CN105220235A - 一种单多晶制绒方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单多晶制绒方法，包括：步骤1、将硅片放入酸液中，酸液与硅片表面发生反应进行酸腐蚀；步骤2、将酸腐蚀后的硅片进行水洗、干燥处理；步骤3、向硅片上均匀滴撒碱液，碱液与硅片表面发生反应进行碱腐蚀；步骤4、将碱腐蚀后的硅片进行水洗；步骤5、将硅片放入碱溶液中进行碱洗；步骤6、对硅片进行水洗；步骤7、用酸溶液对硅片进行酸洗；步骤8、将酸洗后的硅片进行水洗、干燥处理。单晶制绒时进行步骤1~8，多晶制绒时进行步骤1~2和步骤5~8。本发明根据单晶制绒和多晶制绒的工艺特性，对单晶制绒工艺步骤和多晶制绒工艺步骤进行合理组合排布，方便单多晶制绒工艺可在同一设备上进行。
Description
技术领域
本发明涉及硅片制绒技术领域，尤其涉及一种单多晶制绒方法。
背景技术
近年来，太阳能硅电池技术的不断发展，新工艺层出不穷，硅电池的转换效率不停被刷新。面对竞争越来越激烈的国内外市场，传统工艺被淘汰成为必然趋势。现有技术中硅片的单晶制绒和多晶制绒工艺无法在同一台设备上实现，需针对不同的制绒工艺定制设备，导致生产成本增加。
因此，如何设计一种能在一台设备上分别完成单晶制绒和多晶制绒的单多晶制绒方法是业界亟待解决的技术问题。
发明内容
为解决现有技术中存在的缺陷，本发明提出一种单多晶制绒方法，该方法将传统技术中的单晶制绒工艺和多晶制绒工艺合为一体，使硅片的单晶制绒和多晶制绒能在一台设备上实现，拥有减少化学品的用量，增加产能且便于实现自动化等优点。
本发明采用的技术方案是，设计一种单多晶制绒方法，包括：步骤1、将硅片放入酸液中，酸液与硅片表面发生反应进行酸腐蚀；
步骤2、将酸腐蚀后的硅片进行水洗、干燥处理；
步骤3、向硅片上均匀滴撒碱液，碱液与硅片表面发生反应进行碱腐蚀；
步骤4、将碱腐蚀后的硅片进行水洗；
步骤5、将硅片放入碱溶液中进行碱洗；
步骤6、对硅片进行水洗；
步骤7、用酸溶液对硅片进行酸洗；
步骤8、将酸洗后的硅片进行水洗、干燥处理。
单晶制绒时进行步骤1~8，多晶制绒时进行步骤1~2和步骤5~8。
其中，步骤7中可将硅片放入酸溶液进行酸洗，或将酸溶液均匀滴撒在硅片上进行酸洗。
单晶制绒时，步骤1中酸液为水，HCL和H2O2的混合溶液，其比例为346:100:100。多晶制绒时，步骤1中酸液为水、HNO3和HF的混合溶液，其比例为181:300:65，步骤1中酸液温度为8~10℃。
步骤3中碱液为水、KOH和单晶制绒添加剂的混合溶液，其比例为380:40:4，碱液温度为80℃。
单晶制绒时，步骤5中溶液为水和KOH、H2O2的混合溶液，其比例为370:10:30。多晶制绒时，步骤5中碱溶液为水和KOH的混合溶液，其比例为430:5。
步骤7中酸溶液为水、HCL和HF的混合溶液，其比例为300:80:40。
单晶制绒时，步骤3中碱液温度为80℃；多晶制绒时，步骤1中酸液温度为8~10℃。其余未注明温度的溶液皆可采用常温。
与现有技术相比，本发明根据单晶制绒和多晶制绒的工艺特性，对单晶制绒工艺步骤和多晶制绒工艺步骤进行合理组合排布，方便单多晶制绒工艺可在同一设备上进行，设备只需按照单晶或多晶制绒的不同，开启或关闭相应的处理工位即可。
附图说明
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：
图1是本发明使用设备的整体结构示意图；
图2是本发明使用设备一侧面的结构示意图；
图3是本发明使用设备另一侧面的结构示意图；
图4是本发明使用设备中浸泡酸制绒工位的结构示意图；
图5是本发明使用设备中喷淋水洗工位的结构示意图；
图6是本发明使用设备中喷淋碱制绒工位的结构示意图。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明提出的单多晶制绒方法可在同一设备上实现单晶制绒和多晶制绒，该设备由设备主体1、由前至后依次设于设备主体上的各个工位、传动装置6和控制系统构成，设备两端设有上料台2和下料台3，设备主体1顶部设有抽风系统4。各个工位分别为依次设置的浸泡酸制绒工位11、第一喷淋水洗工位12、第一烘干工位13、喷淋碱制绒工位14、第二喷淋水洗工位15、浸泡碱处理工位16、第三喷淋水洗工位17、酸处理工位18、第四喷淋水洗工位19、第二烘干工位20。使用时将硅片7以水平方式放入上料台2上，上料台2有自动规正装置和滴水保护装置，采用光电传感器自动检测进片数量，并设有连片报警提示功能，硅片经过传动装置6依次传送至各个工位，再到下料台3后被收片。
其中，各个工位的工作状态由控制系统控制，在硅片的处理工艺中，例如浸泡处理工位一般利用动力泵抽动液体对硅片7进行处理，当动力泵不工作时液体无法与硅片7接触，硅片在该工位没有进行处理。因此，控制系统实际上是对各工位的动力泵或其他动力元件进行控制，当动力元件不工作时，该工位即为关闭状态，硅片7被传动装置6从该工位经过但并不发生反应，当动力元件工作时，该工位即为开启状态，硅片7被传动装置6从该工位经过并发生反应。控制系统可根据单晶或多晶制绒等工艺的不同，灵活选择需要开启的工位，达到在一台设备上可做多晶酸制绒、单晶碱制绒、单晶酸制绒、单晶碱制绒的目的。
如图3所示，由于单晶或多晶制绒在碱制绒时所需处理液的温度不同，喷淋碱制绒工位14还连接有加热装置5，加热装置5也由控制系统控制工作状态，实际使用时，加热装置可以安装在循环管路中，可可以安装在副槽内部。
下面详细介绍本发明的单多晶制绒方法，其包括以下步骤：
步骤1、传动装置6将硅片7依次运送到各个工位，硅片经过浸泡酸制绒工位11时，硅片7浸入酸液中，酸液与硅片表面发生反应进行酸腐蚀；
步骤2、硅片7依次经过第一喷淋水洗工位12和第一烘干工位13时，酸腐蚀后的硅片7进行水洗、干燥处理；
步骤3、硅片7经过喷淋碱制绒工位14时，喷淋碱制绒工位14向硅片7上均匀滴撒碱液，碱液与硅片7表面发生反应进行碱腐蚀；
步骤4、硅片7经过第二喷淋水洗工位15时，碱腐蚀后的硅片7进行水洗；
步骤5、硅片7经过浸泡碱处理工位16时，硅片7浸入碱溶液中进行碱洗；
步骤6、硅片7经过第三喷淋水洗工位17时，硅片7进行水洗；
步骤7、硅片7经过酸处理工位18时，硅片7进行酸洗；
步骤8、硅片7经过第四喷淋水洗工位19和第二烘干工位20时，酸洗后的硅片7进行水洗、干燥处理。
单晶制绒时进行步骤3~4和步骤7~8，传动装置运送硅片时，浸泡酸制绒工位11、第一喷淋水洗工位12、第一烘干工位13、浸泡碱处理工位16、第三喷淋水洗工位17不工作。
单晶制绒的具体反应过程如下：
步骤1、硅片浸入酸液中进行预清洗，使用酸液为水、HCL和H2O2的混合溶液，其比例为346:100:100，酸液温度为常温；
步骤2、将酸腐蚀后的硅片进行水洗、干燥处理；
步骤3、向硅片上均匀滴撒碱液，使用碱液为水、KOH和单晶制绒添加剂的混合溶液，其比例为380:40:4，碱液温度为80℃，碱液与硅片表面发生反应进行碱腐蚀；
步骤4、将碱腐蚀后的硅片进行水洗；
步骤5、将硅片放入碱溶液中进行碱洗，用于除去硅片上的有机物，碱溶液为水和KOH、H2O2的混合溶液，其比例为370:10:30，碱溶液温度为常温；
步骤6、对硅片进行水洗；
步骤7、用酸溶液对硅片进行酸洗，酸溶液为水、HCL和HF的混合溶液，其比例为300:80:40；
步骤8、将酸洗后的硅片进行水洗、干燥处理。
多晶制绒时进行步骤1~2和步骤5~8，传动装置6运送硅片7时，喷淋碱制绒工位14和第二喷淋水洗工位15不工作。
步骤1、硅片浸入酸液中进行多晶制绒，使用酸液为水、HNO3和HF的混合溶液，其比例为181:300:65，酸液温度为8~10℃；
步骤2、将酸腐蚀后的硅片进行水洗、干燥处理；
步骤3、屏蔽喷淋碱制绒工位的循环系统，只开传动装置进行硅片传输；
步骤4、屏蔽第二喷淋水洗工位的循环系统，只开传动装置进行硅片传输；
步骤5、将硅片放入碱溶液中进行碱洗，碱溶液为水和KOH的混合溶液，其比例为430:5，碱溶液温度为常温；
步骤6、对硅片进行水洗；
步骤7、用酸溶液对硅片进行酸洗，酸溶液为水、HCL和HF的混合溶液，其比例为300:80:40；
步骤8、将酸洗后的硅片进行水洗、干燥处理。
本发明将单晶和多晶后续清洗、干燥工艺合并在一起，单晶或多晶制绒时可共用该部分工位，工艺流程更紧凑。其中，步骤7中可将硅片7放入酸溶液进行酸洗，或将酸溶液均匀滴撒在硅片7上进行酸洗。
步骤1中酸液为水、HNO3和HF的混合溶液，其比例为181:300:65，步骤1中酸液温度为8~10℃。步骤3中碱液为水、KOH和单晶制绒添加剂的混合溶液，其比例为380:40:4，步骤3中碱液温度为80℃。步骤5中碱溶液为水和KOH的混合溶液，其比例为430:5。步骤7中酸溶液为水、HCL和HF的混合溶液，其比例为301:100:40。
具体来说，传动装置6包括纵向均匀排列的输送辊61、驱动输送辊61转动的电动元件，各工位的槽体设置在输送辊61下方，输送辊61转动时硅片7不断向前运动经过每个工位。
如图4所示，浸泡酸制绒工位11包括：酸制绒槽101、将酸制绒槽101分隔成多个工作液腔室102的多对隔板103、用于将酸制绒液泵入工作液腔室102的酸制绒泵、用于收集酸制绒槽101内酸制绒液的酸制绒副槽104，每对隔板103的两板之间设有间距形成用于溢流循环的缓冲腔室105，该缓冲腔室105底部设有与酸制绒副槽104连接的输出口106。浸泡酸制绒工位处的输送辊61顶面与酸制绒槽101顶面持平，或略高于酸制绒槽101。浸泡酸制绒工位的作用是对硅片7进行酸液绒面处理，硅片7以水平方式输送经过酸制绒槽101时，酸制绒泵将酸制绒液泵到工作液腔室102内，在泵的动力作用下，酸处理液高过输送辊61将硅片7浸没，硅片7与酸液发生化学反应，从工作液腔室102内溢流出的酸液收集到副槽104，再由酸制绒泵抽出酸制绒槽101循环使用。
如图5所示，四个喷淋水洗工位均包括：喷淋水洗槽201、设于喷淋水洗槽201上方的喷淋水管、用于将水洗液泵入喷淋水管的水泵202。喷淋水洗工位的作用是去除硅片7表面残留的药液，硅片7以水平方式输送，喷淋水管以上下相对并呈一定角度的方式对硅片7进行冲洗。其中，第一喷淋水洗工位12未设置喷淋水洗副槽，该喷淋水洗工位的水为废水直接排走，其余依次设置的第二、第三、第四喷淋水洗工位均设有用于收集喷淋水洗槽201内水洗液的喷淋水洗副槽203，由水泵202再次供给到喷淋管，以节约用水。
两个烘干工位均包括：用于提供风源的热风机、用于过滤风源的过滤器，热风机以上下切风的方式烘干硅片。
如图6所示，喷淋碱制绒工位14包括：碱制绒槽301、设于碱制绒槽301上方的喷淋碱液盒302、用于将碱制绒液泵入喷淋碱液盒302的碱制绒泵303、用于收集碱制绒槽301内碱制绒液的碱制绒副槽304。碱制绒液泵至硅片7上方的喷淋碱液盒302再淋到硅片7上表面进行化学处理，喷淋碱制绒的作用是对硅片7进行碱制绒。当单晶硅片制取绒面时，需要高温处理，采用加热装置5加热药液，由泵供给喷淋碱液盒302，喷淋在硅片7上表面有效提高硅片表面处理质量，溢流出的碱制绒液收集到碱制绒副槽304，再由碱制绒泵303供给碱制绒槽301循环使用。
浸泡碱处理工位16包括：碱处理槽、将碱处理槽分隔成多个工作液腔室的多对隔板、用于将碱处理液泵入工作液腔室的碱处理泵、用于收集碱处理槽内碱处理液的碱处理副槽，每对隔板的两板之间设有间距形成用于溢流循环的缓冲腔室，该缓冲腔室底部设有与碱处理副槽连接的输出口。浸泡碱处理工位的作用是去前段工艺有机物、多孔硅及酸碱中和，其结构和浸泡酸制绒工位的结构相同，工位的工作过程也相似，在此不做赘述。
酸处理工位18的作用是去除硅片正面的磷硅玻璃及金属离子，为下道工序做准备。其可行的结构有两种，第一种是浸泡处理，酸处理工位包括：酸处理槽、将酸处理槽分隔成多个工作液腔室的多对隔板、用于将酸处理液泵入工作液腔室的酸处理泵、用于收集酸处理槽内碱处理液的酸处理副槽，每对隔板的两板之间设有间距形成用于溢流循环的缓冲腔室，该缓冲腔室底部设有与酸处理副槽连接的输出口。这种浸泡处理的结构与浸泡酸制绒工位相同，工位的工作过程也相似，在此不做赘述。
第二种是喷淋处理，酸处理工位包括：酸处理槽、设于酸处理槽上方的喷淋酸液盒、用于将酸液泵入喷淋酸液盒的酸处理泵、用于收集酸处理槽内碱处理液的酸处理副槽。这种喷淋处理的结构与喷淋碱制绒工位相同，工位的工作过程也相似，在此不做赘述。
以上为各个工位的基本组成结构。
在步骤7中采用硅片7放入酸溶液中进行酸洗时，酸处理工位18采用第一种结构。在步骤7中采用将酸溶液均匀滴撒在硅片7上进行酸洗时，酸处理工位18采用第二种结构。
在本实施例中，喷淋碱制绒工位14中的加热装置5包括：加热装置包括：安装在碱制绒副槽304内或循环管路中的加热器和温度检测仪，加热器和温度检测仪均与控制系统连接。
较优的，浸泡酸制绒工位11、喷淋碱制绒工位14、浸泡碱处理工位16、酸处理工位18均连接有自动补液系统8。自动补液系统8中根据上料台2计数的硅片数量，每隔一定数量的硅片便向各工位中补充水、碱或酸，以使各工位保持溶液量及比例。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种单多晶制绒方法，其特征在于包括：步骤1、将硅片放入酸液中，酸液与硅片表面发生反应进行酸腐蚀；
步骤2、将酸腐蚀后的硅片进行水洗、干燥处理；
步骤3、向硅片上均匀滴撒碱液，碱液与硅片表面发生反应进行碱腐蚀；
步骤4、将碱腐蚀后的硅片进行水洗；
步骤5、将硅片放入碱溶液中进行碱洗；
步骤6、对硅片进行水洗；
步骤7、用酸溶液对硅片进行酸洗；
步骤8、将酸洗后的硅片进行水洗、干燥处理；
单晶制绒时进行步骤1~8，多晶制绒时进行步骤1~2和步骤5~8。
2.如权利要求1所述的单多晶制绒方法，其特征在于，所述步骤7中可将硅片放入酸溶液进行酸洗，或将酸溶液均匀滴撒在硅片上进行酸洗。
3.如权利要求2所述的单多晶制绒方法，其特征在于，单晶制绒时，步骤1中酸液为水，HCL和H2O2的混合溶液，其比例为346:100:100；多晶制绒时，步骤1中酸液为水、HNO3和HF的混合溶液，其比例为181:300:65。
4.如权利要求3所述的单多晶制绒方法，其特征在于，步骤3中碱液为水、KOH和单晶制绒添加剂的混合溶液，其比例为380:40:4。
5.如权利要求4所述的单多晶制绒方法，其特征在于，单晶制绒时，步骤5中溶液为水和KOH、H2O2的混合溶液，其比例为370:10:30；多晶制绒时，步骤5中碱溶液为水和KOH的混合溶液，其比例为430:5。
6.如权利要求5所述的单多晶制绒方法，其特征在于，步骤7中酸溶液为水、HCL和HF的混合溶液，其比例为300:80:40。
7.如权利要求1至6任一项所述的单多晶制绒方法，其特征在于，单晶制绒时，步骤3中碱液温度为80℃；多晶制绒时，步骤1中酸液温度为8~10℃。
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