專利名稱：一種用于金剛線切割太陽能硅片的冷卻液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于金剛線切割太陽能硅片的冷卻液。
背景技術(shù)：
隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源消耗越來越大，世界各國都需求新能源的應(yīng)用和普及。由于ニ氧化碳排放導(dǎo)致的溫室氣體效應(yīng)致使全球氣候變暖并引發(fā)自然災(zāi)害，世界各國對清潔的可再生能源的需求尤其強(qiáng)烈。在美國2007年次貸危機(jī)導(dǎo)致的全球危機(jī)蔓延和擴(kuò)大以來，為刺激經(jīng)濟(jì)增長，各國都通過了更積極的鼓勵(lì)使用可再生能源的措施。美國奧巴馬政府提出在未來10年投資1500億美元用于清潔能源；歐盟設(shè)定目標(biāo)在2020年將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%以上的新建住宅安裝太陽能電池板(約70GW)。為緩解光電產(chǎn)品國內(nèi)需求不足，2009年3月26日，中國財(cái)政部宣布將推動實(shí)施“太陽能屋頂計(jì)劃”示范工程。財(cái)政部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部聯(lián)合出臺的《關(guān)于加快推 進(jìn)太陽能光電建筑應(yīng)用的實(shí)施意見》中明確提出，實(shí)施“太陽能屋頂計(jì)劃”，對光電建筑應(yīng)用示范工程予以資金補(bǔ)助、鼓勵(lì)技術(shù)進(jìn)步與科技創(chuàng)新、鼓勵(lì)地方政府出臺相關(guān)財(cái)政扶持政策、加強(qiáng)建設(shè)領(lǐng)域政策扶持等一系列原則措施?，F(xiàn)階段在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)較好的大中城市積極推進(jìn)太陽能屋頂、光伏幕墻等光電建筑一體化示范；積極支持在農(nóng)村與偏遠(yuǎn)地區(qū)發(fā)展離網(wǎng)式發(fā)電，實(shí)施送電下鄉(xiāng)等有關(guān)規(guī)定，更是給太陽能技術(shù)的應(yīng)用指明了方向。以太陽能屋頂、光伏幕墻等光電建筑一體化為突破口，可能在短期內(nèi)讓人們看到應(yīng)用太陽能的諸多好處，也有利于今后大面積推廣，激發(fā)產(chǎn)業(yè)資本投資太陽能領(lǐng)域的積極性。各國的新能源政策或許將成為下ー個(gè)影響我們此后15年世界發(fā)展的重要政策之一。2009年的哥本哈根氣候會議再次喚醒、強(qiáng)化了人們關(guān)注清潔能源的意識。伴隨新能源的應(yīng)用和普及，光伏行業(yè)的迅猛增長勢頭得到進(jìn)ー步的加強(qiáng)和重視。作為光伏行業(yè)切割單晶硅、多晶硅不可缺少的高端輔料，切割鋼絲在光伏行業(yè)的生產(chǎn)鏈條中，有著異乎尋常的重要性，因此政策風(fēng)險(xiǎn)、市場風(fēng)險(xiǎn)均較小。根據(jù)EPIA預(yù)測，正常情況下，全球太陽能裝機(jī)容量將從2009年的7. 2GW增長到2014年的13. 7GW，如果考慮政策刺激因素，則2014年將達(dá)到30GW。就我國來看，2008年晶體硅太陽能電池產(chǎn)量為I. 78GW, 2009年晶體硅太陽能電池產(chǎn)量為3. 5GW，按太陽能行業(yè)近十年來的平均增長速度40%-50%測算，到2012年我國晶硅太陽能電池產(chǎn)量IOGW左右。目前國際上IMW大約需要10噸晶體硅，而我國由于切割技術(shù)相對差ー些，IMW需要12噸左右的晶體硅。每切割ー噸晶體硅約需要700-800公斤的切割鋼絲，據(jù)此計(jì)算，到2012年國內(nèi)共需切割鋼絲在8-9萬噸。作為光伏行業(yè)切割單晶硅、多晶硅不可或缺的高端輔料，切割鋼絲在太陽能硅片生產(chǎn)過程中為第二大消耗品，僅次于硅材料。2010年切割鋼絲國內(nèi)市場容量為30億元左右，業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì)行業(yè)復(fù)合增長15%以上。國內(nèi)需求現(xiàn)在為4萬噸左右(折算成銷售額，按保守價(jià)格估計(jì)，約為40億元人民幣)。無論硅片的厚薄，晶體硅光伏電池制造商都對硅片的質(zhì)量提出了極高的要求。硅片不能有表面損傷(細(xì)微裂紋、線鋸印記)，形貌缺陷(彎曲、凹凸、厚薄不均)要最小化，對額外后端處理如拋光等的要求也要降到最低。為了滿足市場對于更低成本和更高生產(chǎn)カ的要求，新一代線鋸必須提升切割速度，從而提高切割荷載。更細(xì)的切割線和更薄的硅片都提升了生產(chǎn)力，同時(shí)，先進(jìn)的エ藝控制可以管理切割線拉カ以此保持切割線的牢固性。更高生產(chǎn)カ的線鋸系統(tǒng)在同樣的硅片產(chǎn)量下可以減少機(jī)臺數(shù)量。因此，制造商可以大幅降低設(shè)備、操作人員和維護(hù)的成本。降低硅片的消耗量也就是直接降低了太陽能電力的每瓦成本。硅片供應(yīng)商希望自己控制切片エ藝的整合，晶體硅光伏組件生產(chǎn)商都需要使用金剛線。單晶硅和多晶硅光伏技術(shù)都需要使用到它。大多數(shù)光伏專用金剛線是硅片供應(yīng)商購買的。他們一般生長硅錠或者硅塊、將硅原料切割處理成硅片，最終銷售給光伏電池制造商用于制造電池。
隨著人類對生存環(huán)境的關(guān)注，有污染的產(chǎn)品和エ藝將被視為落后產(chǎn)品與エ藝，將被淘汰或禁止。在超硬、脆材料的切割加工方面，由游離的磨料進(jìn)行線切割的加工技術(shù)由于有大量的污染，以及存在效率低的問題；而金剛線相比其它エ藝產(chǎn)品有很大的優(yōu)勢，效率高、壽命長，受到行業(yè)的青睞，由游離的磨料進(jìn)行線切割的加工技術(shù)勢必被金剛線所取代。在歐美西方等地區(qū)，已經(jīng)大范圍使用金剛線線進(jìn)行線切割加工，在國內(nèi)已經(jīng)開始逐步擴(kuò)大，估計(jì)在2-3年內(nèi)將全部更換，這將產(chǎn)生ー個(gè)巨大的市場額。而金剛線冷卻液是金剛線在切割過程中配套使用的材料，就目前來看，金剛線冷卻液大多數(shù)直接使用聚こニ醇(PEG)，雖然在一定程度上有一定的作用，但其還存在很多缺點(diǎn)對水比較敏感；分散硅粉和鉄粉的效果不好；有一定的環(huán)境污染存在；高成本。國內(nèi)現(xiàn)有的金剛線冷卻液主要分為三種A —種是聚こニ醇體系的冷卻液，例如專利CN 102352278A所說的，其主要以聚こニ醇為主，加入一定比例的防銹劑，乳化劑和消泡劑，這種冷卻液優(yōu)點(diǎn)是冷卻效果較好，對于硅粉等雜質(zhì)有一定的懸浮和螯合作用，缺點(diǎn)是成本較高，有一定的環(huán)境污染性。B —種是小分子醇、醚、酚類混合冷卻液，例如專利CN 102433190 A所說的，其主要以丙ニ醇為主體，通過添加其他醚類和分類添加劑配置而成的冷卻液，這種冷卻液的優(yōu)點(diǎn)是對硅片表面的性能有一定的改善，但其缺點(diǎn)是成本高，冷卻效果一般，對于硅粉等雜質(zhì)的分散作用不是很理想。C 一種是水基冷卻液，主要是以水為主，通過加入分散劑，螯合剤，表面活性剤，消泡劑，粘度調(diào)節(jié)劑而成的ー種冷卻液，這種冷卻液市場上主要以日本產(chǎn)品為主，這種冷卻液成本低，環(huán)境友好，但要解決的問題就是如何分散硅粉等雜質(zhì)。國內(nèi)也有個(gè)別公司有類似水基廣品，但性能上還有待于進(jìn)一步的提尚。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有的水基冷卻液對切割過程中產(chǎn)生的硅粉和鐵雜質(zhì)分散效果不理想的不足，提供一種用于金剛線切割太陽能硅片的冷卻液。為解決上述技術(shù)問題本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種用于金剛線切割太陽能硅片的冷卻液，該用于金剛線切割太陽能硅片的冷卻液組成質(zhì)量百分比為水10 90%、聚こニ醇2 86%、分散劑I 25%、螯合物O. I 20%、金屬腐蝕抑制劑O. 5 15%、消泡劑O. 1% 2% ；
在切割過程中，會有大量的硅粉產(chǎn)生，并伴有ー些鐵和金剛砂的雜質(zhì)出現(xiàn)，因此，選用合適的分散劑來分散硅粉，防止結(jié)塊，將對硅片的表面質(zhì)量有很大的影響。所述的分散劑為由丙烯酸、甲基丙酸酸、こ基丙烯酸、烯基磺酸、苯こ烯磺酸、馬來酸酐、烷基丙烯氧基磺酸或丙烯酰胺基磺酸中的一種或多種為單體單元而得到的均聚物或共聚物中的ー種或多種；由于水基冷卻液在機(jī)臺的循環(huán)管路中流動，對于不銹鋼材質(zhì)的管路長時(shí)間會有腐蝕產(chǎn)生，因此必須在冷卻液中加入相應(yīng)的螯合劑，來抑制金屬腐蝕的產(chǎn)生。所述的螯合劑優(yōu)選醇胺，多氨基有機(jī)胺或氨基酸中的ー種或多種。所述的水為去離子水，質(zhì)量優(yōu)選為冷卻液總量的20 80%。所述的聚こニ醇平均分子量為200-10000，質(zhì)量優(yōu)選為冷卻液總量的5 80%。
所述的分散劑質(zhì)量優(yōu)選為冷卻液總量的3 15%。所述的金屬腐蝕抑制劑優(yōu)選自酚類，如苯酚、1，2-ニ羥基苯酚、鄰苯ニ酚、鄰巰基苯酚、對羥基苯酚或連苯三酚；羧酸類，如苯甲酸、對氨基苯甲酸(PABA)、鄰苯ニ甲酸(PA)、沒食子酸(GA)、水楊酸或檸檬酸；羧酸酯類，如對氨基苯甲酸甲酷、鄰苯ニ甲酸甲酯或沒食子酸丙酯；酸酐類，如こ酸酐或己酸酐中的ー種或多種。所述金屬腐蝕抑制劑質(zhì)量優(yōu)選為冷卻液總量的2 6%。在切割過程中，由于冷卻液在循環(huán)流動過程中會有氣泡產(chǎn)生，這種氣泡會對切割造成不良的影響，因此應(yīng)加入消泡劑，所述的消泡劑為聚甲基硅氧烷、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種或多種。在螯合劑選擇中所述的醇胺較佳的為こ醇胺、ニこ醇胺或三こ醇胺的一種或多種，優(yōu)選三こ醇胺；所述的多氨基有機(jī)胺較佳的為ニこ烯三胺、五甲基ニこ烯三胺或多こ烯多胺中的ー種或多種，優(yōu)選五甲基ニこ烯三胺；所述的氨基酸較佳的為2-氨基こ酸、2-氨基苯甲酸、亞氨基ニこ酸、氨三こ酸或こニ胺四こ酸中的ー種或多種，優(yōu)選亞氨基ニこ酸；所述的螯合劑較佳的質(zhì)量優(yōu)選為冷卻液總量的I 10%。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的用于金剛線切割太陽能硅片的冷卻液能很好配合金剛線的切割，潤滑冷卻效果好，有效降低斷線率；對于切割過程中產(chǎn)生的硅粉和鐵雜質(zhì)具有很好的分散作用，保證了硅片的表面性能；這種冷卻液成本低，無污染，是ー種環(huán)境友好冷卻液。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例
權(quán)利要求
1.一種用于金剛線切割太陽能硅片的冷卻液，其特征在于該用于金剛線切割太陽能硅片的冷卻液組成質(zhì)量百分比為水10 90%、聚乙二醇2 86%、分散劑I 25%、螯合物0.I 20%、金屬腐蝕抑制劑0. 5 15%、消泡劑0. 1% 2% ； 分散劑為由丙烯酸、甲基丙酸酸、乙基丙烯酸、烯基磺酸、苯乙烯磺酸、馬來酸酐、烷基丙烯氧基磺酸或丙烯酰胺基磺酸中的一種或多種為單體單元聚合而得到的均聚物或共聚物中的一種或多種；螯合劑為醇胺、多氨基有機(jī)胺或氨基酸中的一種或多種。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于金剛線切割太陽能硅片的冷卻液，其特征在于所述的水為去尚子水、質(zhì)量為冷卻液總量的20 80%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于金剛線切割太陽能硅片的冷卻液，其特征在于所述的聚乙二醇平均分子量為200-10000、質(zhì)量冷卻液總量的5 80%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于金剛線切割太陽能硅片的冷卻液，其特征在于所述的 分散劑質(zhì)量為冷卻液總量的3 15%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于金剛線切割太陽能硅片的冷卻液，其特征在于所述的金屬腐蝕抑制劑為酚類、羧酸類、羧酸酯類或酸酐類中的一種或多種，質(zhì)量為冷卻液總量的2 6%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或5所述的用于金剛線切割太陽能硅片的冷卻液，其特征在于所述的酚類包括苯酚、1，2-二羥基苯酚、鄰苯二酚、鄰巰基苯酚、對羥基苯酚或連苯三酚；羧酸類包括苯甲酸、對氨基苯甲酸(PABA)、鄰苯二甲酸(PA)、沒食子酸(GA)、水楊酸或檸檬酸；羧酸酯類包括對氨基苯甲酸甲酯、鄰苯二甲酸甲酯或沒食子酸丙酯；酸酐類包括乙酸酐或己酸酐。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于金剛線切割太陽能硅片的冷卻液，其特征在于所述的消泡劑為聚甲基硅氧烷、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種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于金剛線切割太陽能硅片的冷卻液，其特征在于所述的螯合劑質(zhì)量為冷卻液總量的I 10%。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或8所述的用于金剛線切割太陽能硅片的冷卻液，其特征在于所述的醇胺為乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺的一種或多種；所述的多氨基有機(jī)胺為二乙烯三胺、五甲基二乙烯三胺或多乙烯多胺中的一種或多種；所述的氨基酸為2-氨基乙酸、2-氨基苯甲酸、亞氨基二乙酸、氨三乙酸或乙二胺四乙酸中的一種或多種。
10.根據(jù)權(quán)利要求I或8所述的用于金剛線切割太陽能硅片的冷卻液，其特征在于所述的醇胺為三乙醇胺；所述的多氨基有機(jī)胺為五甲基二乙烯三胺；所述的氨基酸為亞氨基二乙酸。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于金剛線切割太陽能硅片的冷卻液，該用于金剛線切割太陽能硅片的冷卻液組成質(zhì)量百分比為水10～90%、聚乙二醇2～86%、分散劑1～25%、螯合物0.1～20%、金屬腐蝕抑制劑0.5～15%、消泡劑0.1%～2%。本發(fā)明的金剛線切割太陽能硅片的冷卻液能很好配合金剛線的切割，潤滑冷卻效果好，有效降低斷線率；對于切割過程中產(chǎn)生的硅粉和鐵雜質(zhì)具有很好的分散作用，保證了硅片的表面性能；這種冷卻液成本低，無污染，是一種環(huán)境友好冷卻液。
文檔編號C10M173/02GK102851109SQ20121035657
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月21日
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