专利名称：一种用于金刚线切割太阳能硅片的冷却液的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于金刚线切割太阳能硅片的冷却液。
背景技术：
随着世界经济的快速发展，能源消耗越来越大，世界各国都需求新能源的应用和普及。由于ニ氧化碳排放导致的温室气体效应致使全球气候变暖并引发自然灾害，世界各国对清洁的可再生能源的需求尤其強烈。在美国2007年次贷危机导致的全球危机蔓延和扩大以来，为刺激经济增长，各国都通过了更积极的鼓励使用可再生能源的措施。美国奥巴马政府提出在未来10年投资1500亿美元用于清洁能源；欧盟设定目标在2020年将可再生能源占使用能源的比例提高到20% ;日本提出在2030年使70%以上的新建住宅安装太阳能电池板(约70GW)。为缓解光电产品国内需求不足，2009年3月26日，中国财政部宣布将推动实施“太阳能屋顶计划”示范工程。财政部、住房和城乡建设部联合出台的《关于加快推 进太阳能光电建筑应用的实施意见》中明确提出，实施“太阳能屋顶计划”，对光电建筑应用示范工程予以资金补助、鼓励技术进步与科技创新、鼓励地方政府出台相关财政扶持政策、加强建设领域政策扶持等一系列原则措施。现阶段在经济发达、产业基础较好的大中城市积极推进太阳能屋顶、光伏幕墙等光电建筑一体化示范；积极支持在农村与偏远地区发展离网式发电，实施送电下乡等有关規定，更是给太阳能技术的应用指明了方向。以太阳能屋顶、光伏幕墙等光电建筑一体化为突破口，可能在短期内让人们看到应用太阳能的诸多好处，也有利于今后大面积推广，激发产业资本投资太阳能领域的积极性。各国的新能源政策或许将成为下ー个影响我们此后15年世界发展的重要政策之一。2009年的哥本哈根气候会议再次唤醒、強化了人们关注清洁能源的意识。伴随新能源的应用和普及，光伏行业的迅猛增长势头得到进ー步的加强和重视。作为光伏行业切割单晶硅、多晶硅不可缺少的高端辅料，切割钢丝在光伏行业的生产链条中，有着异乎寻常的重要性，因此政策风险、市场风险均较小。根据EPIA预测，正常情况下，全球太阳能装机容量将从2009年的7. 2GW增长到2014年的13. 7GW，如果考虑政策刺激因素，则2014年将达到30GW。就我国来看，2008年晶体硅太阳能电池产量为I. 78GW, 2009年晶体硅太阳能电池产量为3. 5GW，按太阳能行业近十年来的平均增长速度40%-50%测算，到2012年我国晶硅太阳能电池产量IOGW左右。目前国际上IMW大约需要10吨晶体硅，而我国由于切割技术相对差ー些，IMW需要12吨左右的晶体硅。每切割ー吨晶体硅约需要700-800公斤的切割钢丝，据此计算，到2012年国内共需切割钢丝在8-9万吨。作为光伏行业切割单晶硅、多晶硅不可或缺的高端辅料，切割钢丝在太阳能硅片生产过程中为第二大消耗品，仅次于硅材料。2010年切割钢丝国内市场容量为30亿元左右，业内预计行业复合增长15%以上。国内需求现在为4万吨左右(折算成销售额，按保守价格估计，约为40亿元人民币)。无论硅片的厚薄，晶体硅光伏电池制造商都对硅片的质量提出了极高的要求。硅片不能有表面损伤(细微裂纹、线锯印记)，形貌缺陷(弯曲、凹凸、厚薄不均)要最小化，对额外后端处理如抛光等的要求也要降到最低。为了满足市场对于更低成本和更高生产カ的要求，新一代线锯必须提升切割速度，从而提高切割荷载。更细的切割线和更薄的硅片都提升了生产力，同时，先进的エ艺控制可以管理切割线拉カ以此保持切割线的牢固性。更高生产カ的线锯系统在同样的硅片产量下可以减少机台数量。因此，制造商可以大幅降低设备、操作人员和维护的成本。降低硅片的消耗量也就是直接降低了太阳能电力的每瓦成本。硅片供应商希望自己控制切片エ艺的整合，晶体硅光伏组件生产商都需要使用金刚线。单晶硅和多晶硅光伏技术都需要使用到它。大多数光伏专用金刚线是硅片供应商购买的。他们一般生长硅锭或者硅块、将硅原料切割处理成硅片，最終销售给光伏电池制造商用于制造电池。
随着人类对生存环境的关注，有污染的产品和エ艺将被视为落后产品与エ艺，将被淘汰或禁止。在超硬、脆材料的切割加工方面，由游离的磨料进行线切割的加工技术由于有大量的污染，以及存在效率低的问题；而金刚线相比其它エ艺产品有很大的优势，效率高、寿命长，受到行业的青睐，由游离的磨料进行线切割的加工技术势必被金刚线所取代。在欧美西方等地区，已经大范围使用金刚线线进行线切割加工，在国内已经开始逐步扩大，估计在2-3年内将全部更换，这将产生ー个巨大的市场额。而金刚线冷却液是金刚线在切割过程中配套使用的材料，就目前来看，金刚线冷却液大多数直接使用聚こニ醇(PEG)，虽然在一定程度上有一定的作用，但其还存在很多缺点对水比较敏感；分散硅粉和鉄粉的效果不好；有一定的环境污染存在；高成本。国内现有的金刚线冷却液主要分为三种A —种是聚こニ醇体系的冷却液，例如专利CN 102352278A所说的，其主要以聚こニ醇为主，加入一定比例的防锈剂，乳化剂和消泡剂，这种冷却液优点是冷却效果较好，对于硅粉等杂质有一定的悬浮和螯合作用，缺点是成本较高，有一定的环境污染性。B —种是小分子醇、醚、酚类混合冷却液，例如专利CN 102433190 A所说的，其主要以丙ニ醇为主体，通过添加其他醚类和分类添加剂配置而成的冷却液，这种冷却液的优点是对硅片表面的性能有一定的改善，但其缺点是成本高，冷却效果一般，对于硅粉等杂质的分散作用不是很理想。C 一种是水基冷却液，主要是以水为主，通过加入分散剂，螯合剤，表面活性剤，消泡剂，粘度调节剂而成的ー种冷却液，这种冷却液市场上主要以日本产品为主，这种冷却液成本低，环境友好，但要解决的问题就是如何分散硅粉等杂质。国内也有个别公司有类似水基广品，但性能上还有待于进一步的提尚。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的水基冷却液对切割过程中产生的硅粉和铁杂质分散效果不理想的不足，提供一种用于金刚线切割太阳能硅片的冷却液。为解决上述技术问题本发明采用的技术方案是一种用于金刚线切割太阳能硅片的冷却液，该用于金刚线切割太阳能硅片的冷却液组成质量百分比为水10 90%、聚こニ醇2 86%、分散剂I 25%、螯合物O. I 20%、金属腐蚀抑制剂O. 5 15%、消泡剂O. 1% 2% ；
在切割过程中，会有大量的硅粉产生，并伴有ー些铁和金刚砂的杂质出现，因此，选用合适的分散剂来分散硅粉，防止结块，将对硅片的表面质量有很大的影响。所述的分散剂为由丙烯酸、甲基丙酸酸、こ基丙烯酸、烯基磺酸、苯こ烯磺酸、马来酸酐、烷基丙烯氧基磺酸或丙烯酰胺基磺酸中的一种或多种为单体单元而得到的均聚物或共聚物中的ー种或多种；由于水基冷却液在机台的循环管路中流动，对于不锈钢材质的管路长时间会有腐蚀产生，因此必须在冷却液中加入相应的螯合剂，来抑制金属腐蚀的产生。所述的螯合剂优选醇胺，多氨基有机胺或氨基酸中的ー种或多种。所述的水为去离子水，质量优选为冷却液总量的20 80%。所述的聚こニ醇平均分子量为200-10000，质量优选为冷却液总量的5 80%。
所述的分散剂质量优选为冷却液总量的3 15%。所述的金属腐蚀抑制剂优选自酚类，如苯酚、1，2-ニ羟基苯酚、邻苯ニ酚、邻巯基苯酚、对羟基苯酚或连苯三酚；羧酸类，如苯甲酸、对氨基苯甲酸(PABA)、邻苯ニ甲酸(PA)、没食子酸(GA)、水杨酸或柠檬酸；羧酸酯类，如对氨基苯甲酸甲酷、邻苯ニ甲酸甲酯或没食子酸丙酯；酸酐类，如こ酸酐或己酸酐中的ー种或多种。所述金属腐蚀抑制剂质量优选为冷却液总量的2 6%。在切割过程中，由于冷却液在循环流动过程中会有气泡产生，这种气泡会对切割造成不良的影响，因此应加入消泡剂，所述的消泡剂为聚甲基硅氧烷、聚こ基硅氧烷、聚丙基硅氧烷、聚丁基硅氧烷、聚甲基こ基硅氧烷和聚ニ甲基硅氧烷中的ー种或多种。在螯合剂选择中所述的醇胺较佳的为こ醇胺、ニこ醇胺或三こ醇胺的一种或多种，优选三こ醇胺；所述的多氨基有机胺较佳的为ニこ烯三胺、五甲基ニこ烯三胺或多こ烯多胺中的ー种或多种，优选五甲基ニこ烯三胺；所述的氨基酸较佳的为2-氨基こ酸、2-氨基苯甲酸、亚氨基ニこ酸、氨三こ酸或こニ胺四こ酸中的ー种或多种，优选亚氨基ニこ酸；所述的螯合剂较佳的质量优选为冷却液总量的I 10%。本发明的有益效果是本发明的用于金刚线切割太阳能硅片的冷却液能很好配合金刚线的切割，润滑冷却效果好，有效降低断线率；对于切割过程中产生的硅粉和铁杂质具有很好的分散作用，保证了硅片的表面性能；这种冷却液成本低，无污染，是ー种环境友好冷却液。
具体实施例方式实施例
权利要求
1.一种用于金刚线切割太阳能硅片的冷却液，其特征在于该用于金刚线切割太阳能硅片的冷却液组成质量百分比为水10 90%、聚乙二醇2 86%、分散剂I 25%、螯合物0.I 20%、金属腐蚀抑制剂0. 5 15%、消泡剂0. 1% 2% ； 分散剂为由丙烯酸、甲基丙酸酸、乙基丙烯酸、烯基磺酸、苯乙烯磺酸、马来酸酐、烷基丙烯氧基磺酸或丙烯酰胺基磺酸中的一种或多种为单体单元聚合而得到的均聚物或共聚物中的一种或多种；螯合剂为醇胺、多氨基有机胺或氨基酸中的一种或多种。
2.根据权利要求I所述的用于金刚线切割太阳能硅片的冷却液，其特征在于所述的水为去尚子水、质量为冷却液总量的20 80%。
3.根据权利要求I所述的用于金刚线切割太阳能硅片的冷却液，其特征在于所述的聚乙二醇平均分子量为200-10000、质量冷却液总量的5 80%。
4.根据权利要求I所述的用于金刚线切割太阳能硅片的冷却液，其特征在于所述的 分散剂质量为冷却液总量的3 15%。
5.根据权利要求I所述的用于金刚线切割太阳能硅片的冷却液，其特征在于所述的金属腐蚀抑制剂为酚类、羧酸类、羧酸酯类或酸酐类中的一种或多种，质量为冷却液总量的2 6%。
6.根据权利要求I或5所述的用于金刚线切割太阳能硅片的冷却液，其特征在于所述的酚类包括苯酚、1，2-二羟基苯酚、邻苯二酚、邻巯基苯酚、对羟基苯酚或连苯三酚；羧酸类包括苯甲酸、对氨基苯甲酸(PABA)、邻苯二甲酸(PA)、没食子酸(GA)、水杨酸或柠檬酸；羧酸酯类包括对氨基苯甲酸甲酯、邻苯二甲酸甲酯或没食子酸丙酯；酸酐类包括乙酸酐或己酸酐。
7.根据权利要求I所述的用于金刚线切割太阳能硅片的冷却液，其特征在于所述的消泡剂为聚甲基硅氧烷、聚乙基硅氧烷、聚丙基硅氧烷、聚丁基硅氧烷、聚甲基乙基硅氧烷或聚二甲基硅氧烷中的一种或多种。
8.根据权利要求I所述的用于金刚线切割太阳能硅片的冷却液，其特征在于所述的螯合剂质量为冷却液总量的I 10%。
9.根据权利要求I或8所述的用于金刚线切割太阳能硅片的冷却液，其特征在于所述的醇胺为乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺的一种或多种；所述的多氨基有机胺为二乙烯三胺、五甲基二乙烯三胺或多乙烯多胺中的一种或多种；所述的氨基酸为2-氨基乙酸、2-氨基苯甲酸、亚氨基二乙酸、氨三乙酸或乙二胺四乙酸中的一种或多种。
10.根据权利要求I或8所述的用于金刚线切割太阳能硅片的冷却液，其特征在于所述的醇胺为三乙醇胺；所述的多氨基有机胺为五甲基二乙烯三胺；所述的氨基酸为亚氨基二乙酸。
全文摘要
本发明提供一种用于金刚线切割太阳能硅片的冷却液，该用于金刚线切割太阳能硅片的冷却液组成质量百分比为水10～90%、聚乙二醇2～86%、分散剂1～25%、螯合物0.1～20%、金属腐蚀抑制剂0.5～15%、消泡剂0.1%～2%。本发明的金刚线切割太阳能硅片的冷却液能很好配合金刚线的切割，润滑冷却效果好，有效降低断线率；对于切割过程中产生的硅粉和铁杂质具有很好的分散作用，保证了硅片的表面性能；这种冷却液成本低，无污染，是一种环境友好冷却液。
文档编号C10M173/02GK102851109SQ20121035657
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月21日 优先权日2012年9月21日
发明者励征 申请人:蒙特集团(香港)有限公司