(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810603654.1
(22)申请日 2018.06.12
(71)申请人 山东大海新能源发展有限公司
地址 257300 山东省东营市广饶县经济开
发区綦公路以北、西康路以西
(72)发明人 刘坤 韩志纯 张良恒 任文星
吴勇 侯永标
(74)专利代理机构 济南千慧专利事务所(普通
合伙企业) 37232
代理人 吴绍
(51)Int.Cl.
C02F 9/10(2006.01)
C02F 103/34(2006.01)
(54)发明名称
方法
(57)摘要
本发明提供一种采用金刚线的硅片切割液
离单元，清液回用单元。能够分离使用过的切割
液中的硅粉颗粒后循环利用，重新作为切割液使
用，避免将携带有机物的进入废水处理，减少废
水的处理成本，降低环保压力。同时提供对应上
述系统的采用金刚线的硅片切割液循环方法。权利要求书2页 说明书9页 附图7页CN 108793554 A 2018.11.13
C N 108793554
A
1.一种采用金刚线的硅片切割液循环系统，其特征在于，包括：
收集单元，具有容置已使用切割液的收集室；
热交换单元，包括：盛放热交换介质的热交换室；由交换介质完全浸没的换热管，所述换热管的入口端流体连通所述收集室；盛放于热交换室的热交换介质；
压滤分离单元，具有液体入口，压滤清液出口及污泥排放口；所述液体入口与换热管的出口端流体连通；
清液回用单元，具有容置压滤清液的回收室，所述回收室与所述压滤清夜出口流体连通，所述回收室流体连通用以向硅片切割设备供应切割液的供应单元。
2.如权利要求1所述的采用金刚线的硅片切割液循环系统，其特征在于，所述换热管为盘管或列管。
3.如权利要求1所述的采用金刚线的硅片切割液循环系统，其特征在于，所述压滤分离单元为板框式压滤机或带式压滤机。
4.如权利要求1所述的采用金刚线的硅片切割液循环系统，其特征在于，还包括增压单元，所述增压单元设置于流体连通压滤分离单元的液体入口与换热管的出口的管路上。
5.如权利要求1所述的采用金刚线的硅片切割液循环系统，其特征在于，所述收集单元，包括：
所述第一收集室；
顶流与所述第一收集室的底流流体连通的第二收集室；
与所述第二收集室的流体连通的排放管道。
6.如权利要求5所述的采用金刚线的硅片切割液循环系统，其特征在于，所述第一收集室的底流与所述
第二收集室的顶流通过连通通道流体连通，并且流体通过溢流方式从连通通道流入第二收集室；所述连通通道的截面面积沿流体流向逐渐增大。
7.如权利要求5所述的采用金刚线的硅片切割液循环系统，其特征在于，所述第二收集室的底流与排放管道流体连通；所述第二收集室内设置有将第二收集室分隔为第一腔室及第二腔室的过滤单元，所述过滤单元具有过滤孔，流体连通排放管道的第一收集室的底流设置于所述第一腔体；所述第二收集室的侧壁开设有开口，所述过滤单元的下端由设置于所述第二收集室的底壁的凸起止动过滤单元的下端远离开口的运动趋势，所述过滤单元的上端搭置或连接于开口的下沿。
8.如权利要求7所述的采用金刚线的硅片切割液循环系统，其特征在于，所述开口处设置有封口组件，所述封口组件可打开或封闭，打开时，所述开口与外界连通，且过滤单元可通过开口从第二收集室内取出；封闭时，封口组件构成第二收集室的外壁的一部分，隔绝所述开口与外界的连通。
9.一种采用金刚线的硅片切割液循环方法，包括以下步骤：
收集已使用切割液；
对已使用切割液进行热交换使其温度降低至设定阈值；
对降温后的切割进行压滤分离，回收分离得到的压滤清液循回用作为新的切割液。
10.如权利要求9所述的采用金刚线的硅片切割液循环方法，其特征在于，所述对已使用切割液进行热交换包括：
由通过将切割液与硅片切割后进行脱胶处理的脱胶液或制备脱胶液的溶剂进行热交
换。
一种采用金刚线的硅片切割液循环系统及方法
技术领域
[0001]本发明涉及物质切割，尤其涉及硅的片切割，具体涉及一种采用金刚线的硅片切割液循环系统及方法。
背景技术
[0002]目前，世界能源结构正在朝着确定的方向发展，虽然目前主要以石油、煤炭、天然气等不可再生资源为主，但随着社会经济发展，新能源技术发展，人们的理念的转变，已经日益重视新型可再生资源的运用，其中太阳能由于具有清洁无污染的优势，并且可以当作可近乎无限开发的能源，具有最大的开发潜力。
[0003]现阶段，太阳能的主要利用方式有通过集热的方式将太阳能转化为热能，或者利用光生伏打效应将太阳能转化为电能，显然，转化为电能的方式更具发展前景，太阳能电池(光伏电池)是太阳能最核心的器件。
[0004]近几年随着光伏太阳能市场的发展变化，太阳能电池不断地向高效率低成本发展。多晶硅作为适合的半导体材料，在光伏太阳能发电行业有广泛的应用。根据需要，多晶硅块需要通过切割机将其切割为规定厚度的硅片。由于多晶硅硬度高，目前针对大尺寸的多晶硅的切割，考虑到硅片方面产业规模的扩张以及成本增长的压力，业内不断寻求高效率低成本的硅片切割方式。
[0005]现国际光伏行业晶体硅片的切割方式主要有两种。
[0006]一种是砂浆切割，即利用涂有碳化硅和油浆的多根不锈钢细钢丝(SW)丝环绕在驱动轮和紧张轮上高速转动，以碳化硅微粉为主体的磨削浆料高速带入切割区域并对磨料施加载荷，磨料对硅料进行磨削切割。
[0007]另一种是金刚石线(DW)切片，即采用电镀或树脂固定的方法将金刚石颗粒镶嵌在不锈钢丝上，这种不锈钢丝高速运转以一定的压力对硅料进行磨削切割。从电池制作工艺角度比较，砂浆切割对硅片表面摩擦断裂损伤剧烈，会使硅片表面出现较多小而不规则凹坑，容易导致后续清洗制绒工艺复杂且控制不稳定，金字塔绒面变化范围大，单片金字塔绒面均匀度差，成核率低。
[0008]金刚石线切割后硅片表面除存在较轻的表面摩擦断裂损伤外还有由塑性磨削切割形成的光滑切割纹，硅片表面呈现塑性光滑纹和脆性破碎断裂轻微凹坑的混合形貌，这种硅片表面不易腐蚀出金字塔。但从切片工艺上比较，相比于砂浆切割加工成本高，切割效率低下，切割后废砂浆的排放污染大等缺点，金刚石线切割不使用昂贵且难以处理的砂浆，操作简单，切割速度可以快2至3倍，提升的生产速率超过1.5倍，同时硅片表面损伤较轻，单片耗材远远低于砂浆切割。故金刚线切割技术因为其高效、环保、优质的特性，已经逐渐成为了砂浆线切割的替代技术。
[0009]然而，采用金刚线技术进行硅片切割，要使用特殊的切割液，金刚线切割采用的切割液是水溶性冷却液，例如，普遍采用的切割液主要包括非离子表面活性剂、聚乙二醇、醇类渗透剂、防锈剂，为水基混合物。为水基混合物，具有较好的亲水性起到分散硅粉、冷却降
温的作用，保证在切割的过程中进行排渣与降温。其可以和水快速均匀的互相溶解，乳化性好，且具有一定的清洗、润滑、防锈功能，能有效防止切割过程中硅片发生脆性崩裂或者产生划痕，其能够清洗切割后的硅片表面，减少机台生锈，快递降低切割区域的温度，切割后硅粉能有效悬浮，不产生沉淀；且该冷却液不容易挥发，这样清洗切割机台就相对容易。[0010]除此之外，还需要进行清洗等工序操作，耗水量很大，故需要提前准备好水源并需要长时间保持工艺水供水充足，只有这样才能保证最终得到的产品的质量。但是，在现在水资源较为紧缺的现状下，采用这种现有的加工方式不仅会造成大量的水资源浪费而且在很多情况下因加工时厂房内无法长时间保证良好水资源的供给，因而会使
加工处理的过程中无法安全有效的保证供水量，从而会导致加工出来的产品质量差、加工效率低。目前各个步骤所使用完的水在使用完以后通常水质会变很差，因此现有的设备在进行完本步工序的处理之后就直接将污水通过排水管道排出，这样不仅会造成水资源的浪费而且随意排放污水还会造成大量的水污染。
[0011]所以，目前业内都希望能够循环利用切割液及其他工艺用水，减少对水源的依赖，降低水资源的消耗，并且减少对外排放，提升环保指标。其中，由于切割液成分比较复杂，其含有有机成分，并携带切割过程中产生的硅粉，较难实现循环利用。
发明内容
[0012]为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种采用金刚线的硅片切割液循环系统及方法，分离使用过的切割液中的硅粉颗粒后循环利用，重新作为切割液使用，避免将携带有机物的进入废水处理，减少废水的处理成本，降低环保压力。
[0013]为了达到上述的目的，本发明所采取的其中一个技术方案是：
[0014]一种采用金刚线的硅片切割液循环系统，包括：
[0015]收集单元，具有容置已使用切割液的收集室；
[0016]热交换单元，包括：盛放热交换介质的热交换室；由交换介质完全浸没的换热管，所述换热管的入口端流体连通所述收集室；盛放于热交换室的热交换介质；
[0017]压滤分离单元，具有液体入口，压滤清液出口及污泥排放口；所述液体入口与换热管的出口端流体连通；
[0018]清液回用单元，具有容置压滤清液的回收室，所述回收室与所述压滤清夜出口流体连通，所述回收室流体连通用以向硅片切割设备供应切割液的供应单元。
[0019]作为优选，所述换热管为盘管或列管。
[0020]作为优选，所述压滤分离单元为板框式压滤机或带式压滤机。
[0021]作为优选，还包括增压单元，所述增压单元设置于流体连通压滤分离单元的液体入口与换热管的出口的管路上。
[0022]作为优选，所述收集单元，包括：
[0023]所述第一收集室；
[0024]顶流与所述第一收集室的底流流体连通的第二收集室；
[0025]与所述第二收集室的流体连通的排放管道。
[0026]作为优选，所述第一收集室的底流与所述第二收集室的顶流通过连通通道流体连通，并且流体通过溢流方式从连通通道流入第二收集室；所述连通通道的截面面积沿流体
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