[發明專利]一種金剛線切割硅棒用金剛石研磨液及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201811001330.7
• 申請日: 2018-08-30
• 公開（公告）號: CN110872484B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 李飛龍;郭慶紅;田云;任鉆元;郝東東;熊震;朱軍
• 申請（專利權）人: 洛陽阿特斯光伏科技有限公司;蘇州阿特斯陽光電力科技有限公司;阿特斯陽光電力集團股份有限公司
• 主分類號: C09K3/14
• 分類號: C09K3/14;B24B27/06
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供了一種金剛線切割硅棒用金剛石研磨液及其制備方法和應用，所述金剛石研磨液包括游離磨料、表面活性劑和水，在所述金剛石研磨液中游離磨料的質量百分含量為0.5?10％，表面活性劑的質量百分含量為0.1?3％。本發明通過對金剛石研磨液中游離磨料、表面活性劑成分含量的配合，使得增強金剛石切割液的切割性能，高加工硅片的表面質量，降低硅片碎片率。

技術領域

本發明屬于太陽能電池技術領域，涉及一種金剛線切割硅棒用金剛石研磨液及其制備方法和應用。

背景技術

隨著能源危機以及霧霾、溫室效應等環境問題的日趨嚴重，能源轉型迫在眉睫。由于光伏能源具備清潔無污染，儲量大等優勢，光伏行業受到各國政府的大力支持，技術上取得了巨大的進步，得到越來越廣泛的應用，太陽能成為當今最具發展潛力的新能源之一。

在過去的十年間，隨著光伏貿易爭端的升級以及行情的波動，光伏產業出現過產能過剩的現象，但市場對光伏清潔能源的需求仍會穩步增加，光伏發電已經進入大規模推廣應用的時代。

實現光伏發電的器件是太陽能電池，主要分為晶硅(分為單晶和多晶)、薄膜以及第三代太陽能電池，其中技術最成熟、應用最廣泛的就是晶硅太陽能電池，從目前的技術發展趨勢來看，晶硅電池在未來10年內仍將保持其主導地位。經過了近十年的持續努力，我國晶硅電池產業取得了飛速的發展。光伏度電成本大幅下降，從2007年的8元/kWh降低至2016年的0.7元/kWh，降幅達到了80％以上。光伏發電成本逐步接近平價電力，產業鏈日趨成熟。目前我國光伏產業的頭等目標仍然是脫離財政補貼、實現平價上網，在市場環境下與傳統能源火電、水電等相競爭。達成平價上網的目標，是各個光伏企業的奮斗目標和努力方向，因此，唯有不斷降低光伏制造的成本，才能使得光伏能源具備競爭性，得到市場的認可。對于晶體硅太陽能電池光伏組件，其硅片成本占總成本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環節降低成本的主要方向。

現有技術中，硅片加工技術主要有多線砂漿切割和金剛線切割兩種。其中，多線砂漿切割是廣泛采用的技術，其加工原理是由切割線的運動將磨料帶到切割區域，在切割線的高速運動下，磨料在硅晶體表面滾動、摩擦、嵌入到材料的加工表面，使之產生裂紋和破碎，最終實現材料去除的目的。該技術的關鍵在于磨料的切割能力以及切割過程中的熱力學行為，在實際應用中，選用聚乙二醇和碳化硅配置成懸浮液，通過砂漿管把砂漿罐內的砂漿噴撒到線網上，利用鋼線攜帶砂漿與硅棒相對磨削達到切割的目的，同時，切割中使用過的砂漿通過回流系統再次流回到砂漿罐中，砂漿循環使用直至切割完成。而金剛線切割是將金剛石采用粘接或電鍍的方式固定在直鋼絲上進行高速往返切割，其優勢主要體現在以下方面：(1)切割效率提升明顯，較砂漿切割提升10倍，大大降低了設備折舊；(2)鋸縫損失較少，硅料成本降低25％；(3)硅片表面粗糙度及表面殘留金屬雜質含量低，電池效率有0.1-0.2％的提升；(4)環保，使用水性切削液，避免了高COD聚乙二醇的引入。

基于上述切割優勢，單多晶先后通過引入金剛線切割技術大幅降低了硅片成本，砂漿切片市場占比快速下降，逐漸退出硅片加工歷史舞臺。但硅晶體是一種高硬度、高脆性的材料，在金剛線切割過程中，容易出現線痕、隱裂和碎片等缺陷，占硅片總損失的3％-4％，嚴重影響硅片的良率以及電池片的生產成本。導致硅片出現上述缺陷的主要原因在于金剛線切片采用高速往返切割方式加工硅片，在金剛線加減速過程中，金剛線與硅棒之間存在較大的作用力，使得硅片表面存在沿鋼線運行方向的切割紋路(切割紋路實際是沿切割方向密集排列的損傷坑)，由于存在切割紋路使得硅片的機械強度急劇下降，容易造成硅片碎裂。目前，各硅片企業，均把降低硅片碎片率，列入重要改善項目，作為降低成本的主要途徑之一。

因此，在本領域中，期望能夠從研磨液出發，以期望得到能夠降低硅片碎片率，提高切割良率的方法。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種金剛線切割硅棒用金剛石研磨液及其制備方法和應用。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：