CN102479868B - 快速调节多晶制绒减薄量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种快速调节多晶酸制绒减薄量的方法，该方法通过调节酸制绒过程的中间产物HNO2的浓度来调节硅片与酸液的反应速率，从而调节硅片的减薄量，有效降低现有控制减薄量的方法中调整机器带速、手动添加酸液(或者暂停自动添加酸液)、调整反应液温度等方法对产量及后续工序的影响，该方法操作简易、成本低廉、加入NO气体或者H2O2液体能快速调节HNO2的浓度，进而快速调节硅片的减薄量。

Description

快速调节多晶制绒减薄量的方法
技术领域
本发明涉及一种调节硅片制绒减薄量的方法，特别涉及一种快速调节多晶酸制绒减薄量的方法。
背景技术
我国光伏产业已经形成了比较完整的产业链，2009年中国内地多晶硅产量超过了两万吨，太阳能电池产量超过了4000兆瓦，连续3年成为全球太阳能电池的第一大国。
制绒是处理硅片的一种工艺方法，硅太阳能电池片生产的首道工序，按硅原料分类状况可分为单晶制绒与多晶制绒，按腐蚀液的酸碱性可分为酸制绒与碱制绒。制绒的主要目的包括：增加光子吸收、去除表面玷污、去除硅片表面的机械损伤层等。减薄量是制绒过程中硅片减重量的表征。多晶酸制绒时，需要控制硅片的减薄量在工艺范围之内，以兼顾去损伤层和表面绒貌。若硅片减薄量过小，则硅片在切割过程中产生的损伤层将去除不完全，硅片表面残留的缺陷与杂质将过多，从而增加了少子复合的机率，降低少子寿命，最终导致成品电池片的效率降低；若硅片的减薄量过大，则硅片与酸的反应过度，绒貌形成较差，对入射光的反射率增加，从而影响成品电池片效率，同时生产电池片时碎片也会增加。
现有技术中控制减薄量的方法有调整机器带速、手动添加酸液(或者暂停自动添加酸液)、调整反应液温度等方法。通过调整机器带速可以控制硅片在酸液中的反应时间，从而控制硅片的减薄量，但调整机器带速会对产量产生很大影响；通过手动添加酸液(或者暂停自动添加酸液)，可以改变酸液的浓度，从而控制硅片与酸液的反应速率，但由于反应机理限制，酸液浓度的变化对硅片减薄量的影响具有滞后效应，直观表现调整硅片减薄量的速度较慢；通过改变反应液的温度，可以改变硅片与酸液的反应速率，但同样由于反应机理限制，温度的变化对硅片减薄量的影响具有滞后效应，调整硅片减薄量的速度较慢，同时绒貌的形成也受较大的影响。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足提供一种快速调节多晶酸制绒减薄量的方法。
实现本发明目的的技术方案是：本发明包括一种快速调节多晶酸制绒减薄量的方法，通过调节酸制绒过程的中间产物HNO2的浓度来调节硅片与酸液的反应速率，从而调节硅片的减薄量。
上述快速调节多晶酸制绒减薄量的方法为在酸液中加入NO气体或H2O2液体来调节酸制绒过程的中间产物HNO2的浓度，从而调节硅片的减薄量。
上述快速调节多晶酸制绒减薄量的方法为在酸液中加入NO气体来提高酸制绒过程的中间产物HNO2的浓度，从而增加硅片的减薄量。
上述快速调节多晶酸制绒减薄量的方法为在酸液中加入H2O2液体来降低酸制绒过程的中间产物HNO2的浓度，从而降低硅片的减薄量。
上述快速调节多晶酸制绒减薄量的方法为通过在制绒机的制绒槽体底部均匀设置进气、进液小孔，控制加入气体及液体与槽内液体的混合程度来调节硅片的减薄量。
上述快速调节多晶酸制绒减薄量的方法，当制绒机以每小时0-3500片速度进硅片时，减薄量增加或减少0.01-0.1克的时间为小于等于5分钟。
多晶酸制绒主要反应原理包括：
1、硅的氧化
硝酸将硅氧化成二氧化硅  Si+4HNO3＝SiO2+4NO2+2H2O
2、二氧化硅的溶解
二氧化硅生成以后，很快与氢氟酸反应
研究发现在第1部分硅的氧化部分中，硅片与酸会生成中间产物HNO2，其浓度决定硅片的反应速率，因为HNO2对反应具有自催化的效果。通过改变HNO2的浓度，可以直接快速控制硅片与酸液的反应速率，从而迅速控制硅片与酸反应的程度(宏观表现即为硅片的减薄量)。
由于NO与NO2水溶液在低温下(温度较高时HNO2会分解)可以发生如下反应生成HNO2：
NO+NO2+H2O＝2HNO2
在较低工作温度下发生上述反应，生产HNO2。由于同等条件下酸槽中含有更多的NO2气体，故可以在槽体中通入NO气体，促进上述反应进一步发生，从而实现增加HNO2浓度。
H2O2可以通过以下反应将HNO2氧化为HNO3：
HNO2+H2O2＝H2O+HNO3
故可以在制绒槽体中通入H2O2液体，发生上述反应，从而实现降低HNO2浓度。
因而可以在酸液中通入NO或者H2O2来实现对HNO2浓度的快速控制，最终实现对硅片减薄量的快速控制。
硅片减薄量过低，可以在酸液中加入一定量的NO气体，从而提高HNO2的浓度，进而加快硅片与酸液的反应速率，最终增加硅片的减薄量；
硅片减薄量过高，可以在酸液中加入一定量的H2O2液体，从而降低HNO2的浓度，进而减缓硅片与酸液的反应速率，最终降低硅片的减薄量。
本发明具有以下特点：(1)操作方便、成本低廉；(2)加入NO气体或者H2O2液体能快速调节HNO2的浓度，进而快速调节硅片的减薄量；(3)有效降低因调整硅片减薄量对产量和后续工艺的影响。
具体实施方式
(实施例1)
制绒机以每小时500片速度进片，当减薄量比工艺控制范围低0.01g时，在固定温度与酸液自动添加量不变的情况下，以120ml/s的速度加入NO气体，0.5min可将减薄量调节至工艺控制范围之内。
(实施例2)
制绒机以每小时500片速度进片，当减薄量比工艺控制范围高0.1g时，在固定温度与酸液自动添加量不变的情况下，以20ml/s的速度加入H2O2液体，3min可将减薄量调节至工艺控制范围之内。
(实施例3)
制绒机以每小时2800片速度进片，当减薄量比工艺控制范围高0.04g时，在固定温度与酸液自动添加量不变的情况下，以30ml/s的速度加入H2O2液体，2.5min可将减薄量调节至工艺控制范围之内。
(实施例4)
制绒机以每小时2800片速度进片，当减薄量比工艺控制范围低0.04g时，在固定温度与酸液自动添加量不变的情况下，以120ml/s的速度加入NO气体，5min可将减薄量调节至工艺控制范围之内。
(实施例5)
制绒机以每小时3000片速度进片，当减薄量比工艺控制范围高0.03g时，在固定温度与酸液自动添加量不变的情况下，以20ml/s的速度加入H2O2液体，2min可将减薄量调节至工艺控制范围之内。
(实施例6)
制绒机以每小时3500片速度进片，当减薄量比工艺控制范围低0.01g时，在固定温度与酸液自动添加量不变的情况下，以90ml/s的速度加入NO气体，1min可将减薄量调节至工艺控制范围之内。
(实施例7)
制绒机以每小时3500片速度进片，当减薄量比工艺控制范围高0.1g时，在固定温度与酸液自动添加量不变的情况下，以20ml/s的速度加入H2O2液体，5min可将减薄量调节至工艺控制范围之内。
工艺条件相同情况下，调节0.03g的减薄量，不同调节方法产生的影响：
Figure BSA00000359154500041

Claims (2)

1.一种快速调节多晶酸制绒减薄量的方法，其特征在于：在酸液中加入NO气体来提高酸制绒过程的中间产物HNO2的浓度，从而增加硅片的减薄量；在酸液中加入H2O2液体来降低酸制绒过程的中间产物HNO2的浓度，从而降低硅片的减薄量；当制绒机以每小时500-3500片速度进硅片时，以120ml/s或90ml/s的速度加入NO气体，调节减薄量增加0.01g，或以20ml/s或30ml/s的速度加入H2O2液体调节减薄量减少0.01-0.1g的时间均为小于等于5分钟。
2.根据权利要求1所述的快速调节多晶酸制绒减薄量的方法，其特征在于：通过在制绒机的制绒槽体底部均匀设置进气、进液小孔，控制加入气体及液体与槽内液体的混合程度来调节硅片的减薄量。
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