CN104051562B - 硅片表面处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种硅片表面处理装置，涉及太阳能电池制造技术领域。解决了使用现有碱洗槽对硅片进行表面处理时由于碱刀和风刀之间的距离固定导致方块电阻上升量不可调，从而使得太阳能电池片的效率受影响的问题。本发明实施例提供的硅片表面处理装置包括：用于向硅片表面喷射处理液以从硅片上去除硅层的处理液喷射单元，及用于向硅片表面喷射干燥气体以从硅片上去除处理液的气体喷射单元，其中，处理液喷射单元与气体喷射单元之间的距离可调。

Description

硅片表面处理装置
技术领域
本发明涉及太阳能电池制造，尤其涉及硅片表面处理装置。
背景技术
常规的制造晶体硅太阳能电池片的工序包括：制绒、扩散、清洗刻蚀、PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学气相沉积)、丝网印刷。在扩散工艺中，待处理的硅片表面会产生一层磷硅玻璃，并且在硅片边缘也形成一层PN结，磷硅玻璃和边缘的PN结会在硅片做成电池片后导通电池片的上下两极而漏电，清洗刻蚀工序的主要目的就是去除磷硅玻璃和边缘的PN结。
清洗刻蚀工序中使用酸液去除硅片上的磷硅玻璃和边缘的PN，但经过酸液处理过的硅片表面上残留有多孔硅和少量酸液，为了去除残留有多孔硅和少量酸液，通常会将硅片送至碱洗装置进行表面处理，该装置主要包括碱洗槽、碱刀及风刀。
硅片从碱洗槽前部进入碱洗槽上方，碱洗槽上方设置有碱刀，用于向硅片表面喷淋碱液，碱液与硅片表面上残留的多孔硅反应以去除多孔硅，并中和酸液。经过碱液处理过的硅片需经由碱洗槽后部送至下一个工位进行表面处理，碱洗槽后部设有风刀，用于向硅片表面喷射干燥气体，以去除硅片表面残留的碱液，保证硅片在下一个工位进行表面处理前保持干燥。
硅片表面附着的碱液，会腐蚀掉硅片表面的硅，使得硅片的厚度减小，会使得硅片的方块电阻上升。为了清楚地说明硅片厚度与方块电阻的关系，这里借助图1对方块电阻的含义进行说明。方块电阻简称为方阻，定义如下。
图1示出了一块长为l、宽为a、厚为t的薄层。如果该薄层材料的电阻率为ρ，则该整个薄层的电阻为：当1＝a(即为一个方块)时，R＝ρ/t。可见，(ρ/t)代表一个方块的电阻，故称为方块电阻，特记为R□＝ρ/t(Ω/□)。容易看出，方块电阻与的薄层的厚度t成反比。
由上述内容可知，对于太阳能电池片而言，其方块电阻与硅片厚度成反比。硅片越薄，方阻越大。当方阻太大，超出一定的范围时，将影响太阳能电池片的金属化，硅片与金属电极不能形成良好的欧姆接触，从而降低电池片的效率。但是方阻太小，硅片表面掺杂过多，会造成表面复合增大，降低电池片的短路电流，也会影响效率。所以，要使得太阳能电池片获得一个较高的效率，需要将电池片的方阻控制在一定范围内，不宜过高，也不宜过低。
在使用上述碱洗槽对硅片进行表面处理的过程中，由于碱刀和风刀位置固定，使得碱刀和风刀之间的距离固定，且由于硅片的传送速度固定，因此从硅片接触碱液至碱液离开硅片的时间固定，从而使得硅片厚度的减小量固定，进而使得硅片的方块电阻上升一个固定量。但对于不同规格的太阳能电池片，方块电阻上升量的大小要求是不一样的，现有的方块电阻上升量固定不可调，容易产生方阻过高或过低的问题，因此会影响太阳能电池片的效率。
发明内容
本发明的实施例提供一种硅片表面处理装置，解决了使用现有碱洗槽对硅片进行表面处理时由于碱刀和风刀之间的距离固定导致方块电阻上升量不可调，从而使得太阳能电池片的效率受影响的问题。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种硅片表面处理装置，包括：用于向所述硅片表面喷射处理液以从所述硅片上去除硅层的处理液喷射单元，及用于向所述硅片表面喷射干燥气体以从所述硅片上去除所述处理液的气体喷射单元，其中，所述处理液喷射单元与所述气体喷射单元之间的距离可调。
可选地，所述硅片表面处理装置，还包括滑轨及用于容纳所述处理液的处理液容器；所述滑轨固设在所述处理液容器上方；所述处理液喷射单元设置在所述滑轨上，以使所述处理液喷射单元沿着平行于所述硅片运行方向的方向上位置可调；所述气体喷射单元在所述硅片运行方向上位于所述处理液喷射单元的下游，且位置固定。
优选地，所述滑轨的条数为两条，相互平行设置，所述处理液喷射单元设置在所述两条滑轨之间。
可选地，所述硅片表面处理装置还包括滑轨及用于容纳所述处理液的处理液容器；所述滑轨固设在所述处理液容器上方；所述气体喷射单元设置在所述滑轨上，以使所述气体喷射单元沿着平行于所述硅片运行方向的方向上位置可调；所述处理液喷射单元在所述硅片运行方向上位于所述气体喷射单元的上游，且位置固定。
优选地，所述滑轨的条数为两条，相互平行设置，所述气体喷射单元设置在所述两条滑轨之间。
可选地，所述硅片表面处理装置，还包括滑轨及用于容纳所述处理液的处理液容器；所述滑轨固设在所述处理液容器上方；所述气体喷射单元及所述处理液喷射单元设置在所述滑轨上，以使所述气体喷射单元及所述处理液喷射单元沿着平行于所述硅片运行方向的方向上位置均可调；且所述处理液喷射单元在所述硅片运行方向上位于所述气体喷射单元的上游。
优选地，所述滑轨的条数为两条，相互平行设置，所述处理液喷射单元及所述气体喷射单元均设置在所述两条滑轨之间。
进一步地，所述滑轨固设在所述处理液容器的侧壁顶部。
可选地，所述滑轨上设有多个预留孔，所述多个预留孔沿着平行于所述硅片运行方向的方向上间隔分布；且所述预留孔用于穿设紧固单元；当所述处理液喷射单元设置在所述滑轨上时，所述紧固单元用于将所述处理液喷射单元固定在所述预留孔所在的位置处；当所述气体喷射单元设置在所述滑轨上时，所述紧固单元用于将所述气体喷射单元固定在所述预留孔所在的位置处。
进一步地，所述预留孔中设有内螺纹，所述紧固单元为螺栓，所述螺栓具有与所述内螺纹配合的外螺纹。
可选地，所述硅片表面处理装置还包括导液管，所述处理液喷射单元内部设有空腔，外部设有与所述空腔连通的多个喷孔；所述导液管在所述处理液喷射单元的一端与所述空腔连通，以向所述空腔内供给所述处理液，并使所述处理液从所述喷孔中喷出。
进一步地，所述硅片表面处理装置还包括处理液供给单元，用于供给所述处理液，所述处理液供给单元与所述导液管连通。
优选地，所述处理液为氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液。
本发明实施例提供的硅片表面处理装置中，由于向硅片表面喷射处理液的处理液喷射单元与向硅片表面喷射干燥气体的气体喷射单元之间的距离可调，可以实现处理液与硅片接触时间可调，从而实现了方阻上升量可调，进而能获得方阻满足要求的硅片，使用这些硅片生产的太阳能电池片的效率能获得显著地提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为方块电阻定义的说明性示意图；
图2为本发明实施例提供的一种硅片表面处理装置的侧视图；
图3为本发明实施例提供的另一种硅片表面处理装置的立体示意图；
图4A为本发明实施例提供的又一种硅片表面处理装置的局部切面示意图；
图4B为图4A所示装置的顶视图；
图5为本发明实施例提供的再一种硅片表面处理装置的立体示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明实施例提供了一种硅片表面处理装置，如图2所示，包括：用于向硅片21表面喷射处理液以从硅片21上去除硅层的处理液喷射单元22，及用于向硅片21表面喷射干燥气体以从硅片21上去除处理液的气体喷射单元23，其中，处理液喷射单元22与气体喷射单元23之间的距离d可调。
当处理液为碱液，且硅片运行至处理液喷射单元22处时，处理液喷射单元22向硅片21上喷射碱液，使得碱液与硅片表面发生化学反应，以从硅片上去除硅层。在化学反应进行的同时，硅片继续运行至气体喷射单元23处，气体喷射单元23向硅片表面喷射干燥气体，使得硅片表面的碱液被去除。由于硅片运行的速度是固定的，且处理液喷射单元22与气体喷射单元23之间的距离d可调，所以，经过图2所示装置处理过的硅片的方阻上升量如果超出指定的最大量时，可以通过把处理液喷射单元22与气体喷射单元23之间的距离d调小，就可以减少下一个待处理硅片的方阻上升量。相反，如果经过图2所示装置处理过的硅片的方阻上升量小于指定的最小量时，可以通过把处理液喷射单元22与气体喷射单元23之间的距离d调大，就可以增加下一个待处理硅片的方阻上升量。
上面仅以处理液是碱液的情况为例进行了说明，然而，如本领域技术人员所知，任何会与硅本体发生反应导致硅片方阻变化的处理液均能用于本发明。
本发明实施例提供的硅片表面处理装置中，由于向硅片表面喷射处理液的处理液喷射单元与向硅片表面喷射干燥气体的气体喷射单元之间的距离可调，可以实现处理液与硅片接触时间可调，从而实现了方阻上升量可调，进而能获得方阻满足要求的硅片，使用这些硅片生产的太阳能电池片的效率能获得显著地提高。
上述实施例描述的硅片表面处理装置可以有以下三种实施方式：处理液喷射单元22的位置可调，而气体喷射单元23的位置固定；处理液喷射单元22的位置固定，而气体喷射单元23的位置可调；处理液喷射单元22与气体喷射单元23的位置均可调。下面分别说明这三种实施方式。
对于处理液喷射单元22的位置可调，而气体喷射单元23的位置固定的情形，如图3所示，硅片表面处理装置还可以包括滑轨31及用于容纳处理液的处理液容器32；滑轨31固设在处理液容器32上方；处理液喷射单元22设置在滑轨31上，以使处理液喷射单元沿着平行于硅片运行方向X的方向上位置可调；气体喷射单元23在硅片运行方向X上位于处理液喷射单元22的下游，且位置固定。
在使用图3所示的装置对硅片21进行表面处理时，硅片21在处理液容器32的上方沿着运行方向X从处理液容器32的一侧运行到另一侧，硅片21在运行的过程中，经过处理液喷射单元22时，表面上被喷射处理液，从硅片21上流下的处理液落入处理液容器32中。
其中，由于处理液喷射单元22设置在滑轨31上，且沿着平行于硅片运行方向X的方向上位置可调，而气体喷射单元23在硅片运行方向X上位于处理液喷射单元22的下游，且位置固定，即处理液喷射单元22与气体喷射单元23之间的距离可调，也就是说，处理液在硅片上的停留时间可以通过调整处理液喷射单元22在滑轨上的位置而调整，当使用碱液对硅片进行表面处理时，碱液在硅片21上的停留时间可调意味着方块电阻上升量可调，因此，可避免太阳能电池片的效率受影响。
上述实施例提供的硅片表面处理装置中，滑轨的条数可以为两条，相互平行设置，处理液喷射单元设置在两条滑轨之间。图4A和图4B分别为具有两条滑轨31的硅片表面处理装置的局部切面图和俯视图。
在图4A和图4B中，处理液喷射单元23设置在两条滑轨31之间，如此设置可以使滑轨31对处理液喷射单元22提供更加稳固的支撑。
对于气体喷射单元23的位置可调，而处理液喷射单元22的位置固定的情形，如图5所示，硅片表面处理装置还可以包括滑轨31及用于容纳处理液的处理液容器32；滑轨31固设在处理液容器32上方；气体喷射单元23设置在滑轨31上，以使气体喷射单元23沿着平行于硅片运行方向X的方向上位置可调；处理喷液喷射单元22在硅片运行方向X上位于气体喷射单元23的上游，且位置固定。
在使用图5所示的装置对硅片21进行表面处理时，硅片21在处理液容器32的上方沿着运行方向X从处理液容器32的一侧运行到另一侧，硅片21在运行的过程中，经过处理液喷射单元22时，表面上被喷射处理液，从硅片21上流下的处理液落入处理液容器32中。
其中，由于气体喷射单元23设置在滑轨31上，且沿着平行于硅片运行方向X的方向上位置可调，而处理液喷射单元22在硅片运行方向X上位于气体喷射单元23的上游，且位置固定，即处理液喷射单元22与气体喷射单元23之间的距离可调，也就是说，处理液在硅片21上的停留时间可以通过调整气体喷射单元23在滑轨31上的位置而调整，当使用碱液对硅片进行表面处理时，碱液在硅片21上的停留时间可调意味着方块电阻上升量可调，因此，可避免太阳能电池片的效率受影响。
上述实施例提供的硅片表面处理装置中，滑轨的条数同样也可以为两条，相互平行设置，处理液喷射单元设置在两条滑轨之间。这样设置，可以使滑轨31对气体喷射单元23提供更加稳固的支撑。
对于处理液喷射单元与气体喷射单元的位置均可调的情形，类似与上述两种情形，硅片表面处理装置还可以包括滑轨及用于容纳处理液的处理液容器；滑轨固设在处理液容器上方；气体喷射单元及处理液喷射单元设置在滑轨上，以使气体喷射单元及处理液喷射单元沿着平行于硅片运行方向的方向上位置均可调；且处理液喷射单元在硅片运行方向上位于气体喷射单元的上游。
上述实施例提供的硅片表面处理装置中，滑轨的条数同样也可以为两条，相互平行设置，处理液喷射单元及气体喷射单元均设置在两条滑轨之间。这样设置，可以使滑轨对处理液喷射单元和气体喷射单元提供更加稳固的支撑。
需要说明的是：上面描述的三种情形中，均采用滑轨实现气体喷射单元和/或处理液喷射单元的位置可调，当然，本发明并不限于此，也可以采用本领域技术人员所知的其它安装方式，使气体喷射单元和/或处理液喷射单元在处理液容器上方位置可调。另外，对于处理液喷射单元与气体喷射单元的位置均可调的情形，不限于将处理液喷射单元与气体喷射单元均设置在同一条滑轨上，也可以设置在不同的滑轨上，且滑轨的形状、大小及安装位置等均不限于图3至图5所示。
优选地，如图3和图5所示，滑轨31可以固设在处理液容器32的侧壁顶部，如此设置，可以不需要额外的单元来给滑轨31提供稳固支撑，从而能降低硅片表面处理装置的成本。当然，也可以采用其它单元将滑轨31固定，以使滑轨位于处理液容器32上方。
作为本发明另一优选的实施方式，如图4A和图4B所示，滑轨31上可设有多个预留孔41，多个预留孔41沿着平行于硅片运行方向X的方向上间隔分布；且预留孔41用于穿设紧固单元42，当处理液喷射单元22设置在滑轨31上时，紧固单元42用于将处理液喷射单元22固定在预留孔41所在的位置处；当气体喷射单元23设置在滑轨31上时，紧固单元42用于将气体喷射单元23固定在预留孔41所在的位置处。图4A和图4B所示为处理液喷射单元22设置在滑轨31上的情形。
通过设置预留孔41和穿设在预留孔41中的紧固单元42，可以在调整好处理液喷射单元22或者气体喷射单元23在滑轨上的位置后，在对应位置上的预留孔41中设置紧固单元42以将处理液喷射单元22或者气体喷射单元23固定在该位置，防止处理液喷射单元22或者气体喷射单元23在工作过程中位置发生变化。
上述实施例中的预留孔41中可以设有内螺纹，即该预留孔41为螺纹孔，紧固单元42可以为螺栓，该螺栓具有与内螺纹配合的外螺纹。如此设置，通过将螺栓拧入预留孔41就可以实现处理液喷射单元22或者气体喷射单元23的紧固。
作为本发明实施例的又一个优选的实施方案，硅片表面处理装置还可以如图4A和图4B所示包括导液管43，处理液喷射单元22内部设有空腔(图中未示出)，外部设有与该空腔连通的多个喷孔44；导液管43在处理液喷射单元22的一端与空腔连通，以向空腔内供给处理液，并使处理液从喷孔44中喷出。
优选地，上述的硅片表面处理装置还可以包括处理液供给单元(图中未示出)，用于供给处理液，该处理液供给单元与导液管43连通。该处理液供给单元可以是本领域技术人员所知的任何能向处理液喷射单元22提供处理液的设备。
上述实施例中描述的处理液可以为氢氧化钾(KOH)溶液或氢氧化钠(NaOH)溶液等碱液。碱液的温度优选为20～25℃，浓度优选为1％～10％。
当选用NaOH溶液对硅片进行表面处理时，NaOH与硅片反应的方程式为：Si+2NaOH+H2O＝Na2SiO3+2H2。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种硅片表面处理装置，包括：用于向所述硅片表面喷射处理液以从所述硅片上去除硅层的处理液喷射单元，及用于向所述硅片表面喷射干燥气体以从所述硅片上去除所述处理液的气体喷射单元，其特征在于，所述处理液喷射单元与所述气体喷射单元之间的距离可调；其中,
所述处理液喷射单元的位置可调，而所述气体喷射单元的位置固定；
所述处理液喷射单元的位置固定，而所述气体喷射单元的位置可调；或
所述处理液喷射单元与所述气体喷射单元的位置均可调。
2.权利要求1所述的硅片表面处理装置，其特征在于，还包括滑轨及用于容纳所述处理液的处理液容器；所述滑轨固设在所述处理液容器上方；
所述处理液喷射单元设置在所述滑轨上，以使所述处理液喷射单元沿着平行于所述硅片运行方向的方向上位置可调；
所述气体喷射单元在所述硅片运行方向上位于所述处理液喷射单元的下游，且位置固定。
3.根据权利要求2所述的硅片表面处理装置，其特征在于，所述滑轨的条数为两条，相互平行设置，所述处理液喷射单元设置在所述两条滑轨之间。
4.权利要求1所述的硅片表面处理装置，其特征在于，还包括滑轨及用于容纳所述处理液的处理液容器；所述滑轨固设在所述处理液容器上方；
所述气体喷射单元设置在所述滑轨上，以使所述气体喷射单元沿着平行于所述硅片运行方向的方向上位置可调；
所述处理液喷射单元在所述硅片运行方向上位于所述气体喷射单元的上游，且位置固定。
5.根据权利要求4所述的硅片表面处理装置，其特征在于，所述滑轨的条数为两条，相互平行设置，所述气体喷射单元设置在所述两条滑轨之间。
6.权利要求1所述的硅片表面处理装置，其特征在于，还包括滑轨及用于容纳所述处理液的处理液容器；所述滑轨固设在所述处理液容器上方；
所述气体喷射单元及所述处理液喷射单元设置在所述滑轨上，以使所述气体喷射单元及所述处理液喷射单元沿着平行于所述硅片运行方向的方向上位置均可调；且所述处理液喷射单元在所述硅片运行方向上位于所述气体喷射单元的上游。
7.根据权利要求6所述的硅片表面处理装置，其特征在于，所述滑轨的条数为两条，相互平行设置，所述处理液喷射单元及所述气体喷射单元均设置在所述两条滑轨之间。
8.根据权利要求2-7任一项所述的硅片表面处理装置，其特征在于，所述滑轨固设在所述处理液容器的侧壁顶部。
9.根据权利要求2-7任一项所述的硅片表面处理装置，其特征在于，所述滑轨上设有多个预留孔，所述多个预留孔沿着平行于所述硅片运行方向的方向上间隔分布；且所述预留孔用于穿设紧固单元；
当所述处理液喷射单元设置在所述滑轨上时，所述紧固单元用于将所述处理液喷射单元固定在所述预留孔所在的位置处；
当所述气体喷射单元设置在所述滑轨上时，所述紧固单元用于将所述气体喷射单元固定在所述预留孔所在的位置处。
10.根据权利要求9所述的硅片表面处理装置，其特征在于，所述预留孔中设有内螺纹，所述紧固单元为螺栓，所述螺栓具有与所述内螺纹配合的外螺纹。
11.根据权利要求1-7任一项所述的硅片表面处理装置，其特征在于，还包括导液管，所述处理液喷射单元内部设有空腔，外部设有与所述空腔连通的多个喷孔；所述导液管在所述处理液喷射单元的一端与所述空腔连通，以向所述空腔内供给所述处理液，并使所述处理液从所述喷孔中喷出。
12.根据权利要求11所述的硅片表面处理装置，其特征在于，还包括处理液供给单元，用于供给所述处理液，所述处理液供给单元与所述导液管连通。
13.根据权利要求1-7任一项所述的硅片表面处理装置，其特征在于，所述处理液为氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液。
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