一种适用于大尺寸超薄化硅片切割液及其制备方法与流程

本发明涉及金刚线硅片切割，尤其涉及一种适用于大尺寸超薄化硅片切割液及其制备方法。

背景技术：

1、近年来光伏行业发展迅速，光伏硅片需求量快速增长，带动了金刚线硅片切割技术的不断迭代。硅片切割是硅片制造的核心工序之一，其加工工艺和加工质量直接影响整个硅片生产工艺以及后续电池片工艺制备，还会直接影响电池片的性能。切割液在硅片切割过程中起到润滑、冷却和清洗等作用，同时还需要分散及带走切割时产生的硅粉，对金刚线、硅片有一定的润湿作用，有效的保护金刚线，使切割顺利进行，大幅降低断线几率，保障切割产品良率。

2、硅片的大尺寸、薄片化是硅片切割技术进步及降本的指向标，大尺寸化则可降低硅片制造成本和提高组件功率输出，而薄片化可以减少硅片用量和生产成本。目前主流硅片尺寸从166mm升级到以182mm、210mm为主的大尺寸硅片，硅片厚度也从180μm、150μm向130μm、120μm及110μm迭代，大尺寸硅片切割大大增加了碎片的风险，超薄硅片切割时产生更多硅粉，分散不均匀或带出不及时，导致硅片良率难以控制。这种创新迭代对切割液有极高的要求，目前市面所用的金刚线切割液综合性能不突出，虽然一定程度改善切割过程中硅粉分散困难、切割线缝难润湿的问题，但断线、色差、线痕、崩边和ttv等问题仍未得到明显改善，良率不高，难以满足最前沿的切割工艺技术需求。因此，亟需研发出一种可以有效解决上述问题的适用于大尺寸超薄化硅片切割液。

技术实现思路

1、基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种适用于大尺寸超薄化硅片切割液及其制备方法。本发明提供的大尺寸超薄化硅片切割液具有突出的润湿、分散、润滑和及除屑性能，起泡低、消泡快且绿色环保，适用于大尺寸、超薄化硅片切割，可大幅降低金刚线断线率、ttv值，解决大尺寸、薄片化切割过程存在的色差、线痕及崩边等问题。本发明还提供了上述大尺寸超薄化硅片切割液的制备方法。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供一种适用于大尺寸超薄化硅片切割液，包括以下按质量百分比计组分：

3、

4、作为上述技术方案的优选，本发明提供的适用于大尺寸超薄化硅片切割液进一步包括下列技术特征的部分或全部：

5、作为上述技术方案的改进，所述功能性润滑分散剂是以单羟基、双羟基、多羟基脂肪醇中的中的至少两种为原料合成的脂肪醇无规聚醚，结构式如下：

6、

7、其中r为c4-c10烷基，r1、r3为-ch-，r2为-ch-、-ch2-或-ch2-ch2-ch2-ch2-，r4和r5为-h或-ch3，r6为-h和-ch3中的两种，r6中-h/-ch3所占质量比为0.5～2.0，m1、m2为10～80，n为0～1。

8、作为上述技术方案的优选，所述低泡润湿剂为癸炔二醇聚氧乙烯醚或十二碳炔二醇聚氧乙烯醚、支链醇嵌段聚醚中的至少两种，支链醇嵌段聚醚结构式如下：

9、

10、其中r为2,6,8-三甲基-4-壬基，m为3～10，n为2～6，p为0～5。

11、作为上述技术方案的优选，所述功能性润滑分散剂10％水溶液电导率≤10us/cm，低泡润湿剂10％水溶液电导率≤10us/cm。

12、作为上述技术方案的优选，所述消泡剂为炔二醇消泡剂，tl-104e、tl-110d、tl-110bc、tl-110dpg中的一种或几种。

13、作为上述技术方案的优选，所述稳定剂为乙二胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚，结构式如下：

14、

15、其中m为0～2，n为0～2。

16、一种如上任一所述的适用于大尺寸超薄化硅片切割液的制备方法，包含如下步骤：

17、(s1)反应釜清洗干净后，加入纯水并开启搅拌；洗釜水满足cod≤100，泡沫高度为0ml；

18、(s2)依次加入功能性润滑分散剂、低泡润湿剂、消泡剂、稳定剂，持续搅拌；

19、(s3)反应釜控温在30～60℃，搅拌2～4小时至加入物料完全溶解，为透明均一液体；

20、(s4)降温至30℃以下，经过滤后制得适用于大尺寸超薄化硅片切割液。

21、与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下有益效果：

22、本发明的功能性润滑分散剂是采用单羟基、双羟基、多羟基脂肪醇中的中的至少两种为原料合成的脂肪醇无规聚醚，复合型结构对分散能力、润滑能力、润湿能力以及体系相容性等均起到良好的协同作用。同时无规聚醚链段是环氧乙烷(eo)和环氧丙烷(po)在分子链上无规排列，区别于分子链上形成较长单独链段的嵌段聚醚，其梳状结构含有更多的锚固基团，具有更好的稳定性、更突出的硅粉分散和润滑能力，且具有明显低泡性能。因此可以有效避免大尺寸薄片化硅片切割过程中产生的硅粉、金属及有机杂质的聚集和团聚，防止粘附在硅片表面、堵塞管道，有效提升切片良率、降低硅片清洗和废水处理难度。

23、本发明的低泡润湿剂为癸炔二醇聚氧乙烯醚或十二碳炔二醇聚氧乙烯醚、支链醇嵌段聚醚中的至少两种，均属于超支化聚醚结构，疏水碳链内聚程度小，动静态表面张力降低显著，起泡低且消泡快，具有极佳的润湿、渗透能力。可以快速润湿切割时产生的硅粉以及金刚线和硅片表面，将高速切割产生的热量及时带出，减少硅粉残留的发生、降低金刚线的断线率及对硅片表面的损伤。

24、本发明的稳定剂为乙二胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚，具有一定络合金属、平衡ph值的作用，通过络合作用可以消除切割过程产生的金属粒子，消除对后续硅片制绒清洗过程产生影响；此外还能维持体系酸碱度平衡，保持切割液体系的电荷平衡，达到最优的切割效率。

25、本发明的硅片切割液除具有突出的润湿、分散、润滑和及除屑性能，还具有优异的控泡能力、电导率水平低且绿色环保，可大幅降低金刚线断线率、ttv值，解决大尺寸、薄片化切割过程存在的色差、线痕及崩边等问题，可用于尺寸182mm以上，厚度150μm以下的硅片切割。

26、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，详细说明如下。

技术特征：

1.一种适用于大尺寸超薄化硅片切割液，其特征在于，包括以下按质量百分比计组分：

2.如权利要求1所述的适用于大尺寸超薄化硅片切割液，其特征在于：所述功能性润滑分散剂是以单羟基、双羟基、多羟基脂肪醇中的中的至少两种为原料合成的脂肪醇无规聚醚，结构式如下：

3.如权利要求1所述的适用于大尺寸超薄化硅片切割液，其特征在于：所述低泡润湿剂为癸炔二醇聚氧乙烯醚或十二碳炔二醇聚氧乙烯醚、支链醇嵌段聚醚中的至少两种，支链醇嵌段聚醚结构式如下：

4.如权利要求1-3所述的适用于大尺寸超薄化硅片切割液，其特征在于：所述功能性润滑分散剂10％水溶液电导率≤10us/cm，低泡润湿剂10％水溶液电导率≤10us/cm。

5.如权利要求1所述的适用于大尺寸超薄化硅片切割液，其特征在于：所述消泡剂为炔二醇消泡剂，tl-104e、tl-110d、tl-110bc、tl-110dpg中的一种或几种。

6.如权利要求1所述的适用于大尺寸超薄化硅片切割液，其特征在于：所述稳定剂为乙二胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚，结构式如下：

7.一种如权利要求1-6任一所述的适用于大尺寸超薄化硅片切割液的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：

8.如权利要求7所述的适用于大尺寸超薄化硅片切割液的制备方法，其特征在于：所述步骤(s1)中，洗釜水满足cod≤100，泡沫高度为0ml。

技术总结
本发明公开了一种适用于大尺寸超薄化硅片切割液及其制备方法，所述大尺寸超薄化硅片切割液，由下列组分按质量百分比组成：功能性润滑分散剂20～50％，低泡润湿剂10～30％，消泡剂0.5～5％，稳定剂0.1～2％，余量为纯水。本发明所述大尺寸超薄化硅片切割液具有突出的润湿、分散、润滑和及除屑性能，起泡低、消泡快且绿色环保，适用于大尺寸、超薄化硅片切割，可大幅降低金刚线断线率、TTV值，解决大尺寸、薄片化切割过程存在的色差、线痕及崩边等问题。本发明还公开了上述大尺寸超薄化硅片切割液的制备方法。

技术研发人员：张静,任凡,梁立春,朱玉龙,王亮
受保护的技术使用者：武汉奥克特种化学有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17