[發(fā)明專利]一種采用金剛線的硅片切割液循環(huán)系統(tǒng)及方法

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• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN108793554A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發(fā)明（設計）人: 劉坤;韓志純;張良恒;任文星;吳勇;侯永標
• 申請（專利權）人: 山東大海新能源發(fā)展有限公司
• 主分類號: C02F9/10
• 分類號: C02F9/10;C02F103/34
• 代理公司: 濟南千慧專利事務所(普通合伙企業(yè)) 37232
• 代理人: 吳紹群

本發(fā)明提供一種采用金剛線的硅片切割液循環(huán)系統(tǒng)，包括：收集單元，熱交換單元，壓濾分離單元，清液回用單元。能夠分離使用過的切割液中的硅粉顆粒后循環(huán)利用，重新作為切割液使用，避免將攜帶有機物的進入廢水處理，減少廢水的處理成本，降低環(huán)保壓力。同時提供對應上述系統(tǒng)的采用金剛線的硅片切割液循環(huán)方法。

技術領域

本發(fā)明涉及物質(zhì)切割，尤其涉及硅的片切割，具體涉及一種采用金剛線的硅片切割液循環(huán)系統(tǒng)及方法。

背景技術

目前，世界能源結構正在朝著確定的方向發(fā)展，雖然目前主要以石油、煤炭、天然氣等不可再生資源為主，但隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，新能源技術發(fā)展，人們的理念的轉變，已經(jīng)日益重視新型可再生資源的運用，其中太陽能由于具有清潔無污染的優(yōu)勢，并且可以當作可近乎無限開發(fā)的能源，具有最大的開發(fā)潛力。

現(xiàn)階段，太陽能的主要利用方式有通過集熱的方式將太陽能轉化為熱能，或者利用光生伏打效應將太陽能轉化為電能，顯然，轉化為電能的方式更具發(fā)展前景，太陽能電池(光伏電池)是太陽能最核心的器件。

近幾年隨著光伏太陽能市場的發(fā)展變化，太陽能電池不斷地向高效率低成本發(fā)展。多晶硅作為適合的半導體材料，在光伏太陽能發(fā)電行業(yè)有廣泛的應用。根據(jù)需要，多晶硅塊需要通過切割機將其切割為規(guī)定厚度的硅片。由于多晶硅硬度高，目前針對大尺寸的多晶硅的切割，考慮到硅片方面產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴張以及成本增長的壓力，業(yè)內(nèi)不斷尋求高效率低成本的硅片切割方式。

現(xiàn)國際光伏行業(yè)晶體硅片的切割方式主要有兩種。

一種是砂漿切割，即利用涂有碳化硅和油漿的多根不銹鋼細鋼絲(SW)絲環(huán)繞在驅動輪和緊張輪上高速轉動，以碳化硅微粉為主體的磨削漿料高速帶入切割區(qū)域并對磨料施加載荷，磨料對硅料進行磨削切割。

另一種是金剛石線(DW)切片，即采用電鍍或樹脂固定的方法將金剛石顆粒鑲嵌在不銹鋼絲上，這種不銹鋼絲高速運轉以一定的壓力對硅料進行磨削切割。從電池制作工藝角度比較，砂漿切割對硅片表面摩擦斷裂損傷劇烈，會使硅片表面出現(xiàn)較多小而不規(guī)則凹坑，容易導致后續(xù)清洗制絨工藝復雜且控制不穩(wěn)定，金字塔絨面變化范圍大，單片金字塔絨面均勻度差，成核率低。

金剛石線切割后硅片表面除存在較輕的表面摩擦斷裂損傷外還有由塑性磨削切割形成的光滑切割紋，硅片表面呈現(xiàn)塑性光滑紋和脆性破碎斷裂輕微凹坑的混合形貌，這種硅片表面不易腐蝕出金字塔。但從切片工藝上比較，相比于砂漿切割加工成本高，切割效率低下，切割后廢砂漿的排放污染大等缺點，金剛石線切割不使用昂貴且難以處理的砂漿，操作簡單，切割速度可以快2至3倍，提升的生產(chǎn)速率超過1.5倍，同時硅片表面損傷較輕，單片耗材遠遠低于砂漿切割。故金剛線切割技術因為其高效、環(huán)保、優(yōu)質(zhì)的特性，已經(jīng)逐漸成為了砂漿線切割的替代技術。

然而，采用金剛線技術進行硅片切割，要使用特殊的切割液，金剛線切割采用的切割液是水溶性冷卻液，例如，普遍采用的切割液主要包括非離子表面活性劑、聚乙二醇、醇類滲透劑、防銹劑，為水基混合物。為水基混合物，具有較好的親水性起到分散硅粉、冷卻降溫的作用，保證在切割的過程中進行排渣與降溫。其可以和水快速均勻的互相溶解，乳化性好，且具有一定的清洗、潤滑、防銹功能，能有效防止切割過程中硅片發(fā)生脆性崩裂或者產(chǎn)生劃痕，其能夠清洗切割后的硅片表面，減少機臺生銹，快遞降低切割區(qū)域的溫度，切割后硅粉能有效懸浮，不產(chǎn)生沉淀；且該冷卻液不容易揮發(fā)，這樣清洗切割機臺就相對容易。

除此之外，還需要進行清洗等工序操作，耗水量很大，故需要提前準備好水源并需要長時間保持工藝水供水充足，只有這樣才能保證最終得到的產(chǎn)品的質(zhì)量。但是，在現(xiàn)在水資源較為緊缺的現(xiàn)狀下，采用這種現(xiàn)有的加工方式不僅會造成大量的水資源浪費而且在很多情況下因加工時廠房內(nèi)無法長時間保證良好水資源的供給，因而會使加工處理的過程中無法安全有效的保證供水量，從而會導致加工出來的產(chǎn)品質(zhì)量差、加工效率低。目前各個步驟所使用完的水在使用完以后通常水質(zhì)會變很差，因此現(xiàn)有的設備在進行完本步工序的處理之后就直接將污水通過排水管道排出，這樣不僅會造成水資源的浪費而且隨意排放污水還會造成大量的水污染。