CN101840956B - 用于制造单晶硅片绒面的加热装置和方法 - Google Patents

用于制造单晶硅片绒面的加热装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于制造单晶硅片绒面的加热装置和方法，所述加热装置包括电源端、开关和设置在处理水池中的数个加热管，所述加热装置还包括移相调压模块和温度控制器，所述移相调压模块通过所述开关与电源端相连，所述温度控制器上的温度传感器设置于所述处理水池中，用于检测所述处理水池中的水温，所述温度控制器将所述温度传感器测得的水温模拟值转变成水温数字值并计算所述水温数字值对应的电流值，输出所述电流值至所述移相调压模块，所述移相调压模块计算所述电流值对应的电压值并输出所述电压值大小的电压至每个加热管中。本发明还提出一种利用上述加热装置进行硅片绒面制造的方法。利用本发明的加热装置及制造方法，可以稳定控制水温，显著提高整个处理水池温度的均匀性，提高硅片表面制绒质量，并降低制绒时间及节省化学溶液的使用量。

Description

用于制造单晶硅片绒面的加热装置和方法
技术领域
本发明涉及一种加热装置和方法，尤其是一种用于制造单晶硅片绒面的加热装置和方法。
背景技术
单晶硅片是制造太阳电池的重要材料，在太阳电池的生产过程中，需要将切割后的单晶硅片去除因切割出现的损伤层并在单晶硅片表面制造绒面，使得单晶硅片可以较好的吸收太阳光热。现有技术中制造单晶硅片绒面和去除损伤层的方法主要是将切割工序后的单晶硅片放入碱性或酸性处理水池中，然后通过加热装置给处理水池加热，当处理水池温度达到一定温度后，一般是80℃，单晶硅片表面开始发生化学变化，切割工序造成的损伤层开始脱落并且单晶硅片表面开始出现小的凸起，当这些小的凸起覆盖整个单晶硅片表面时，单晶硅片的绒面也就形成。所以为了要制得完整的绒面就必须使得处理水池中单晶硅片表面各个点受热均匀，但现有技术中的加热装置用三根加热管进行加热，由于液体的热传导速率比较慢，造成距加热管近的地方温度高，远的地方温度低，而处理水池不同地方温度一般有1～3摄氏度的温度差别，这就使得在一定的时间内，在温度适宜的地方，硅片绒面已经制成，而其他地方由于温度不够绒面还未形成，进而不仅造成制绒时间的延长和化学品的消耗，而且也使得制成硅片的机械强度减少及后续工序中铝苞的增多，进而硅片报废率增加。
发明内容
为了解决现有技术中不能给处理水池中的单晶硅片均匀加热的问题，本发明实施例提供一种用于制造单晶硅片绒面的加热装置，该装置不仅增加了加热管的密度，而且可以连续控制水温，使槽体不同地方温度只有0.5～1℃的差别，从而可以显著提高整个处理水池温度的均匀性。
为了实现上述发明目的，本发明实施例提供了一种用于制造单晶硅片绒面的加热装置，所述装置包括电源端、开关和设置在处理水池中的数个加热管，所述加热装置还包括移相调压模块和温度控制器，所述移相调压模块通过所述开关与电源端相连，所述温度控制器上的温度传感器设置于所述处理水池中，用于检测所述处理水池中的水温，所述温度控制器将所述温度传感器测得的水温模拟值转变成水温数字值并计算所述水温数字值对应的电流值，输出所述电流值至所述移相调压模块，所述移相调压模块计算所述电流值对应的电压值并输出所述电压值大小的电压至每个加热管中，以使所述加热管根据所述电压发热。
本发明还提供一种用于制造单晶硅片绒面的方法，包括，检测放置有所述单晶硅片的处理水池中的水温值；将所述水温值转换为数字参数并计算所述数字参数对应的电流值；计算所述电流值对应的等效电压值并根据所述电压值给所述处理水池加热。
本发明实施例的有益效果在于：可以对处理水池中制绒液体的温度进行精确控制，使得单晶硅片上各点受热均匀，从而缩短了制绒时间，减少了硅片减薄量，并且相应的化学品使用量和电能损耗也大大减少。
附图说明
图1为本发明实施例一用于制造单晶硅片绒面的加热装置的结构框图。
图2为实施例二中对应表1处理水池内各个点的分布图。
图3为实施例三用于制造单晶硅片绒面的方法的示意流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步地详细描述。
本发明实施例为一种对单晶硅片制绒处理水池中的溶液进行加热的技术，在所述处理水池中放置有数个加热管，通过连续的检测水温，从而给加热管提供合适的加热功率，使得处理水池中的水温一直保持在制造单晶硅片绒面的理想温度，也保证了单晶硅片上各个点受热均匀。
实施例一、
如图1所示，本实施例中的用于制造单晶硅片绒面的加热装置包括电源端1、开关2、移相调压模块3、温度控制器4和加热管5，所述移相调压模块3通过开关2与电源端1连接，从而通过开关2的闭合或断开控制供电，所述温度控制器4上设置有温度传感器41，可以放在处理水池中检测水温，所述移相调压模块3的输入端与所述温度控制器4的输出端连接，所述移相调压模块3的输出端与数个所述相同规格的加热管5统一连接，所述数个相同规格的加热管5被放置在所述处理水池中。当所述处理水池中放置有单晶硅片进行绒面制造时，将所述加热装置的电源端接上电源，闭合开关后，此时移相调压模块3输出的是全功率的电源电压，因为此时的水温是常温，所以温度控制器4输出一个对应常温水温的一个电流值至所述移相调压模块3，所述移相调压模块3计算所述电流值对应的电压值，即此时应该是电源电压值，此时移相调压模块3输出的是全功率的电源电压至数个加热管5中，使得加热管5共同发热使水温升高。当加热到接近标准温度后，就不能通过全功率的电源电压进行后续加热，所以必须降低电压。此时所述温度控制器4通过温度传感器41检测水温，并根据检测的值计算相应的控制电流值(此时的控制电流值必定与常温时传输的电流值不同)，发送所述控制电流至所述移相调压模块3，所述移相调压模块3则根据输入的电流值计算所述电流值对应的电压值并输出所述电压值大小的电压至每个加热管中，以使所述加热管5根据所述电压降低发热量，以使水温平缓上升至制造单晶硅片绒面标准温度。由于处理水池中有数个加热管5，所以整个处理水池的各点温度也应该几乎是相同的，所以单晶硅片上各个点的受热也是几乎相等的，故硅片上各点化学腐蚀速率相同，使得制得的单晶硅片绒面质量较高。
上述实施例中为了更好的使处理水池均匀受热，进而使得处理水池中的单晶硅片上各个点的受热几乎相等，可以将所述加热管5均制作成U型，并相互等距的放置在所述处理水池中。例如一般在标准处理水池(长×宽×高：700×680×600毫米)中等距摆放18支U型加热管5。
实施例二、
本实施例以实施例一为例，通过数字参数来详细说明。在放置有单晶硅片的NaOH标准处理水池(长×宽×高：700×680×600毫米)中等距摆放18支U型加热管5，这些U型加热管的输入端均与移相调压模块3的输出端连接，所述移相调压模块3通过开关2与电源端1相连。温度控制器4输出4～20mA连续的电流信号作为移相调压模块3的输入信号，控制移相调压模块3的输出电压，而所述移相调压模块3可根据输入的4～20mA中任意值计算出等效电压值，并根据所述等效电压值控制输入加热管5理想的电压来加热。当电源端1接上380V正弦交流电后，闭合开关2，此时由于NaOH标准处理水池中的水温是常温20℃，所以温度控制器4根据检测到的水温模拟值转换成数字值后再计算这个数字值对应的电流值，这时电流值应该近似为20mA，输出所述20mA电流信号至移相调压模块3，所述移相调压模块3计算所述20mA电流的等效电压，此时的等效电压应为380V，所以所述移相调压模块3输出380V的电压至每个U型加热管5中，使得所述的U型加热管5以最大功率进行加热。当处理水池中的水温接近单晶硅片制绒的标准温度80℃时，温度控制器4在检测到的水温模拟值转换成数字值后再计算这个数字值对应的电流值，这时电流值为6mA，输出所述6mA电流信号至移相调压模块3，所述移相调压模块3计算所述6mA电流的等效电压，此时的等效电压为10V，所以所述移相调压模块3输出10V的电压至每个U型加热管5中，使得所述的U型加热管5以保温功率进行加热。此时单晶硅片表面开始变化，前段工序中因切割造成的损伤层开始脱落并且硅片表面开始均匀出现腐蚀形成的凸起，渐渐当单晶硅片整个表面都被凸起覆盖时，所述的绒面也就形成了。
图2为本实施例中处理水池内各个温度测量点的分布图，而表1为图2中各个点对应的温度值，由此可以看出使用本装置后，处理水池内各个点的温度几乎相同，误差在0.5℃左右，远低于采用现有技术的加热装置时各点的温度差值，这不仅不会影响单晶硅制绒的质量，而且大大降低制绒时间和化学品的消耗。而现有技术中各个点的温度值则相差较大，有些甚至都不到标准制绒温度，所以这势必会影响单晶硅制绒的质量。
  温度测量点   本实施例加热装置   现有技术中的加热装置   备注：
  A   80.5℃   82.2℃   平均值(10对数值)
  B   80.3℃   81.1℃   平均值(10对数值)
  C   80.1℃   78.5℃   平均值(10对数值)
  D   80.2℃   79.5℃   平均值(10对数值)
  E   80.6℃   80.9℃   平均值(10对数值)
表1
需要说明的是本实施例中的移相调压模块3是根据占空比来计算等效电压的，即可以对交流电中的单个相位进行控制，使得每个加热管都能获得相同的电压，进而使得处理水池内的加热更加均匀，保证了单晶硅片制绒的质量。
实施例三
本实施例为一种用于制造单晶硅片绒面的方法，如图3所示，所述方法包括：
301、检测放置有所述单晶硅片的处理水池中的水温值；
302、将所述水温值转换为数字参数并计算所述数字参数对应的电流值；
303、计算所述电流值对应的等效电压值并根据所述电压值给所述处理水池加热。
本发明实施例中，先检测放置有所述单晶硅片的处理水池中的水温，再获得所述水温对应的电流值，最后根据所述电流值计算等效电压值并根据所述电压值给所述处理水池加热。这种方法可以通过实时检测的参数连续的提供理想的加热电压参数，使得处理水池内的温度可以一直保持在理想的制绒温度，使温度保持在比较稳定的范围，有效保证了单晶硅片制绒的质量。
当然，以上所述实施例是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种用于制造单晶硅片绒面的加热装置，包括电源端、开关和设置在处理水池中的数个加热管，其特征在于，所述加热装置还包括移相调压模块和温度控制器，所述移相调压模块通过所述开关与电源端相连，所述温度控制器上的温度传感器设置于所述处理水池中，用于检测所述处理水池中的水温，所述温度控制器将所述温度传感器测得的水温模拟值转变成水温数字值并计算所述水温数字值对应的电流值，输出所述电流值至所述移相调压模块，所述移相调压模块计算所述电流值对应的电压值并输出所述电压值大小的电压至每个加热管中，以使所述加热管根据所述电压发热。
2.根据权利要求1所述的用于制造单晶硅片绒面的加热装置，其特征在于，所述设置在处理水池中的加热管均为U型，并相互等距的设置在所述处理水池中。
3.一种用于制造单晶硅片绒面的方法，其特征在于，包括，采用温度控制器检测放置有所述单晶硅片的处理水池中的水温值；所述温度控制器将所述水温值转换为数字参数并计算所述数字参数对应的电流值；采用移相调压模块计算所述电流值对应的等效电压值并将所述电压值输出至设置于所述处理水池内的多个加热管以给所述处理水池加热。
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