[发明专利]一种金刚线切割硅棒用金刚石研磨液及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种金刚线切割硅棒用金刚石研磨液及其制备方法和应用，所述金刚石研磨液包括游离磨料、表面活性剂和水，在所述金刚石研磨液中游离磨料的质量百分含量为0.5‑10％，表面活性剂的质量百分含量为0.1‑3％。本发明通过对金刚石研磨液中游离磨料、表面活性剂成分含量的配合，使得增强金刚石切割液的切割性能，高加工硅片的表面质量，降低硅片碎片率。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，涉及一种金刚线切割硅棒用金刚石研磨液及其制备方法和应用。

背景技术

随着能源危机以及雾霾、温室效应等环境问题的日趋严重，能源转型迫在眉睫。由于光伏能源具备清洁无污染，储量大等优势，光伏行业受到各国政府的大力支持，技术上取得了巨大的进步，得到越来越广泛的应用，太阳能成为当今最具发展潜力的新能源之一。

在过去的十年间，随着光伏贸易争端的升级以及行情的波动，光伏产业出现过产能过剩的现象，但市场对光伏清洁能源的需求仍会稳步增加，光伏发电已经进入大规模推广应用的时代。

实现光伏发电的器件是太阳能电池，主要分为晶硅(分为单晶和多晶)、薄膜以及第三代太阳能电池，其中技术最成熟、应用最广泛的就是晶硅太阳能电池，从目前的技术发展趋势来看，晶硅电池在未来10年内仍将保持其主导地位。经过了近十年的持续努力，我国晶硅电池产业取得了飞速的发展。光伏度电成本大幅下降，从2007年的8元/kWh降低至2016年的0.7元/kWh，降幅达到了80％以上。光伏发电成本逐步接近平价电力，产业链日趋成熟。目前我国光伏产业的头等目标仍然是脱离财政补贴、实现平价上网，在市场环境下与传统能源火电、水电等相竞争。达成平价上网的目标，是各个光伏企业的奋斗目标和努力方向，因此，唯有不断降低光伏制造的成本，才能使得光伏能源具备竞争性，得到市场的认可。对于晶体硅太阳能电池光伏组件，其硅片成本占总成本30-35％，而硅片的加工成本占到硅片成本的35％左右，硅片加工成本的降低是硅片环节降低成本的主要方向。

现有技术中，硅片加工技术主要有多线砂浆切割和金刚线切割两种。其中，多线砂浆切割是广泛采用的技术，其加工原理是由切割线的运动将磨料带到切割区域，在切割线的高速运动下，磨料在硅晶体表面滚动、摩擦、嵌入到材料的加工表面，使之产生裂纹和破碎，最终实现材料去除的目的。该技术的关键在于磨料的切割能力以及切割过程中的热力学行为，在实际应用中，选用聚乙二醇和碳化硅配置成悬浮液，通过砂浆管把砂浆罐内的砂浆喷撒到线网上，利用钢线携带砂浆与硅棒相对磨削达到切割的目的，同时，切割中使用过的砂浆通过回流系统再次流回到砂浆罐中，砂浆循环使用直至切割完成。而金刚线切割是将金刚石采用粘接或电镀的方式固定在直钢丝上进行高速往返切割，其优势主要体现在以下方面：(1)切割效率提升明显，较砂浆切割提升10倍，大大降低了设备折旧；(2)锯缝损失较少，硅料成本降低25％；(3)硅片表面粗糙度及表面残留金属杂质含量低，电池效率有0.1-0.2％的提升；(4)环保，使用水性切削液，避免了高COD聚乙二醇的引入。

基于上述切割优势，单多晶先后通过引入金刚线切割技术大幅降低了硅片成本，砂浆切片市场占比快速下降，逐渐退出硅片加工历史舞台。但硅晶体是一种高硬度、高脆性的材料，在金刚线切割过程中，容易出现线痕、隐裂和碎片等缺陷，占硅片总损失的3％-4％，严重影响硅片的良率以及电池片的生产成本。导致硅片出现上述缺陷的主要原因在于金刚线切片采用高速往返切割方式加工硅片，在金刚线加减速过程中，金刚线与硅棒之间存在较大的作用力，使得硅片表面存在沿钢线运行方向的切割纹路(切割纹路实际是沿切割方向密集排列的损伤坑)，由于存在切割纹路使得硅片的机械强度急剧下降，容易造成硅片碎裂。目前，各硅片企业，均把降低硅片碎片率，列入重要改善项目，作为降低成本的主要途径之一。

因此，在本领域中，期望能够从研磨液出发，以期望得到能够降低硅片碎片率，提高切割良率的方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种金刚线切割硅棒用金刚石研磨液及其制备方法和应用。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：