硅片切割液*概述

　　在光伏太阳能硅片切割过程中，硅片切割液作为硅片切割过程中必须使用的一种辅料耗材产品，其用量随着光伏太阳能行业以及中国的硅片加工行业的壮大而扩展。

　　硅片切割液*硅片切割技术

　　• 太阳能硅片的线切割机理就是机器导轮在高速运转中带动钢线，从而由钢线将聚乙二醇和碳化硅微粉混合的砂浆送到切割区，在钢线的高速运转中与压在线网上的工件连续发生摩擦完成切割的过程。

　　• 在整个切割过程中，对硅片的质量以及成品率起主要作用的是切割液的粘度、碳化硅微粉的粒型及粒度、砂浆的粘度、砂浆的流量、钢线的速度、钢线的张力以及工件的进给速度等。

　　硅片切割液*分类

　　切割液按成份分类主要包括油性切割液和水性切割液两大类。

　　**类切割液产品主要是以矿物油为主要成分的油性切割液，其中含有矿物油，防腐蚀剂，抗挤压机等物质;切割液本身易燃，对环境污染较大，同时清洗硅片时需要含氟的烷烃溶剂。

　　**类水性切割液产品可以溶于水或被水分散，清洗硅片用水即可，不用有机溶剂，对人体和环境无损害。

　　硅片切割液*作用

　　硅片切割的三大耗材切割液、碳化硅及钢线中起到*重要切割作用的就是碳化硅刃料，而切割液的作用不容忽视，其主要作用就是帮助切割砂粘附在运动的钢线上，使得钢线上的切割砂与硅块磨削，*终将硅料切割成一片片的硅片。

　　硅片切割液*特性

　　**的悬浮能力：可以有效悬浮碳化硅颗粒，提高切割效率，降低切割消耗。

　　良好的分散能力：可以使碳化硅颗粒在与切割液混合时分布更均匀。

　　出色的润滑性能：可在硅片表面形成保护膜，降低切割阻力，并保证切割出来的成品表面光滑。

　　杰出的冷却性能：可以有效的散发热量，降低切割应力。

　　质量指标：该系列产品质量稳定，重复性好。

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　　硅片切割液*对技术的重要影响

　　一、切割液(PEG)的粘度

　　• 由于在整个切割过程中，碳化硅微粉是悬浮在切割液上而通过钢线进行切割的，所以切割液主要起悬浮和冷却的作用。

　　• 1、切割液的粘度是碳化硅微粉悬浮的重要保证。由于不同的机器开发设计的系统思维不同，因而对砂浆的粘度也不同，即要求切割液的粘度也有不同。例如瑞士线切割机要求切割液的粘度不低于55，只有符合机器要求的切割标准的粘度，才能在切割的过程中保证碳化硅微粉的均匀悬浮分布以及砂浆稳定地通过砂浆管道随钢线进入切割区。

　　• 2、由于带着砂浆的钢线在切割硅料的过程中，会因为摩擦发生高温，所以切割液的粘度又对冷却起着重要作用。如果粘度不达标，就会导致液的流动性差，不能将温度降下来而造成灼伤片或者出现断线，因此切割液的粘度又确保了整个过程的温度控制。

　　二、碳化硅微粉的粒型及粒度

　　• 太阳能硅片的切割其实是钢线带着碳化硅微粉在切，所以微粉的粒型及粒度是硅片表片的光洁程度和切割能力的关键。粒型规则，切出来的硅片表明就会光洁度很好;粒度分布均匀，就会提高硅片的切割能力。

　　• 线切割机对硅片切割能力的强弱，与砂浆的粘度有着不可分割的关系。而砂浆的粘度又取决于硅片切割液的粘度、硅片切割液与碳化硅微粉的适配性、硅片切割液与碳化硅微粉的配比比例、砂浆密度等。

　　硅片切割液*生产力的决定因素

　　在硅片切割工艺中我们需要面对多项挑战，主要聚焦于线锯的生产力，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：

　　(1)切割线直径：更细的切割线意味着更低的截口损失，也就是说同一个硅块可以生产更多的硅片。然而，切割线更细更容易断裂。

　　(2)荷载：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：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：线锯在切割之间需要更换切割线和研磨浆，维护的速度越快，总体的生产力就越高。

　　硅片切割液*回收方法

　　多线切割是切割大直径硅单、多晶棒非常有效的方法之一。近几年异军突起的多线切割机(简称线锯)以其极高的生产效率和出片率，在大直径硅片加工领域有逐渐取代内圆切割机的趋势。多线切割机将金属线缠绕在导线轮上，驱动导线轮和单晶棒作相对运动，砂浆磨削、冷却达到磨切晶片的目的。

　　经过近30年的完善和提高，多线切割机日渐成熟，目前的产品己经是第六或第七代。我国通过技术引进，多线切割技术的应用也越来越广泛。多线切割中使用的是一种具有流动性的混合研磨剂——砂浆，其作用在切割过程中非常重要。砂浆是被往复运动的线带到切割区，被带入的砂浆量的多少以及切割速度的高低决定硅片的切割质量。该切割过程需要使用硬度高、粒度小并且粒径分布窄的碳化硅颗粒作为切割介质。而与碳化硅按比例加入的聚乙二醇(PEG)，起到分散剂的作用，会使碳化硅在切割过程中分布均匀，并且聚乙二醇具备一定的热容，可以带走大量在切割过程中产生的摩擦热量，同时聚乙二醇的良好水溶性也便于后期硅片的清洗。

　　线切割加工中，高速往复运动的切割线带动砂浆到切割区，使砂浆中的研磨颗粒——碳化硅与硅棒表面高速磨削，由于研磨颗粒有非常锐利的棱角，并且硬度远大于硅棒的硬度，所以硅棒与线锯接触的区域逐渐被砂浆磨削掉，进而达到切割的效果，同时砂浆也可以带走磨削中产生的大量热。

　　现有的硅晶圆线切割废砂浆回收方法中，砂浆通过高速离心机，离心机转速超过3000r/min。废砂浆在离心力的作用下，透过滤孔排出，而固体颗粒被截留在滤布上。这种方法工艺要求较为简单，但是投资过大，而且回收率不高，还会浪费掉质量可观的聚乙二醇。

　　一种硅晶圆线切割废砂浆中聚乙二醇和碳化硅的回收方法，其回收的聚乙二醇(PEG)和碳化硅能够达到硅晶片切割的要求，实现PEG和碳化硅多次回收循环利用，不仅能够增加原料液的使用率，降低晶硅片的制造成本，而且能够根本上避免废砂浆对环境造成的污染。

　　硅片切割液*回收步骤

　　一种硅晶圆线切割废砂浆中聚乙二醇和碳化硅的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

　　步骤l，搅拌废砂浆，加入降黏剂，其中降黏剂和废砂浆体积比为3.5：1～4.5：l，而后进行**固液分离，得到**悬浮液和**固体颗粒;

　　步骤2，搅拌**悬浮液，添加质量为**悬浮液质量分数的万分之二到万分之五的助滤剂，而后通过板框过滤，得N--级悬浮液和二级固体颗粒;

　　步骤3，二级悬浮液依次通过孔径为0.18～0.26微米的微孔膜过滤、中空纤维膜超滤，而后通过强酸强碱型离子交换树脂去除离子，得到三级悬浮液，*后进入真空蒸馏装置，蒸馏得到可循环使用的聚乙二醇和蒸馏液;

　　步骤4，收集**、二级固体颗粒，在碱洗池中使用质量分数为3～5%的氢氧化钠水溶液碱反应清洗4～5个小时，其中氢氧化钠水溶液和固体颗粒的体积比为3.5：1～4.5：1，而后进入水洗塔水洗至pH值为6.5～7.5时，分离固体颗粒;然后在酸洗池中使用质量分数为26～31%的盐酸水溶液酸反应清洗4"---'5个小时，其中固体颗粒与盐酸的体积比为0.9：1～1.2：1，而后进入水洗塔水洗至pH值为6.5～7.5时，分离固体颗粒;*后，烘干固体颗粒，采用干法分级筛选满足线切割粒径分布要求的固体颗粒，即得可循环使用的碳化硅颗粒。

　　2、根据权利要求1所述的一种硅晶圆线切割废砂浆中聚乙二醇和碳化硅的回收方法，其特征在于，所述降黏剂为甲醇、乙醇、水、丙酮、甲苯中的任一种或多种混合液。

　　3、根据权利要求1所述的一种硅晶圆线切割废砂浆中聚乙二醇和碳化硅的回收方法，其特征在于，所述**固液分离采用过滤式离心机或沉降式离心机。

　　4、根据权利要求1所述的一种硅晶圆线切割废砂浆中聚7,--醇和碳化硅的回收方法，其特征在于，所述助滤剂采用聚丙烯酰胺、聚胺、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、丙烯酸和甲基烯酸聚合物、氧化钙、氢氧化钙、硫酸铁、硫酸铝、氯化铁、纤维素、改性淀粉或硅藻土。

　　5、根据权利要求1所述的一种硅晶圆线切割废砂浆中聚L--醇和碳化硅的回收方法，其特征在于，所述板框过滤采用板框过滤机、板框压滤机或真空过滤机。

　　6、根据权利要求l所述的一种硅晶圆线切割废砂浆中聚L--醇和碳化硅的回收方法，其特征在于，所述中空纤维膜超滤采用聚醚砜中空纤维膜，其截留的分子量为100000道尔顿。

　　7、根据权利要求1所述的一种硅晶圆线切割废砂浆中聚乙二醇和碳化硅的回收方法，其特征在于，所述蒸馏废液用作降黏剂，循环使用。

　　8、根据权利要求l所述的一种硅晶圆线切割废砂浆中聚乙二醇和碳化硅的回收方法，其特征在于，所述三级悬浮液通过强酸强碱离子交换树脂使其电导率在摄氏温度为25度时小于lOl，ts/cm。

　　9、根据权利要求1所述的一种硅晶圆线切割废砂浆中聚乙二醇和碳化硅的回收方法，其特征在于，所述碱反应清洗中，保持碱洗池中pH值大于9.5。

　　10、压滤、微孔膜过滤、中空纤维膜超滤进行净化，通过强酸强碱型离子交换树脂去除各种离子，蒸馏分离得到可循环使用的聚乙二醇和可作为降黏剂循环使用的蒸馏废液，根本上避免废砂浆对环境造成的污染。