CN104493988A - 一种用于硅片切割的高粘度砂浆切割工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于硅片切割的高粘度砂浆切割工艺，属于太阳能电池硅片切割技术领域。包括下述步骤：a、采用切削液与绿碳化硅沙粒配制成砂浆并不断搅拌以防止沉淀；b、将上述砂浆经离心式分离机分离出高密度砂浆和低密度砂浆；分离出的上述高密度砂浆和上述低密度砂浆不断搅拌以防止沉淀；c、将上述高密度砂浆送至切割缝内参与切割，用于单晶切削；将上述低密度砂浆用于喷冲已切割后的刀口中的切屑，从而解决粘黏现象；d、将步骤c中使用过的高密度砂浆和低密度砂浆回收到一起，再次送入离心式分离机重复使用。本发明能够在硅片切割中使用高粘度砂浆，从而提升硅片切割能力、提高产品成品率及工作效率。

Description

一种用于硅片切割的高粘度砂浆切割工艺
技术领域
发明涉及太阳能电池硅片切割技术领域。
背景技术
硅片切割是制造太阳能光伏电池基板的工序，目前主要采用砂浆多线切割工艺，由钢丝线网携带砂浆，将单晶或多晶硅棒切割为许多薄片。砂浆的主要目的是将研磨砂带入切割缝内参与切割。
砂浆由切削液和耐磨砂粒组成，切削液一般采用浸润性好，排削能力强且对碳化硅类磨料具有优良的分散特性的聚乙二醇(PEG)基或油基为主要成份生成的化合物。光伏切片中一般采用PEG分子量在300-500之间，粘度为30-55mPa.s，因具体切割工艺的不同，选用粘度不同。耐磨砂粒为绿碳化硅，一般加入后粘度会增加几倍。
目前，砂浆多线切割工艺为：配制好的砂浆，放入机床砂浆缸中，由搅拌装置防止沉淀，经砂浆泵经过过滤罐和冷却塔输送至线网上部、单晶两侧的喷管中，均匀流在线网上面，由钢丝携带砂浆进入单晶切割区内，通过砂粒实现切割。切削后砂浆经粗滤后回流至砂浆缸，循环使用，每刀更换一次砂浆。随着光伏行业切片行业的不断发展，国内切片最高线切水平为钢线100μm，金刚砂2000#，双向走线，切削液粘度为36-40mPa.s，对应砂浆粘度在160-180mPa.s之间，8吋单晶切削时间在8.5-9.5小时/刀。
粘度表征流动性，越低，流动性越好，粘度越高流动性越差，悬浮、携带砂粒能力越好。但随粘度增加会表现出粘黏，即切削带来的切屑团聚，片间(刀口)阻塞砂粒，形成涨片现象。因此砂浆粘度不能再提升，加工效率得不到提升，并且常因切削能力而产生线痕片等质量问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于硅片切割的高粘度砂浆切割工艺，它能够在硅片切割中使用高粘度砂浆，从而提升硅片切割能力、提高产品成品率及工作效率。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种用于硅片切割的高粘度砂浆切割工艺，包括下述步骤：
a、采用粘度60-65mPa.s的切削液与绿碳化硅沙粒配制成密度为1.48±0.02g/cm3，粘度为150±10mPa.s的砂浆并不断搅拌以防止沉淀；
b、将上述砂浆经离心螺旋式分离机分离出高密度砂浆和低密度砂浆，并搅拌以防止沉淀；其中，高密度砂浆为密度为1.68g/cm3，粘度为280±10mPa.s，低密度砂浆为密度为1.35g/cm3，粘度为100±10mPa.s；
c、将步骤b中分离出的高密度砂浆送至砂浆喷管，再通过砂浆喷管喷至用于切割的钢线线网上，用于硅棒切割；
d、在钢线线网下方与硅棒相应的位置处设置有浸泡槽，已切割部分的硅棒位于浸泡槽的槽体内，所述的浸泡槽包括上端为开口端的方形槽体，在方形槽体的底部设有入流管；将步骤b中分离出的低密度砂浆通过砂浆泵输出至方形槽体底部设有的入流管；低密度砂浆从浸泡槽的上口溢出，用于浸泡和冲洗硅片间的碳化硅、切屑及砂浆残留；
d、将步骤c中使用过的高密度砂浆和低密度砂浆回收到一起，再次送入离心式分离机重复使用。
其中，在将砂浆送至离心机之前，先将砂浆进行过滤。
其中，步骤b中采用分离机进行分离时，通过离心力，砂浆被甩至主离心机滚筒(8)的边缘，螺旋翼(5)与主离心机滚筒(8)控制的转速差为5-10转/分，将较高密度的砂浆自高密度砂浆出口(2)排出，靠近中心的较低密度砂浆自低密度砂浆出口(11)溢流排出，分离机的离心力控制在600G-800G，输入流量在250-300L/h；稳定的流量下，砂浆形成稳定的密度和粘度，高密度砂浆与低密度砂浆排出口流量比为：1:1.5，即可分离出高密度砂浆为：密度1.68g/cm3，粘度为280±10mPa.s；分离出低密度砂浆为：密度1.35g/cm3，粘度100±10mPa.s。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明引入“分离和浸泡冲洗”思想及方法到多线切割工艺中，将高密度砂浆送至切割缝内参与切割，用于单晶切削；将低密度砂浆用于喷冲已切割后的刀口中的切屑，从而解决粘黏现象；解决高粘度砂浆出现的粘黏难题，将切削能力突出的高粘度砂浆应用于生产中，其有益效果如下：
(1)提高硅片切割切割效率。以8吋单晶为例，切屑时间可缩短0.8小时以上；
(2)提高硅片切割质量，解决侧面线痕等缺陷；
(3)增强了携砂能力，可采用较细钢线切割，降低硅材料的损耗，进一步降低加工成本。
(4)已切割的硅片受切割摩擦作用，一般温度在80℃左右，切割进给后硅片下降浸入步骤c中的浸泡槽，浸泡槽内砂浆温度一般在26℃左右，通过硅片对切割区降温，解决高粘度砂浆切割冷却困难的问题；通过浸泡槽中的低密度砂浆悬浮、稀释作用使切割后的硅片间隙均匀，切屑易于排出。
(5)低密度砂浆从浸泡槽下部流入，从浸泡槽上口溢出，在低密度砂浆的稀释作用下，带走稀释后的切屑和热量。
因此，本发明能够在硅片切割中使用高粘度砂浆，从而提升硅片切割能力、提高产品成品率及工作效率。
附图说明：
图1是浸泡槽与切割硅棒结构示意图；
图2是分离机结构示意图。
图中：1、支架；2、高密度砂浆出口；3、供给砂浆进口；4、螺旋主轴；5、螺旋翼；6、螺旋主轴驱动电机；7、供给砂浆出口；8、主离心机滚筒；9、滚筒驱动电机；10、滚筒驱动减速器；11、低密度砂浆出口；21、主辊，22、砂浆喷管，23、钢丝线网，24、硅棒，25、工作台，26、浸泡槽，27、入流管，28、滤网。
具体实施方式
下面将结合图1、图2和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
一种用于硅片切割的高粘度砂浆切割工艺，具体步骤如下：
a、采用粘度60-65mPa.s的切削液与绿碳化硅沙粒配制成密度为1.48±0.02g/cm3，粘度为150±10mPa.s的砂浆并不断搅拌以防止沉淀；
b、将上述砂浆经离心螺旋式分离机分离出高密度砂浆和低密度砂浆，并搅拌以防止沉淀；其中，高密度砂浆为密度为1.68g/cm3，粘度为280±10mPa.s，低密度砂浆为密度为1.35g/cm3，粘度为100±10mPa.s；
c、将步骤b中分离出的高密度砂浆送至砂浆喷管，再通过砂浆喷管喷至用于切割的钢线线网上，用于硅棒切割；
d、在钢线线网下方与硅棒相应的位置处设置有浸泡槽，已切割部分的硅棒位于浸泡槽的槽体内，所述的浸泡槽包括上端为开口端的方形槽体，在方形槽体的底部设有入流管；将步骤b中分离出的低密度砂浆通过砂浆泵输出至方形槽体底部设有的入流管；低密度砂浆从浸泡槽的上口溢出，用于浸泡和冲洗硅片间的碳化硅、切屑及砂浆残留；
d、将步骤c中使用过的高密度砂浆和低密度砂浆回收到一起，再次送入离心式分离机重复使用。
具体实施例中，在将砂浆送至离心机之前，先将砂浆进行过滤。
如图1所示，浸泡槽包括上端为开口端的方形槽体26，方形槽体26的底部设有入流管27，在方形槽体26的下方设有滤网28，浸泡槽26位于钢丝线网23的下方，其正上方为硅棒24的自由端，将步骤b中分离出的低密度砂浆由入流管27进入，由方形槽体26的上部开口端溢出后经滤网28过滤至切割室下腔，与将步骤c中参与切削过的高密度砂浆汇合回收。
如图2所示，步骤b中采用分离机进行分离时，通过离心力，砂浆被甩至主离心机滚筒8的边缘，螺旋翼5与主离心机滚筒8控制的转速差为5-10转/分，将较高密度的砂浆自高密度砂浆出口2排出，靠近中心的较低密度砂浆自低密度砂浆出口11溢流排出，分离机的离心力控制在600G-800G，输入流量在250-300L/h；稳定的流量下，砂浆形成稳定的密度和粘度，高密度砂浆与低密度砂浆排出口流量比为：1:1.5，即可分离出高密度砂浆为：密度1.68g/cm3，粘度为280±10mPa.s；分离出低密度砂浆为：密度1.35g/cm3，粘度100±10mPa.s。

Claims (3)

1.一种用于硅片切割的高粘度砂浆切割工艺，其特征在于：包括下述步骤：
a、采用粘度60-65mPa.s的切削液与绿碳化硅沙粒配制成密度为1.48±0.02g/cm3，粘度为150±10mPa.s的砂浆并不断搅拌以防止沉淀；
b、将上述砂浆经离心螺旋式分离机分离出高密度砂浆和低密度砂浆，并搅拌以防止沉淀；其中，高密度砂浆为密度为1.68g/cm3，粘度为280±10mPa.s，低密度砂浆为密度为1.35g/cm3，粘度为100±10mPa.s；
c、将步骤b中分离出的高密度砂浆送至砂浆喷管，再通过砂浆喷管喷至用于切割的钢线线网上，用于硅棒切割；
d、在钢线线网下方与硅棒相应的位置处设置有浸泡槽，已切割部分的硅棒位于浸泡槽的槽体内，所述的浸泡槽包括上端为开口端的方形槽体，在方形槽体的底部设有入流管；将步骤b中分离出的低密度砂浆通过砂浆泵输出至方形槽体底部设有的入流管；低密度砂浆从浸泡槽的上口溢出，用于浸泡和冲洗硅片间的碳化硅、切屑及砂浆残留；
d、将步骤c中使用过的高密度砂浆和低密度砂浆回收到一起，再次送入离心式分离机重复使用。
2.根据权利要求1所述的一种用于硅片切割的高粘度砂浆切割工艺，其特征在于：在将砂浆送至离心机之前，先将砂浆进行过滤。
3.根据权利要求1所述的一种用于硅片切割的高粘度砂浆切割工艺，其特征在于：步骤b中采用分离机进行分离时，通过离心力，砂浆被甩至主离心机滚筒(8)的边缘，螺旋翼(5)与主离心机滚筒(8)控制的转速差为5-10转/分，将较高密度的砂浆自高密度砂浆出口(2)排出，靠近中心的较低密度砂浆自低密度砂浆出口(11)溢流排出，分离机的离心力控制在600G-800G，输入流量在250-300L/h；稳定的流量下，砂浆形成稳定的密度和粘度，高密度砂浆与低密度砂浆排出口流量比为：1:1.5，即可分离出高密度砂浆为：密度1.68g/cm3，粘度为280±10mPa.s；分离出低密度砂浆为：密度1.35g/cm3，粘度100±10mPa.s。
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