CN101719530A

CN101719530A - 多晶硅太阳能电池片制绒设备

Info

Publication number: CN101719530A
Application number: CN200910194855A
Authority: CN
Inventors: 周柏林; 袁佩君; 大石满; 范对堂
Original assignee: SHANGHAI KEWEIDA ULTRASONIC WAVE SCI-TECH Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI KEWEIDA ULTRASONIC WAVE SCI-TECH Co Ltd
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2009-08-31
Publication date: 2010-06-02

Abstract

本发明公开一种多晶硅太阳能电池片制绒设备，包括：多晶硅太阳能电池片制绒部分、多晶硅太阳能电池片酸洗部分和微机控制系统，所述多晶硅太阳能电池片制绒部分、多晶硅太阳能电池片酸洗部分均连接到微机控制系统，微机控制系统对晶硅太阳能电池片制绒部分、多晶硅太阳能电池片酸洗部分进行单独的控制或者协调控制。本发明可以减少二次污染，改善工作环境，提高生产效率；其次解决国外技术的垄断，为国产设备应用提供条件。

Description

多晶硅太阳能电池片制绒设备

技术领域

本发明涉及一种半导体技术领域中的制绒设备，具体地说，涉及的是一种多晶硅太阳能电池片制绒设备。

背景技术

制绒是对硅片表面进行各向同性腐蚀，形成微沟，降低硅片表面的反射率，促使太阳在硅片表面进行多级反射，提升光的利用率。在太阳能晶硅电池的制备工艺中，制绒工艺是关系到太阳能电池表面的光吸收的重要部分，也是提高太阳能电池转换效率的重要途径之一。

在太阳能电池迅速发展应用的今天，对于目前占主要市场的晶体硅太阳能电池，未经表面处理的发射率一般超过30％，经过碱液等各向异性化学腐蚀形成表面微米级随机金字塔结构绒面后单晶硅电池表面发射率可以降到10％，多晶硅电池由于表面晶粒的晶向差异，目前普遍采用的各向行化学腐蚀只能将发射率降低到20％。制绒工艺及其设备已经成为多晶硅电池发展的一个原因。

现有技术中，如，中国实用新型专利200720039053.X，“一种单晶硅太阳能电池绒面腐蚀槽”，该专利包括槽体、加热管、支撑平板、硅片承载器，在支撑平板的左右两端分别开有左缺口和右缺口，支撑平板架设在槽体内，并与槽体底面形成一个空腔，所述加热管安装在槽体内壁上，且位于左缺口或右缺口的上方，硅片承载器放置在支撑平板上。但是该专利不能适用于多晶硅太阳能电池绒面的制备。又如中国发明专利200710025572.5，“一种太阳能硅片的切割制绒一体化加工方法及装置”，该专利中提及的加工装置是一种利用电火花电解复合线切割技术对硅片进行切割即可得到无需进一步制绒处理硅片的装置。该装置包括控制系统、脉冲电源、XY工作台、电极丝等。但是太阳能电池清洗设备要求高产能，清洗后形成金字塔结构的均匀绒面，该设备很难保证多晶制绒、去多孔硅工艺温度，避免工艺中化学反应放热对温度的影响，从而影响最终产品的一致性和稳定性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多晶硅太阳能电池片制绒设备，以减少二次污染，改善工作环境，提高生产效率；其次解决国外技术的垄断，为国产设备应用提供条件。

为了实现上述目的，本发明提供一种多晶硅太阳能电池片制绒设备，该设备包括：多晶硅太阳能电池片制绒部分、多晶硅太阳能电池片酸洗部分和微机控制系统，所述多晶硅太阳能电池片制绒部分、多晶硅太阳能电池片酸洗部分均连接到微机控制系统，微机控制系统对晶硅太阳能电池片制绒部分、多晶硅太阳能电池片酸洗部分可以进行单独的控制或者协调控制。

所述的多晶硅太阳能电池片制绒部分包括：上料机构、第一机架、第一溢流漂洗槽、制绒槽、第一冲洗槽、去多孔硅槽、机械臂、中间传送机构。制绒部分触摸屏；其中第一清洗槽、第一冲洗槽、制绒槽、去多孔硅槽直接固定在第一机架上，机械臂通过圆导轨连接在第一机架上，并能通过圆导轨左右移动实现提篮的传送，第一机架一端与上料机构连接，另一端通过中间传送机构与多晶硅太阳能电池片酸洗部分连接，制绒部分触摸屏直接固定在上料机构的上料台处。

所述多晶硅太阳能电池片制绒部分还设有与去多孔硅槽连接的冷凝系统和补液系统。

所述补液系统，包括储液槽、称量槽、混液槽、泵、流量计、气控阀；储液槽与分别称量槽、混液槽连接，称量槽、混液槽相连，其中储液槽与称量槽之间依次设有隔膜泵、管路系统，储液槽与混液槽之间设置气控阀；称量槽、混液槽相连，两者之间设有流量计。

本发明使用的多晶硅太阳能电池片制绒部分，打破了德国瑞纳的链式制绒系统，与链式制绒相比槽式制绒的优势在于降低药液的消耗、碎片率及交叉污染的可能性，大大降低了生产成本，提高了生产效率，避免了交叉污染的可能性及生产的安全性，维修的方便性，从而提高利润。同时通过冷凝系统保证了反应温度的恒定性，通过补液系统保证了槽内药液的浓度的一致性，进一步保证了在无人为干扰的情况下制绒效果的一致性。

本发明使用的去多孔硅技术，通过冷凝系统保证了反应温度的恒定性，同时通过补液系统保证了槽内药液的浓度的一致性，进一步保证了在无人为干扰的情况下制绒效果的一致性。

所述的多晶硅太阳能电池片酸洗部分包括：第二机架、酸洗槽、第二冲洗槽、第二清洗槽、慢拉槽、慢拉机构、N₂烘干槽、下料机构，酸洗部分触摸屏；其中酸洗槽、第二清洗槽、第二溢流漂洗槽、慢拉槽、N₂烘干槽直接固定在第二机架上，机械臂通过圆导轨固定在第二机架上，并能通过圆导轨左右移动实现提篮的运送功能，第二机架一端通过中间传送机构与制绒部分连接，另一端与下料机构连接，酸洗部分触摸屏固定在下料机构的下料台处。

所述慢拉机构采用伺服电机实现。

本发明所使用的慢拉系统(慢拉槽、慢拉机构)通过伺服电机的扭力恒定性，速度稳定性及四边溢流带来的药液表面的平整性，避免了在慢拉过程中分子张力对硅片干燥的影响，加热方式采用的是通过式在线水加热系统，避免了资源浪费同时保证了温度的恒定性，从而达到最佳慢拉效果，提高了生产效率。

本发明使用的N₂烘干系统(N₂烘干槽)，避免了在烘干过程中硅片被氧化的可能性，同时提高了槽内气体的洁净度，避免了对硅片的污染，烘干槽体加自动盖降低了热量的损耗，进而降低了生产成本；本系统与传统的烘干方式及甩干方式相比，降低了碎片率，避免了二次污染，提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明实施例结构示意图；

图中：多晶制绒部分操作盒1，上料机构2，溢流漂洗槽3，酸制绒槽4，冲洗槽5，机械臂6，去多孔硅槽7，中间传送机构8，提篮9，酸洗槽10，后抽风11，慢拉槽12，慢拉机构13，烘干槽14，下料机构15，多晶酸洗部分操作盒16。

图2为本发明另一实施例结构示意图；

图中：冷冻机17，1#酸储槽18，2#酸储槽19，混酸槽20，1#酸称量槽21，2#酸称量槽一22，热交换器23，循环泵24，小热交换器25，KOH储液槽26，KOH称量槽27，HCL储液槽28，HCL称量槽29，2#酸称量槽二30，在线加热系统31，慢拉系统32，热风循环动力系统33，加热系统34，净化系统35。

图3本发明工作控制原理图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明，以下的描述仅用于理解本发明技术方案之用，不用于限定本发明的范围。

本发明提供的多晶硅太阳能电池片制绒设备包括：多晶硅太阳能电池片制绒部分、多晶硅太阳能电池片酸洗部分和微机控制系统，多晶硅太阳能电池片制绒部分、多晶硅太阳能电池片酸洗部分均连接到微机控制系统，微机控制系统对晶硅太阳能电池片制绒部分、多晶硅太阳能电池片酸洗部分可以进行单独的控制或者协调控制。

如图1所示，所述的多晶硅太阳能电池片制绒部分A包括：上料机构2、第一机架(图中未标出)、第一溢流漂洗槽3、制绒槽4、第一冲洗槽5、机械臂6、去多孔硅槽7、中间传送机构8，制绒部分触摸屏(图中未标出)；其中第一溢流漂洗槽3、第一冲洗槽5、制绒槽4、去多孔硅槽7直接固定在第一机架上，机械臂8通过圆导轨连接在第一机架上，并可以通过圆导轨左右移动实现提篮9的传送，第一机架一端与上料机构2连接，另一端通过中间传送机构8与多晶硅太阳能电池片酸洗部分连接，制绒部分触摸屏直接固定在上料机构2的上料台处。

所述的多晶硅太阳能电池片酸洗部分B包括：第二机架(图中未标出)、酸洗槽10、第二冲洗槽(图中未标出)、第二溢流漂洗槽(图中未标出)、慢拉槽12、慢拉机构13、N₂烘干槽14、下料机构15，酸洗部分触摸屏(图中未标出)；其中酸洗槽10、第二冲洗槽、第二溢流漂洗槽、慢拉槽12、慢拉机构13、N₂烘干槽14直接固定在第二机架上，机械臂6通过圆导轨固定在第二机架上，并能通过圆导轨左右移动实现提篮9的运送功能，第二机架一端通过中间传送机构8与多晶硅太阳能电池片制绒部分连接，另一端与下料机构15连接，酸洗部分触摸屏固定在下料机构15的下料台处。

所述第一机架一端设有多晶制绒部分操作盒1。

所述第二机架一端设有多晶酸洗部分操作盒16。

所述第二机架上设有后抽风11，该后抽风11位于酸洗槽10后面。

所述慢拉机构13采用伺服电机实现。

如图2所示，为本发明另一实施例结构示意图，图中：

所述的多晶硅太阳能电池片制绒部分包括：冷冻机17，1#酸储槽18，2#酸储槽19，混酸槽20，1#酸称量槽21，2#酸称量槽一22，热交换器23，循环泵24，小热交换器25，KOH储液槽26，KOH称量槽27，单个热交换器36。酸制绒槽4直接固定在机架上，循环排液口通过回水管路与混酸槽20相连，进液口通过小热交换器25与混酸槽20出口相连；混酸槽20在设备的后边，进口分4路，其中2路通过泵、流量计、气动阀与1#酸储槽18、2#酸储槽19的出口相连，另外2路通过流量计、气动阀、1#酸称量槽21、2#酸称量槽一22、气控阀、流量计与1#酸储槽18、2#酸储槽19出口相连；所有称量槽在设备内部，后排风旁边；所有酸储槽在一个单独的房间内；小热交换器25和循环泵24在独立箱体内在设备的后边，混酸槽20的旁边；冷冻机17在设备的后边，混酸槽20的另一边进出口于所有的热交换器出进口相连；热交换器23在混酸槽内部；去多孔硅槽7直接固定在机架上，进液口分两路，一路通过流量计、气控阀、泵直接与KOH储液槽26出口相连，另一路通过流量计、气控阀、KOH称量槽27、流量计、泵与KOH储液槽相连，循环排液通过泵、单个热交换器36回到去多孔硅槽7内部。

所述的多晶硅太阳能电池片酸洗部分B包括：HCL储液槽28，HCL称量槽29，2#酸称量槽二30，在线加热系统31，慢拉系统32，热风循环动力系统33，加热系统34，净化系统35。酸洗槽10直接固定在设备内部，进口分两路，其中一路通过气控阀、流量计、泵与HCL储液槽28直接供液，另一路通过气控阀、流量计、HCL称量槽29、泵与HCL储液槽28相连；HCL储液槽28在设备的后边；HCL称量槽29在设备内部，后排风的旁边；2#酸称量槽二30在在设备内部，后排风的旁边出口通过流量计、气控阀与酸槽相连，进口通过流量计、气控阀、泵与2#酸储液槽19相连；在线加热系统31在设备的内部，进口与客户的DI水主供水管路相连，出口与慢提拉槽12相连，慢提拉槽12直接固定在设备内部；慢提拉系统32直接固定在机架上，在慢提拉槽12的正后上方，通过托架伸到慢提拉槽12内部，实现提拉的慢拉功能；热风循环动力系统33，加热系统34，净化系统35在设备后边的独立箱体内部，热风循环动力系统33进风口直接与N₂烘干槽的回风口相连，出口通过加热系统34、净化系统35与N₂烘干槽的进风口相连.

整机设备运作由机械手依设定程序按下表各工艺槽传递完成制绒、去多孔硅、酸洗、漂洗(OF)、冲洗(QDR)、脱水、烘干工作。

本实施例工作工艺情况，参见下表：

如图3所示，所述微机控制系统分多晶制绒和多晶酸洗控制两个子系统，分别由微机(PLC)和人机界面(触摸屏)管理、控制。这两个子系统均是由人机界面和微机(PLC)通讯来管理数据和控制设备各功能，多晶制绒和多晶酸洗既可独立控制各自部分功能又具有相互通讯来处理连接机械手、输送机相互传递完成制造工艺的流程。两个子系统都设有手动和自动模式，手动模式是用于设备各功能调试、自动模式用于正常设备使用。微机控制指令来源：从触摸屏收到生产前设定的数据。微机根据指令处理数据，执行各功能正常运转，并对报警信息反馈到人机界面上显示处理对策。

设备操作流程：设备上电---＞开启电源---＞开启电源---＞手动模式---＞设定生产数据(温度、药液、时间、程序)---＞按运转准备(设备将自动补水)---＞配药液---＞清洗准备---＞自动模式---＞自动启动(设备正常运行)设备装有三色灯：绿色为自动模式、黄色为手动模式、红色为故障信号。

本实施例的技术效果：多晶槽式制绒、酸洗整机产量：每3.5-4分钟一篮，每篮200片，一小时15-17篮＝3000-3400片，转换效率为16％-16.75％，输出功率范围3.9-4.07W。

与以往的技术相比(比如常见的平面制绒)优点：1.碎片率低2.转换率高3.节约药液成本4.安全性能的提高。

Claims

1.一种多晶硅太阳能电池片制绒设备，其特征在于包括：多晶硅太阳能电池片制绒部分、多晶硅太阳能电池片酸洗部分和微机控制系统，所述多晶硅太阳能电池片制绒部分、多晶硅太阳能电池片酸洗部分均连接到微机控制系统，微机控制系统对晶硅太阳能电池片制绒部分、多晶硅太阳能电池片酸洗部分进行单独的控制或者协调控制；其中：

所述的多晶硅太阳能电池片制绒部分包括：上料机构、第一机架、第一清洗槽、制绒槽、第一冲洗槽、去多孔硅槽、机械臂、中间传送机构，制绒部分触摸屏；其中第一清洗槽、第一冲洗槽、制绒槽、去多孔硅槽直接固定在第一机架上，机械臂通过圆导轨连接在第一机架上，并能通过圆导轨左右移动实现提篮的传送，第一机架一端与上料机构连接，另一端通过中间传送机构与多晶硅太阳能电池片酸洗部分连接，制绒部分触摸屏直接固定在上料机构的上料台处；

所述的多晶硅太阳能电池片酸洗部分包括：第二机架、酸洗槽、第二冲洗槽、第二清洗槽、慢拉槽、慢拉机构、N₂烘干槽、下料机构，酸洗部分触摸屏；其中酸洗槽、第二清洗槽、第二清洗槽、慢拉槽、N₂烘干槽直接固定在第二机架上，机械臂通过圆导轨固定在第二机架上，并能通过圆导轨左右移动实现提篮的运送功能，第二机架一端通过中间传送机构与制绒部分连接，另一端与下料机构连接，酸洗部分触摸屏固定在下料机构的下料台处。

2.根据权利要求1所述的多晶硅太阳能电池片制绒设备，其特征在于，所述微机控制系统分多晶制绒和多晶酸洗控制两个子系统，分别由微机和人机界面管理、控制，这两个子系统均是由人机界面和微机通讯来管理数据和控制设备各功能，多晶制绒和多晶酸洗既可独立控制各自部分功能又具有相互通讯来协能信号处理来连接机械手、输送机相互传递完成制造工艺的流程；两个子系统都设有手动和自动模式，手动模式是用于设备各功能调试、自动模式用于正常设备使用。

3.根据权利要求1或2所述的多晶硅太阳能电池片制绒设备，其特征在于，所述微机控制系统，其中微机控制指令来源：(1)从触摸屏收到生产前设定的数据；(2)从触摸屏收到生产前设定的数据；微机根据指令处理数据，执行各功能正常运转，并对报警信息反馈到人机界面上显示处理对策。

4.根据权利要求1所述的多晶硅太阳能电池片制绒设备，其特征在于，所述慢拉机构采用伺服电机实现。

5.根据权利要求1所述的多晶硅太阳能电池片制绒设备，其特征在于，所述第一机架一端设有多晶制绒部分操作盒，所述第二机架一端设有多晶酸洗部分操作盒。

6.根据权利要求1所述的多晶硅太阳能电池片制绒设备，其特征在于，所述第二机架上设有后抽风，该后抽风位于酸洗槽后面。

7.根据权利要求1所述的多晶硅太阳能电池片制绒设备，其特征在于，所述多晶硅太阳能电池片制绒部分还设有与去多孔硅槽连接的冷凝系统和补液系统。

8.根据权利要求7所述的多晶硅太阳能电池片制绒设备，其特征在于，所述补液系统，包括储液槽、管路系统、称量槽、混液槽、隔膜泵、流量计、气控阀；储液槽与分别称量槽、混液槽连接，称量槽、混液槽相连，其中储液槽与称量槽之间依次设有隔膜泵、管路系统，储液槽与混液槽之间设置气控阀；称量槽、混液槽相连，两者之间设有流量计。