。而多晶硅由于材料本身和下游制绒工艺的制约，仍然需要采用砂浆切割方式，如何降低生产成本成为多晶硅片生产企业亟待解决的问题。

目前，多晶硅线切割工艺为了提高切割效率多使用结构钢线，结构钢线的使用能够增强钢线的携砂能力，提高切割效率；但在切割过程中相应的会遇到一些问题：比如切割力的增大对硅片表面的损伤也会增大，切割力的增大使切割瞬间产生的热量偏大，破坏切割液分子结构，减少了切割液的使用次数。另外，随着切割速率的提高，硅粉生成的速度加快，如果硅粉不能被切割液及时的润湿分散，会引起砂浆的残留，造成脏污片甚至是涨片现象。结构钢线的使用完全降低了切割设备对切割液粘度上的要求，因为之前的钢线表面光滑，需要切割液的粘性来增加其带砂能力，而结构钢线表面粗糙，已大大增加了其表面的带砂能力，对切割液的粘度要求相应也会降低。这样会给切片企业带来一大好处，就是砂浆粘度的降低会大大降低切割设备的工作负载，达到节能降耗的目的。而粘度的降低会对切割液的润滑和分散性相应地提出了更高的要求，较好的润滑性对降低硅片表面损伤、特别是表面热应力缺陷具有重要作用。分散稳定性则对及时持续地分散切割过程产生的硅粉、防止产生微粉残留至关重要。

国内多晶切割设备仍以MB261，HCTB5，PV-800等机型为主，多使用以PEG为主要成分的切割液，此种切割液旋转粘度相对较高，一般在40-50mpa.s之间。切割后砂浆粘度较大，设备系统能耗较高，随着切割液回收次数的增加，PEG分子容易发生断链，其分散性和润滑性都会受到较大影响，易造成砂浆沉积、硅片表面粗糙等现象。此外，国内市场存在少量日本的安永机型，使用进口或国产化的低粘度切割液，但其润滑性、分散性不好，在硅切片过程中摩擦热量大，砂浆粘度波动大，造成切割的不稳定，还不能应用于负载较大的切割设备。

发明内容

为了解决现有线切割过程的高能耗及在切割工艺中存在的硅片表面损伤、砂浆沉积和热应力等问题，本发明提供一种低粘度、高润滑性能和高分散性能的切割液，将其用于晶体硅多线切割，能明显降低能耗，以提高硅片良品率，保持切割过程的稳定性。

本发明采用的技术方案为：一种用于晶体硅多线切割的切割液，其包括如下质量百分比的各组分：

本发明使用具有PO-EO-PO结构的嵌段聚醚作为润滑剂，一方面其表面张力较低，易于在碳化硅颗粒和切割线表面形成保护膜；另一方面，相邻分子两端的PO链段易于相互缠绕，分子间形成类似“手拉手”的效应，增大了保护膜的强度，进而增强了缓冲摩擦、减少磨损的作用。