专利名称：树脂金刚线的制作方法
技术领域：
本发明一种树脂金刚线的制作方法，涉及光伏技术领域。
背景技术：
光伏(PVor photovoltaic)是太阳能光伏发电系统(photovoltaic powersystem)的简称。是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，有独立运行和并网运行两种方式。
目前各国政府都在积极发展清洁能源，随着技术提升成本下降以及各国积极光伏政策的推出，预计光伏行业将快速发展。根据欧洲光伏产业协会(EPIA)预测光伏市场将在今后5年里保持30% 40%的快速增长，其后10年的增长速度也将达到20% 30%。硅片就是制造光伏电池的基板。硅片切割是太阳能光伏电池制造工艺中的关键部分。该切割工艺用于处理单晶硅或者多晶硅的固体硅锭，将硅锭切成方块，然后切成200um的硅片。一直以来的硅片切割技术以传统的砂浆切为主，但是，因为技术局限，有难以解决的难题难题之一硅粉难以有效利用和加工材料的粗大化，使硅片难以切得更薄，成本难降低；难题之二 易产生造成环境污染的产业废弃物，治污成本较大。在光伏领域，为了满足市场对于更低成本和更高生产力的要求，金刚线技术的研究和产业化，将进一步缩小硅片厚度并降低了切割过程中的材料损耗，从而减少了太阳能电力的硅材料消耗量。目前，原材料几乎占了晶体硅太阳能电池成本的三分之一，因此，金刚线技术对于降低太阳能每瓦成本并最终促使其达到电网平价起到了至关重要的作用。最新最先进的金刚线技术带来了很多创新，将提高生产力并通过更薄的硅片减少硅材料的消耗。金刚线在国外已经进行了比较深入的研究，而国内在这一方面的研究还处在起步阶段。硅片是晶体硅光伏电池技术中最昂贵的部分，所以降低这部分的制造成本对于提高太阳能对传统能源的竞争力至关重要。但在硅片切割工艺中我们需要面对多项挑战，主要聚焦于光伏产业金刚线的生产力，也就是单位时间内生产的硅片数量。生产力取决于以下几个因素
I)金刚线直径一更细的切割线意味着更低的损失，也就是说同一个硅块可以生产更多的硅片。然而，切割线越细越容易断裂。2)荷载一每次切割的总面积，等于硅片面积X每次切割的硅块数量X每个硅块所切割成的硅片数量。3)切割速度——切割台通过切割线切割网的速度，这在很大程度上取决于切割线运动速度，马达功率和切割线拉力。4)易于维护性——金刚线在切割之间需要更换切割线，维护的速度越快，总体的生广力就越闻。金刚线与由游离的磨料进行线切割的加工技术相比，其优势体现在以下方面
I)用金刚线与传统的碳化硅磨料切割相比，效率高、寿命长，切割精度高，硅片质量好。
2)用金刚线替代碳化硅磨料，将更容易回收废渣中的多晶硅。据统计，约有40%的多晶硅没有得到利用，浪费在废渣中，难以与碳化硅分离。若采用钻石线切割，可以凭借燃烧的方式，分离并循环利用多晶硅。3)可使用水溶性冷却液，便于回收。但目前金刚线的生产工艺尚有缺陷，以前，对于金刚线砂粒固定线的制造是把树脂作为粘合剂的，将含有砂粒和粘合剂的粉浆敷到芯线上之后，粘合剂硬化需要很长时间。现有生产设备的生产速度为2 O O 3 O O mm/sec，产线设备约纵长10米。
发明内容
本发明的目的在于提供一种树脂金刚线的制作方法。本发明目的通过下述技术方案实现 弟一步，配制金刚砂树脂液，包括金属(Ni、Ti、Cu等)涂层后的金刚砂、树脂系粘合齐 、有机溶剂和sic砂粒搀料，其中，树脂系粘合剂为可溶酚醛清漆和/或者可溶酚醛树脂，用搅拌机搅拌至酚醛树脂溶解于二甲基甲酰胺中的糊状物，注入模具中；
第二步，固定金刚砂先安装芯线，将芯线接至送线轴，芯线输送速度1000 2000mm/sec,让芯线通过模具，使树脂液均匀涂在芯线上，树脂液的涂敷量为0. 003 O. 040g/m,在模具的出线口设置金刚石凹模，通过设定凹模尺寸得到所需尺寸的涂抹着树脂液的钢线，其中，所述的芯线为切片机上使用的切割钢线；
第三步，将上述涂抹着树脂液的钢线通过加热炉，加热炉长度500mm 1500mm，温度为400 1000°C烘烤，达到树脂液呈半硬化，得到半硬化树脂金刚线；
第四步，收线，通过加热炉后半硬化树脂金刚线被直接卷在线轴上，将线轴整体投入恒温炉内10小时内逐渐升温至180°C，然后，稳定在180°C 3小时后断开电源，固化温度为160°C 240°C，固化时间为5 15小时，直到温度自然降至室温为止，使树脂液达到完全硬化，得树脂金刚线成品。其中，第三步结束可在线检测半硬化树脂金刚线的规格等，在树脂完全硬化后也应有检测，以保证成品的品质均一、可靠。在上述方案基础上，在第一步中，所述的模具为粉浆分配器，将树脂液粉浆涂敷在芯线上。在上述方案基础上，在第二步中，所述的安装芯线需通过清洗槽清洗，将除去杂质的芯线上在线轴上，其中，所述芯线规格为Φ 8 O μ m Φ ομ m切片机用芯线，清洗液主要使用电解盐。芯线上在线轴上后，采用连续送线装置，即将卷在线轴上的芯线连续放出的装置。所述的芯线较佳输送速度为1200 2000毫米/秒的速度连续送线。在上述方案基础上，在第三步中，所述的加热炉为竖型的加热炉，将芯线由上而下行走或由下往上输送的加热炉，加热方式为电加热、高频率诱导加热、热反射加热。所述的加热炉的较佳加热温度为680°C 750°C。在第三步的末端生产线，设置在线检测设备，对所得金刚线进行在线检测，测量金刚线的外径，测量金刚线是否符合标准值，及时针对数值情况做出判断和调整。在上述方案基础上，在第四步中，所述的恒温炉为一种恒温槽，将每个绕有半硬化金刚线的线轴进行加热并使树脂固化。第四步中，在收卷前，对树脂金刚线样本进行针对强度、延展性、外观等内容的物理检查。合格则说明通过出货检验，批准准备出货，然后收卷。所述的树脂液为包括金属(Ni、Ti或Cu等)涂层后的金刚砂、树脂系粘合剂、有机溶剂和SiC砂粒搀料等的糊状物，各组分的重量百分比为
金刚砂5 3 O wt% 树脂系粘合剂5 3 O wt %
SiC砂粒(I 5μηι) 5 2 O wt%
有机溶剂5 2 5wt%，
其中，树脂系粘合剂为可溶酚醛树脂；所述的金刚砂的粒径为4μ m 50μ m;所述的SiC砂的粒径为1 μ m 5 μ m。所述的树脂系粘合剂中，还可包括苯酚、丙烯酸树脂等作为树脂系粘合剂的改性剂。所述的有机溶剂为N，N- 二甲基甲酰胺。所述的金刚砂为镍涂层的金刚砂，涂层量为I 5 5wt%。本发明工艺先进，金刚线生产工艺稳定，是在经过反复的实验并根据选定特殊材料以及配合比例，经过短时间的加热后即可让粘合剂处于半硬化的状态。本发明所选用的树脂为可溶酚醛树脂和合理的配方体系，使半硬化时间短，从现有生产设备的生产速度为2 O O 3 O O mm/sec，产线设备约纵长10米改进为生产速度达到1200mm/min左右，生产设备也可以小型化到纵长2 3米，生产效率高。说明书附图
附图，本发明工艺流程框图。
具体实施例方式如图，本发明工艺流程框图所示，步骤包括连续放出芯线、钢线清洗、粉浆分配器、加热炉半硬化处理、合格线的收线、恒温炉固化定型。第一步，配制金刚砂树脂液，包括金属(Ni、Ti或Cu等)涂层后的金刚砂、树脂系粘合剂、有机溶剂和SiC砂粒搀料等，用搅拌机搅拌至酚醛树脂溶解于二甲基甲酰胺中的糊状物，各组分按重量百分比计为镍涂层(涂层量为I 5 5 wt%)的金刚砂5 3 Owt%、树脂粘合剂为可溶酹醒树脂(resole resin), (C6H60 CH20) x) 5 3 0 wt % > SiC5 2 Owt%、有机溶剂N，N-二甲基甲酰胺((CH3)2NCH0) 5 2 5 wt %，将各组分放入容器内，搅拌机搅拌，粉末状的可溶酚醛树脂溶解于有机溶液中，并混合金刚砂和SIC得到糊状金刚砂树脂液，注入模具中，本实施例是选用粉浆分配器，其中，有机溶液起到调节粘度的作用。其中，金刚砂尺寸4 μ Π 50μ m ;SiC砂的粒径为I μ m 5 μ m。搅拌机是通过自转加公转式旋转产生离心力，利用离心力来去除搅拌混合过程中产生的泡沫，并使树脂粘合剂在溶于有机树脂的过程中，均匀分布金刚砂和SIC的比例。合理粘度为:2· O 4. 5Pa. S
第二步，固定金刚砂先安装芯线，将芯线接至送线轴，芯线为切片机上使用的切割钢线，对钢线进行清洗后，以1200mm/sec的速度输送芯线，让芯线通过粉浆分配器，使树脂液均匀涂在钢线上，树脂液的涂敷量为0. 003 O. 040g/m，在模具的出线口设置尺寸确定的金刚石凹模，使涂抹着树脂液的钢线的外径尺寸满足设计要求，其中，凹模需要使用人造金刚石或者超硬钢材材质；将芯线接至送线轴。第三步，将上述涂抹着树脂液的钢线通过加热炉，加热炉长度1000mm，温度为680°C 750°C，烘烤树脂液至半硬化，得到半硬化金刚线，并进行在线检测；
第四步，对检测合格的半硬化金刚线，直接卷在线轴上，将线轴整体投入恒温炉内10小时内逐渐升温至180°C (升温速度为18°C / h)，然后，稳定在180°C 3小时后断开电源，直到温度自然降至室温为止，使树脂液硬化完全，检测，得树脂金刚线成品。对成品进行检测 1)，用电子扫描显微镜观测金刚线表面附着金刚砂的数量和突出量情况，检验是否有异常。2)，摩擦试验用摩擦试验机使金刚线在材料产生一定压力的摩擦效果，以此来判断金刚线的切割性能。
3)，张力试验使用张力试验机测量金刚线的承受拉力性能，符合国际规范。
权利要求
1.一种树脂金刚线的制作方法，包括粘胶、金刚砂、芯线，其特征在于依下述步骤 弟一步，配制金刚砂树脂液，包括金属涂层后的金刚砂、树脂系粘合剂、有机溶剂和SiC砂粒搀料，其中，树脂系粘合剂为可溶酚醛树脂，用搅拌机搅拌至酚醛树脂溶解于二甲基甲酰胺中的糊状物，注入模具中； 第二步，固定金刚砂先安装芯线，将芯线接至送线轴，芯线输送速度1000 2000mm/sec,让芯线通过模具，使树脂液均匀涂在芯线上，树脂液的涂敷量为0. 003 0.040g/m，在模具的出线口设置金刚石凹模，通过设定凹模尺寸得到所需尺寸的涂抹着树脂液的钢线，其中，所述的芯线为切片机上使用的切割钢线； 第三步，将上述涂抹着树脂液的钢线通过加热炉，加热炉长度500mm 1500mm，温度为400 1000°C，烘烤达到树脂液呈半硬化，得到半硬化树脂金刚线； 第四步，收线，通过加热炉后半硬化树脂金刚线被直接卷在线轴上，将线轴整体投入恒温炉内10小时内逐渐升温至180°C，然后，稳定在180°C 3小时后断开电源，固化温度为160°C 240°C，固化时间为5 15小时，直到温度自然降至室温为止，使树脂液达到完全硬化，得树脂金刚线成品。
2.根据权利要求I所述的树脂金刚线的制作方法，其特征在于在第一步中，所述的模具为粉浆分配器，将树脂液粉浆涂敷在芯线上。
3.根据权利要求I所述的树脂金刚线的制作方法，其特征在于在第二步中，所述的安装芯线需通过清洗槽清洗，将除去杂质的芯线上在线轴上，其中，所述芯线规格为0 8 0U m (J)IlOii m切片机用芯线。
4.根据权利要求I或3所述的树脂金刚线的制作方法，其特征在于采用连续送线装置，所述的芯线输送速度为1200 2000毫米/秒的速度连续送线。
5.根据权利要求I所述的树脂金刚线的制作方法，其特征在于在第三步中，所述的加热炉为竖型的加热炉，将芯线由上而下行走或由下往上输送的加热炉，加热方式为电加热、高频率诱导加热、热反射加热。
6.根据权利要求5所述的树脂金刚线的制作方法，其特征在于所述的加热炉的加热温度为680°C 750°C。
7.根据权利要求I所述的树脂金刚线的制作方法，其特征在于在第四步中，所述的恒温炉为一种恒温槽，将每个绕有半硬化金刚线的线轴进行加热并使树脂固化。
8.根据权利要求I所述的树脂金刚线的制作方法，其特征在于所述的树脂液为包括有金属镍、钛或铜涂层后的金刚砂、树脂系粘合剂、有机溶剂和SiC砂粒搀料的糊状物，各组分的重量百分比为 金刚砂5 3 0 wt% 树脂系粘合剂5 3 0 wt% SiC 砂粒5 2 Owt0A 有机溶剂5 2 5wt%， 其中，树脂系粘合剂为可溶酚醛树脂；所述的金刚砂的粒径为4y m 50y m;所述的SiC砂的粒径为1 ii m 5 ii m。
9.根据权利要求I或8所述的树脂金刚线的制作方法，其特征在于所述的树脂系粘合剂中，还可包括苯酚、丙烯酸树脂。
10.根据权利要求I或8所述的树脂金刚线的制作方法，其特征在于所述的有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺，所述的金刚砂为镍涂层的金刚砂，涂层量为I 5 5wt%。
全文摘要
本发明一种树脂金刚线的制作方法，涉及光伏技术领域。树脂金刚线的制作方法，包括粘胶、金刚砂、芯线，依序包括配制金刚砂树脂液，包括金属涂层后的金刚砂、树脂系粘合剂、有机溶剂和SiC砂粒搀料，其中，树脂系粘合剂为可溶酚醛树脂，用搅拌机搅拌至酚醛树脂溶解于二甲基甲酰胺中的糊状物，后注入模具；在模具中，在钢线上涂抹树脂液；将涂抹着树脂液的钢线通过加热炉，得到半硬化树脂金刚线；收线得树脂金刚线成品。本发明工艺稳定，半硬化时间短，生产效率高，生产设备也可以小型化。
文档编号B28D5/04GK102658606SQ20121014553
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月11日 优先权日2012年5月11日
发明者吴燕飞, 德田龙一 申请人:香港雅诚国际有限公司