CN104148349A - 一种用于对tco层进行激光刻蚀后的基板玻璃的清洗工艺 - Google Patents

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Abstract

一种用于对TCO层进行激光刻蚀后的基板玻璃的清洗工艺，该工艺是对经过第一次P1激光划线后的TCO基板玻璃进行清洗的清洗工艺方法，属于太阳能电池生产线第二道清洗工艺，主要通过预清洗、清洗剂喷淋、再次喷淋、漂洗及风刀烘干等工艺，去除经过P1激光划线后的TCO玻璃表面及线槽残留的微粒、碎屑等杂质，能够有效提高生产线后续工艺的镀膜质量，对提高电池的效率起到至关重要的作用。

Description

一种用于对TCO层进行激光刻蚀后的基板玻璃的清洗工艺
技术领域
本发明属于薄膜太阳能电池制造技术领域，涉及薄膜太阳能电池生产过程中的清洗工艺，具体地说是基板玻璃上镀射TCO膜层并对TCO膜层进行第一次激光刻蚀之后的TCO基板玻璃的清洗工艺。
背景技术
现有的非晶硅薄膜太阳能电池生产线上对TCO膜层进行第一次激光刻蚀之后的TCO基板玻璃清洗机都是沿用TFT生产线的清洗机，清洗工艺也是沿用TFT生产线的清洗工艺。薄膜太阳能电池在生产过程中，至少需要进行四次清洗，分别为：对磨边倒角后的TCO基板玻璃的清洗、对TCO膜层第一次激光刻蚀后的清洗、叠片前即进行第四次P4激光刻蚀清边之后的透明TCO基板玻璃的清洗、及对磨边倒角后的背板玻璃的清洗，传统做法是利用TFT生产线上的清洗工艺使用一台清洗机完成四次清洗。而在薄膜太阳能电池生产过程中不同的工序后玻璃表面会残留不同的杂质及残留物，其清洗的工艺及方法必然各不相同。显然这样根本不能满足清洁度的需求，不能根据杂质及残留物的不同而有的放矢。利用TFT生产线上的清洗机对TCO膜层进行第一次激光刻蚀之后的TCO基板玻璃清洗不仅清洁度达不到要求，而且容易损坏TCO膜层，也会影响后续的镀膜工艺，影响整个电池的发电效率。加之，TFT生产线上的清洗机工艺比较复杂，流程长，成本高，投资大，也使得非晶硅薄膜太阳能电池的制造成本大大增加。
发明内容
本发明为了解决传统的清洗工艺不能满足对TCO膜层进行第一次激光刻蚀之后的TCO基板玻璃的清洗需求的技术问题，设计了一种用于对TCO层进行激光刻蚀后的基板玻璃的清洗工艺，利用该清洗工艺能够去除第一次激光刻蚀后基板玻璃表面及刻蚀槽中残留的微粒、碎屑等杂质，能够有效提高生产线后续工艺的镀膜质量，对提高电池的效率起到至关重要的作用。
本发明采用的技术方案是：一种用于对TCO层进行激光刻蚀后的基板玻璃的清洗工艺，关键在于：本工艺是借助在TCO基板玻璃传送辊上依次设置的预喷淋清洗腔室、清洗剂喷淋清洗腔室、再次喷淋清洗腔室、漂洗腔室及烘干腔室实现的，所述的工艺步骤中包括：
A、预喷淋清洗：将预喷淋清洗腔室控制在常温状态下，将去离子水作为清洗液、将在TCO基板玻璃传送辊上、下方90-110mm处分别设置的一组喷嘴组件作为清洗工具进行预喷淋，其中，每组喷嘴组件中包括18-25个扇形喷嘴，每个喷嘴在0.12-0.16Mpa压力下的流量为1-1.1 L/Min；
B、清洗剂喷淋清洗：将清洗剂喷淋清洗腔室控制在45℃±2℃温度下，将在传送辊上、下方90-110mm处分别设置的一组喷嘴组件作为清洗工具喷淋弱碱性清洗剂，其中，每组喷嘴组件中包括30-35个扇形喷嘴，每个喷嘴在0.12-0.16Mpa压力下的流量为1-1.1 L/Min；
C、再次喷淋清洗：将再次喷淋清洗腔室控制在常温状态下，以去离子水作为清洗剂、将在传送辊上方90-110mm处分别设置的一组喷嘴组件作为清洗工具进行再次喷淋清洗，其中，每组喷嘴组件中包括18-25个扇形喷嘴，每个喷嘴在2-3.5Mpa压力下的流量为1.18-2.37 L/Min；
D、漂洗：在漂洗腔室中，将TCO基板玻璃上、下表面漂净；
E、烘干：在烘干腔室中，将TCO基板玻璃上、下表面烘干，完成整个清洗工艺过程。
所述的再次喷淋清洗腔室之后、漂洗腔室之前还设置有辅助喷淋清洗腔室，在此基础上，所述步骤C之后、步骤D之前还设有如下工序：
C1、辅助喷淋清洗：将辅助喷淋清洗控制在常温状态下，以去离子水作为清洗剂、将在传送辊上、下方90-110mm处分别设置的一组喷嘴组件作为清洗工具进行喷淋清洗，其中，每组喷嘴组件中包括18-25个扇形喷嘴，每个喷嘴在0.3-0.4Mpa压力下的流量为1-1.15 L/Min。
所述的漂洗腔室的数量为2个，依次设置于再次喷淋清洗腔室之后、烘干腔室之前，将漂洗腔室控制在常温下，以去离子水作为漂洗剂、将经过再次喷淋工序后的TCO基板玻璃传送辊上、下方90-110mm处分别设置的一组喷嘴组件作为清洗工具进行漂洗，其中，每组喷嘴组件中包括15-20个、1/4寸口径的、喷射角度为90°的扇形喷嘴，每个喷嘴在0.12-0.16Mpa压力下的流量为1-1.15 L/Min。
所述的烘干腔室的数量为2个，依次设置于漂洗腔室之后，在此基础上，所述的烘干工序步骤中包括：
E1、一级风刀吹扫烘干：在第一烘干腔室中进行，利用传送辊上、下方0-8mm处分别设置的一级风刀进行烘干，其中，一级风刀与TCO基板玻璃行进方向的夹角为60°-80°，吹出的风温度为25~50℃，风量为200~700m3 /h；
E2、二级风刀吹扫烘干：在第二烘干腔室中进行，利用传送辊上、下方0-8mm处分别设置的二级风刀进行烘干，其中，二级风刀与TCO基板玻璃行进方向的夹角为60°-80°，吹出的风温度为25~80℃，风量为200~700m3 /h。
本发明的有益效果是：1、清除了第一次激光划线后的TCO玻璃表面、及刻槽内的微粒、碎屑等杂质；2、清洗前每平方米颗粒数大于2000的玻璃基板清除率≥95%；清洗前颗粒数小于2000的，清洗后每平方米颗粒数<100，微粒尺寸>25微米，等同于10000等级洁净间的要求；3、在聚光灯下用肉眼观察，玻璃表面无颗粒和划痕；4、有机物：保证玻璃在清洗后的接触角≤15度；4、原清洗工艺设备总长16000mm，采用新的清洗工艺设备总长4260mm，降低了投资成本。
附图说明
本发明中各个腔室的结构示意图。
附图中，1是预喷淋清洗腔室，2是喷淋清洗剂与滚刷刷洗配合清洗腔室，3是再次喷淋清洗腔室，4是漂洗腔室，5是烘干腔室，4-1是第一漂洗腔室，4-2是第二漂洗腔室，5-1是第一烘干腔室，5-2是第二烘干腔室，6是二级风刀，6-1是二级鼓风机，6-2是加热器，6-3是二级空气过滤器，7是一级风刀，6-1是一级鼓风机，6-2是一级空气过滤器，8是辅助喷淋清洗腔室，9是传送辊，箭头表示玻璃传送方向。
具体实施方式
一种用于对TCO层进行激光刻蚀后的基板玻璃的清洗工艺，本工艺是借助在TCO基板玻璃传送辊9上依次设置的预喷淋清洗腔室1、清洗剂喷淋清洗腔室2、再次喷淋清洗腔室3、漂洗腔室4及烘干腔室5实现的，所述的工艺步骤中包括：
A、预喷淋清洗：将预喷淋清洗腔室1控制在常温状态下，将去离子水作为清洗液、将在TCO基板玻璃传送辊上、下方90-110mm处分别设置的一组喷嘴组件作为清洗工具进行预喷淋，其中，每组喷嘴组件中包括18-25个扇形喷嘴，每个喷嘴在0.12-0.16Mpa压力下的流量为1-1.1 L/Min；
B、清洗剂喷淋清洗：将清洗剂喷淋清洗腔室2控制在45℃±2℃温度下，将在传送辊上、下方90-110mm处分别设置的一组喷嘴组件作为清洗工具喷淋弱碱性清洗剂，其中，每组喷嘴组件中包括30-35个扇形喷嘴，每个喷嘴在0.12-0.16Mpa压力下的流量为1-1.1 L/Min；
C、再次喷淋清洗：将再次喷淋清洗腔室3控制在常温状态下，以去离子水作为清洗剂、将在传送辊上方90-110mm处分别设置的一组喷嘴组件作为清洗工具进行再次喷淋清洗，其中，每组喷嘴组件中包括18-25个扇形喷嘴，每个喷嘴在2-3.5Mpa压力下的流量为1.18-2.37 L/Min；
D、漂洗：在漂洗腔室4中，将TCO基板玻璃上、下表面漂净；
E、烘干：在烘干腔室5中，将TCO基板玻璃上、下表面烘干，完成整个清洗工艺过程。
为了避免清洗剂残留，所述的再次喷淋清洗腔室3之后、漂洗腔室4之前还设置有辅助喷淋清洗腔室，在此基础上，所述步骤C之后、步骤D之前还设有如下工序：C1、辅助喷淋清洗：将辅助喷淋清洗8控制在常温状态下，以去离子水作为清洗剂、将在传送辊上、下方90-110mm处分别设置的一组喷嘴组件作为清洗工具进行喷淋清洗，其中，每组喷嘴组件中包括18-25个扇形喷嘴，每个喷嘴在0.3-0.4Mpa压力下的流量为1-1.15 L/Min。
为了增强漂洗效果以使得基板玻璃的清洗满足清洁度需求，所述的漂洗腔室4的数量为2个，依次设置于再次喷淋清洗腔室3之后、烘干腔室5之前，将漂洗腔室4控制在常温下，以去离子水作为漂洗剂、将经过再次喷淋工序后的TCO基板玻璃传送辊上、下方90-110mm处分别设置的一组喷嘴组件作为清洗工具进行漂洗，其中，每组喷嘴组件中包括15-20个扇形喷嘴，每个喷嘴在0.12-0.16Mpa压力下的流量为1-1.15 L/Min。
为了增强烘干效果，所述的烘干腔室5的数量为2个，依次设置于漂洗腔室4之后，在此基础上，所述的烘干工序步骤中包括：
E1、一级风刀吹扫烘干：在第一烘干腔室5-1中进行，利用传送辊上、下方0-8mm处分别设置的一级风刀7进行烘干，其中，一级风刀7与TCO基板玻璃行进方向的夹角为60°-80°，吹出的风温度为25~50℃，风量为200~700m3 /h；
E2、二级风刀吹扫烘干：在第二烘干腔室5-2中进行，利用传送辊上、下方0-8mm处分别设置的二级风刀6进行烘干，其中，二级风刀6与TCO基板玻璃行进方向的夹角为60°-80°，吹出的风温度为25~80℃，风量为200~700m3 /h。
为了将TCO基板玻璃表面的指纹、切削油等残留物清除，所述的弱碱性清洗剂是浓度为2%~5%的NaOH、或KOH或TMAH清洗剂。
为了满足本工艺过程中的清洗压力需求，所述的喷嘴是材质为SUS303、口径为1/8寸、喷射角度为90°的扇形喷嘴。
所述的一级风刀7的供风系统结构中包括一级鼓风机7-1、及与一级鼓风机风力输出端连接的一级空气过滤器7-2，一级空气过滤器7-2的输出端与一级风刀7的风力输入端连接。
所述的二级风刀6的供风系统结构中包括二级鼓风机6-1、与二级鼓风机风力输出端连接的加热器6-2、及与加热器输出端连接的二级空气过滤器6-3，二级空气过滤器6-3的输出端与二级风刀6的风力输入端连接。
所述的一级风刀7及二级风刀6均为是材质是SUS304的管型结构。
在具体实施时，参见附图1所示的基于该清洗工艺的清洗系统的结构示意图。在传送TCO基板玻璃传送辊9上，按照生产流水线顺序依次设置预喷淋清洗腔室1、清洗剂喷淋清洗腔室2、再次喷淋清洗腔室3、辅助喷淋清洗腔室8、2个漂洗腔室及2个烘干腔室，将TCO基板玻璃依次通过上述各个腔室，利用该套清洗工艺能够去除第一次激光刻蚀后基板玻璃表面及刻蚀槽中残留的微粒、碎屑等杂质，能够有效提高生产线后续工艺的镀膜质量。
在预喷淋清洗腔室1中，在TCO基板玻璃传送辊9上、下方90-110mm处分别设置的一组喷嘴组件。清洗过程中将该腔室温度控制在常温，用去离子水进行预喷淋，其中，喷嘴是材质为SUS303、口径为1/8寸、喷射角度为90°的扇形喷嘴，每组喷嘴组件中包括21个扇形喷嘴，每个喷嘴在0.15Mpa压力下的流量为1.06 L/Min。
在清洗剂喷淋清洗腔室2中，在传送辊9上、下方90-110mm处分别设置的一组喷嘴组件，将该腔室中的温度控制在45℃±2℃下，用弱碱性清洗剂喷淋，并在距传送辊上、下方0-8mm处分别设置的转速为300~600的滚刷进行刷洗，其中，每组喷嘴组件中包括32个扇形喷嘴，每个喷嘴在0.15Mpa压力下的流量为1.06L/Min；
在再次喷淋清洗腔室3中，在传送辊上方90-110mm处分别设置的一组喷嘴组件，将再次喷淋清洗腔室3控制在常温状态下，以去离子水进行喷淋，其中，喷嘴组件中包括21个扇形喷嘴，喷嘴使用在2 Mpa压力下的流量为1.81 L/Min 或采用在3.5Mpa压力下的流量为2.37 L/Min的喷嘴；
在辅助喷淋清洗腔室8中，将辅助喷淋清洗8控制在常温状态下，以去离子水作为清洗剂、将在传送辊上、下方90-110mm处分别设置的一组喷嘴组件作为清洗工具进行喷淋清洗，其中，每组喷嘴组件中包括18-25个扇形喷嘴，每个喷嘴选用在0.3Mpa压力下的流量为1 L/Min的、或在0.4Mpa压力下的流量为1.15 L/Min的口径为1/8寸的、喷射角度为90°且材质为SUS303的扇形喷嘴。
所述的漂洗腔室4的数量为2个，依次设置于辅助喷淋清洗腔室8之后、烘干腔室5之前，将漂洗腔室4控制在常温下，以去离子水作为漂洗剂、将经过再次喷淋工序后的TCO基板玻璃传送辊上、下方90-110mm处分别设置的一组喷嘴组件作为清洗工具进行漂洗，其中，每组喷嘴组件中包括15-20个口径为1/4寸的扇形喷嘴，每个喷嘴在0.12-0.16Mpa压力下的流量为1-1.15 L/Min，具体使用时，可以将第一漂洗腔室4-1中的传送辊上、下方的喷嘴数量设置为21个，0.3 Mpa压力下的流量为1L/Min或0.4 Mpa压力下的流量为1.15L/Min，将在第二漂洗腔室4-2中的传送辊上方的喷嘴数量设置为17个，0.15 Mpa压力下的流量为1.06L/Min。
为了增强烘干效果，所述的烘干腔室5的数量为2个，即第一烘干腔室5-1与第二烘干腔室5-2，两个腔室依次设置于漂洗腔室4之后，在第一烘干腔室5-1中进行，利用传送辊上、下方0-8mm处分别设置的一级风刀7进行烘干，其中，一级风刀7与TCO基板玻璃行进方向的夹角为60°-80°，与与玻璃行进方向相垂直方向的角度：15°~  20°，吹出的风温度为25~50℃，风量为200~700m3 /h，一级风刀的供风动力源为一级鼓风机7-1，一级鼓风机7-1吹出的空气经过一级空气过滤器7-2输送给一级风刀7；在第二烘干腔室5-2中，利用传送辊上、下方0-8mm处分别设置的二级风刀6进行烘干，其中，二级风刀6与TCO基板玻璃行进方向的夹角为60°-80°，与玻璃行进方向相垂直方向的角度：15°~  20°，吹出的风温度为25~80℃，风量为200~700m3 /h。

Claims (10)

1.一种用于对TCO层进行激光刻蚀后的基板玻璃的清洗工艺，其特征在于：本工艺是借助在TCO基板玻璃传送辊（9）上依次设置的预喷淋清洗腔室（1）、清洗剂喷淋清洗腔室（2）、再次喷淋清洗腔室（3）、漂洗腔室（4）及烘干腔室（5）实现的，所述的工艺步骤中包括：
A、预喷淋清洗：将预喷淋清洗腔室（1）控制在常温状态下，将去离子水作为清洗液、将在TCO基板玻璃传送辊上、下方90-110mm处分别设置的一组喷嘴组件作为清洗工具进行预喷淋，其中，每组喷嘴组件中包括18-25个扇形喷嘴，每个喷嘴在0.12-0.16Mpa压力下的流量为1-1.1 L/Min；
B、清洗剂喷淋清洗：将清洗剂喷淋清洗腔室（2）控制在45℃±2℃温度下，将在传送辊上、下方90-110mm处分别设置的一组喷嘴组件作为清洗工具喷淋弱碱性清洗剂，其中，每组喷嘴组件中包括30-35个扇形喷嘴，每个喷嘴在0.12-0.16Mpa压力下的流量为1-1.1 L/Min；
C、再次喷淋清洗：将再次喷淋清洗腔室（3）控制在常温状态下，以去离子水作为清洗剂、将在传送辊上方90-110mm处分别设置的一组喷嘴组件作为清洗工具进行再次喷淋清洗，其中，每组喷嘴组件中包括18-25个扇形喷嘴，每个喷嘴在2-3.5Mpa压力下的流量为1.18-2.37 L/Min；
D、漂洗：在漂洗腔室（4）中，将TCO基板玻璃上、下表面漂净；
E、烘干：在烘干腔室（5）中，将TCO基板玻璃上、下表面烘干，完成整个清洗工艺过程。
2.根据权利要求1所述的一种用于对TCO层进行激光刻蚀后的基板玻璃的清洗工艺，其特征在于：所述的再次喷淋清洗腔室（3）之后、漂洗腔室（4）之前还设置有辅助喷淋清洗腔室，在此基础上，所述步骤C之后、步骤D之前还设有如下工序：
C1、辅助喷淋清洗：将辅助喷淋清洗（8）控制在常温状态下，以去离子水作为清洗剂、将在传送辊上、下方90-110mm处分别设置的一组喷嘴组件作为清洗工具进行喷淋清洗，其中，每组喷嘴组件中包括18-25个扇形喷嘴，每个喷嘴在0.3-0.4Mpa压力下的流量为1-1.15 L/Min。
3.根据权利要求1所述的一种用于对TCO层进行激光刻蚀后的基板玻璃的清洗工艺，其特征在于：所述的漂洗腔室（4）的数量为2个，依次设置于再次喷淋清洗腔室（3）之后、烘干腔室（5）之前，将漂洗腔室（4）控制在常温下，以去离子水作为漂洗剂、将经过再次喷淋工序后的TCO基板玻璃传送辊上、下方90-110mm处分别设置的一组喷嘴组件作为清洗工具进行漂洗，其中，每组喷嘴组件中包括15-20个、1/4寸口径的、喷射角度为90°的扇形喷嘴，每个喷嘴在0.12-0.16Mpa压力下的流量为1-1.15 L/Min。
4.根据权利要求1所述的一种用于对TCO层进行激光刻蚀后的基板玻璃的清洗工艺，其特征在于：所述的烘干腔室（5）的数量为2个，依次设置于漂洗腔室（4）之后，在此基础上，所述的烘干工序步骤中包括：
E1、一级风刀吹扫烘干：在第一烘干腔室（5-1）中进行，利用传送辊上、下方0-8mm处分别设置的一级风刀（7）进行烘干，其中，一级风刀（7）与TCO基板玻璃行进方向的夹角为60°-80°，吹出的风温度为25~50℃，风量为200~700m3 /h；
E2、二级风刀吹扫烘干：在第二烘干腔室（5-2）中进行，利用传送辊上、下方0-8mm处分别设置的二级风刀（6）进行烘干，其中，二级风刀（6）与TCO基板玻璃行进方向的夹角为60°-80°，吹出的风温度为25~80℃，风量为200~700m3 /h。
5.根据权利要求1所述的一种用于对TCO层进行激光刻蚀后的基板玻璃的清洗工艺，其特征在于：所述的弱碱性清洗剂是浓度为2%~5%的NaOH、或KOH或TMAH清洗剂。
6.根据权利要求1、或2所述的一种用于对TCO层进行激光刻蚀后的基板玻璃的清洗工艺，其特征在于：所述的扇形喷嘴是材质为SUS303、口径为1/8寸、喷射角度为90°的扇形喷嘴。
7.根据权利要求4所述的一种用于对TCO层进行激光刻蚀后的基板玻璃的清洗工艺，其特征在于：所述的一级风刀（7）的供风系统结构中包括一级鼓风机（7-1）、及与一级鼓风机风力输出端连接的一级空气过滤器（7-2），一级空气过滤器（7-2）的输出端与一级风刀（7）的风力输入端连接。
8.根据权利要求4所述的一种用于对TCO层进行激光刻蚀后的基板玻璃的清洗工艺，其特征在于：所述的二级风刀（6）的供风系统结构中包括二级鼓风机（6-1）、与二级鼓风机风力输出端连接的加热器（6-2）、及与加热器输出端连接的二级空气过滤器（6-3），二级空气过滤器（6-3）的输出端与二级风刀（6）的风力输入端连接。
9.根据权利要求4所述的一种用于对TCO层进行激光刻蚀后的基板玻璃的清洗工艺，其特征在于：所述的一级风刀（7）是材质为SUS304的管型结构。
10.根据权利要求4所述的一种用于对TCO层进行激光刻蚀后的基板玻璃的清洗工艺，其特征在于：所述的二级风刀（6）是材质为SUS304的管型结构。
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