CN105514222B - 太阳能电池酸腐返工方法及使用的链式设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种太阳能电池酸腐返工方法及使用的链式设备，其中所述的返工方法包括如下步骤：一次酸洗子步骤、一次漂洗子步骤、碱洗子步骤、二次漂洗子步骤、二次酸洗子步骤、三次漂洗子步骤及吹干步骤；镀膜后的返工片在链式设备酸腐处理之前，还包括氢氟酸去膜步骤；酸腐处理步骤后还包括制备步骤；其中所述的酸腐处理步骤的硅片的腐蚀总重量为0.2～0.3g。采用该种结构的太阳能电池酸腐返工方法及使用的链式设备，用于太阳能电池生产过程中，解决手指印、脏污色斑、镀膜色差、制程异常返工和原始硅片来料异常返工，使用该方法返工，电池片外观正常，达到合格品要求，效率与正常电池片相比持平或低0.1％以内，工艺路线简单可批量生产。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及太阳能电池的生产返工领域，具体是指一种太阳能电池酸腐返工方法及使用的链式设备。
背景技术
当前晶硅电池生产过程中，丝网印刷前产生的返工片，因色差、色斑等外观因素和工艺控制参数异常等内在因素而需要返工，返工比例在1％～2％之间，然后重新做出合格太阳能电池片。对于一个中等规模的电池工厂(10条生产线)而言，一般一天的生产量为30万片，必然每天会产生3000到6000片的返工片，而占太阳能电池总成本超过60％的就是硅片。这些硅片如果不返工直接做成电池，会因外观不良和参数不良而降级，成为不合格品或报废品。这对各电池生产商来说，是很大的损失。
检索目前公开的专利，发现最接近本发明的有两个专利，专利一，处于实审中的，“用于钝化发射极背面接触晶硅太阳能电池的返工工艺”，申请号：201510553442.3，申请日20150901；专利二，处于实审中的，一种晶硅太阳能电池PECVD色差片去膜重镀的返工工艺，申请号：201310282761.6，申请日：20130708。专利一公开的方法针对的是一种专门的钝化电池工艺路线的电池片的返工方法，该方法针对的是已经镀完钝化层的工序的返工，有局限性，而本发明针对的是丝网印刷前的各种工艺路线的太阳能电池各环节和各种类型的返工片和多晶太阳能电池丝印前各环节和各类型的返工片，都可以用本发明的方法进行返工；其次，专利一公开的方法工艺参数、工艺路线和工艺时间相对繁琐，没有本发明的方法简单，同时两者的工艺路线和方法不一样。专利二公开的是一种用于一种晶硅太阳能电池PECVD色差片去膜重镀的返工工艺，也是只针对特定工序特定类型的返工片，而本发明的方法适用于多工序和多类型的返工片，且工艺方法和路线与专利二具有本质区别。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够用于各工序产生的各类型返工片的太阳能电池酸腐返工方法及使用的链式设备。
为了实现上述目的，本发明的太阳能电池酸腐返工方法及使用的链式设备具有如下构成：
该太阳能电池酸腐返工方法，其主要特点是，所述的返工方法包括如下步骤：
返工片投入链式设备酸腐处理步骤，包括两次酸洗子步骤及一次碱洗子步骤，三次漂洗子步骤及吹干步骤，具体顺序为一次酸洗子步骤、一次漂洗子步骤、碱洗子步骤、二次漂洗子步骤、二次酸洗子步骤、三次漂洗子步骤及吹干步骤，其中所述的酸腐处理步骤使用链式设备进行处理；
镀膜后的返工片在链式设备酸腐处理之前，还包括氢氟酸去膜步骤；
酸腐处理步骤后还包括制备步骤，对返工片进行返工；
其中所述的酸腐处理步骤的硅片的腐蚀总重量为0.2～0.3g。
优选地，所述的氢氟酸为8％～10％的HF溶液。
更优选地，所述的氢氟酸处理时间为25分钟以上，处理后纯水漂洗喷淋甩干，以去除介质膜。
优选地，所述的制备步骤包括单晶硅太阳能电池的制绒清洗、扩散、刻蚀、PECVD镀膜、丝网印刷、高温烧结及分拣测试；多晶硅太阳能电池的多晶制绒清洗、扩散、刻蚀、PECVD镀膜、丝网印刷、高温烧结及分拣测试。
更优选地，所述的一次酸洗子步骤在HNO3/HF的混酸槽中进行，其中浓度分别为12％～50％HNO3，4％～10％HF，温度10℃～15℃，时间为40s～120s。
进一步优选地，所述的一次酸洗子步骤在进行80～100片进料酸洗后，补充0.1LHNO3和0.2LHF。
再进一步优选地，所述的漂洗子步骤均为常温20～25℃，时间为30s以上，其中三次漂洗子步骤为双清洗槽漂洗。
更进一步优选地，所述的碱洗子步骤为2％～3％的KOH溶液，温度20℃～50℃，时间为10s～30s，进料处理3000～4000片时补充2.5L～5LKOH溶液。
进一步地，所述的二次酸洗子步骤为2.5％～5％HF，5％～10％HCL，温度为20℃～50℃，时间为10s～60s。
再进一步地，所述的二次酸洗子步骤在进行4000片进料酸洗后，补充1.5L HF、4LHCL和6LH2O。
最优选地，所述的吹干步骤为3组上下风刀压缩空气或氮气进行吹干，吹干后下料收集硅片插入盒子，为制备步骤做准备。
一种根据所述的太阳能电池酸腐返工方法使用的链式设备，其特征在于，所述的链式设备按照酸腐工艺包括混酸槽、漂洗槽、碱洗槽、漂洗槽、酸洗槽、双漂洗槽及吹干槽，多工序在同一设备完成。
优选地，所述的链式设备还包括自动补液装置，用于提供酸补充液或碱补充液。
采用了该发明中的太阳能电池酸腐返工方法及使用的链式设备，用于太阳能电池生产过程中，丝网印刷电极浆料前各工序产生的各种类型返工片的返工方法，采用酸腐蚀的方法，解决手指印、脏污色斑、镀膜色差、制程异常返工和原始硅片来料异常返工。使用该方法返工，电池片外观正常，达到合格品要求，效率与正常电池片相比持平或低0.1％以内，工艺路线简单可批量生产。使印刷电极前的不良品返工后，达到合格品的要求，为电池工厂挽回1％～2％的不合格品损失。
附图说明
图1为本发明的太阳能电池酸腐返工方法及使用的链式设备的返工片与正常片相比的开路电压指标图。
图2为本发明的太阳能电池酸腐返工方法及使用的链式设备的返工片与正常片相比的短路电流指标图。
图3为本发明的太阳能电池酸腐返工方法及使用的链式设备的返工片与正常片相比的串联电阻指标图。
图4为本发明的太阳能电池酸腐返工方法及使用的链式设备的返工片与正常片相比的填充因子指标图。
图5为本发明的多晶硅太阳能电池酸腐返工方法及使用的链式设备的返工片与正常片相比的各项指标图。
图6为本发明的太阳能电池酸腐返工方法及使用的链式设备的内部槽体功能和流程图。
图7为本发明的太阳能电池酸腐返工方法及使用的链式设备的单晶膜后返工片返工流程图。
图8为本发明的太阳能电池酸腐返工方法及使用的链式设备的单晶膜前返工片返工流程图。
图9为本发明的太阳能电池酸腐返工方法及使用的链式设备的多晶膜后返工片返工流程图。
图10为本发明的太阳能电池酸腐返工方法及使用的链式设备的多晶膜前返工片返工流程图。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
现有电池的返工工艺步骤如下：
PECVD(等离子增强化学气象沉积)已镀膜的返工片——氢氟酸去膜——高温处理——制绒清洗——扩散——刻蚀——PECVD镀膜——丝网印刷——高温烧结——分检测试；
PECVD镀膜前的返工片——高温处理——制绒清洗——扩散——刻蚀——PECVD镀膜——丝网印刷——高温烧结——分检测试。
本发明的单晶硅太阳能电池返工工艺步骤如下：
(1)PECVD已镀膜的返工片——氢氟酸去膜——链式设备酸腐处理——-制绒清洗——扩散——刻蚀——PECVD镀膜——丝网印刷——高温烧结——分检测试；
(2)PECVD未镀膜的返工片(包括原始硅片)——链式设备酸腐处理——-制绒清洗——扩散——刻蚀——PECVD镀膜——丝网印刷——高温烧结——分检测试。
本发明的多晶硅太阳能电池返工工艺步骤如下：
(1)PECVD已镀膜的返工片——氢氟酸去膜——多晶制绒清洗——扩散——刻蚀——PECVD镀膜——丝网印刷——高温烧结——分检测试；
(2)PECVD未镀膜的返工片(包括原始硅片)——多晶制绒清洗——扩散——刻蚀——PECVD镀膜——丝网印刷——高温烧结——分检测试。
该太阳能电池酸腐返工方法，其主要特点是，所述的返工方法包括如下步骤：
返工片投入链式设备酸腐处理步骤，包括两次酸洗子步骤及一次碱洗子步骤，三次漂洗子步骤及吹干步骤，具体顺序为一次酸洗子步骤、一次漂洗子步骤、碱洗子步骤、二次漂洗子步骤、二次酸洗子步骤、三次漂洗子步骤及吹干步骤，其中所述的酸腐处理步骤使用链式设备进行处理；镀膜后的返工片在链式设备酸腐处理之前，还包括氢氟酸去膜步骤；酸腐处理步骤后还包括制备步骤，对返工片进行返工；其中所述的酸腐处理步骤的硅片的腐蚀总重量为0.2～0.3g(156尺寸硅片)，该腐蚀量太小，PN结不能有效去除，腐蚀量太大，溶液导致硅片变薄，后续工序弯曲碎片率升高。
优选地，所述的氢氟酸为8％～10％的HF溶液，所述的氢氟酸处理时间为25分钟以上，然后纯水漂洗一次，水喷淋一次，取出，用甩干机甩干，该步骤是去除PECVD已经镀上的氮化硅等介质膜。
所述的制备步骤包括单晶硅太阳能电池的制绒清洗、扩散、刻蚀、PECVD镀膜、丝网印刷、高温烧结及分拣测试；多晶硅太阳能电池的多晶制绒清洗、扩散、刻蚀、PECVD镀膜、丝网印刷、高温烧结及分拣测试，跟正常片工艺一样，只是再做一遍，本领域的技术人员都熟知该工艺，不再进行具体阐述。
所述的一次酸洗子步骤在HNO3/HF的混酸槽中进行，其中浓度分别为12％～50％HNO3，4％～10％HF，温度10℃～15℃，时间为40s～120s，所述的一次酸洗子步骤在进行80～100片进料酸洗后，补充0.1LHNO3和0.2LHF，酸腐时间可调整，同时根据进料片数，需要自动补液，每80～100片，补0.1LHNO3和0.2LHF原理是用硝酸和氢氟酸把硅片表面的脏污层、PN结层用硝酸氧化再腐蚀的原理去除干净。
所述的漂洗子步骤均为常温20～25℃，时间为30s以上，其中三次漂洗子步骤为双清洗槽漂洗，所述的碱洗子步骤为2％～3％的KOH溶液，温度20℃～50℃，时间为10s～30s，进料处理3000～4000片时补充2.5L～5LKOH溶液，对酸腐后的多孔硅进行清洗，同时，对表面进行碱抛光，进一步去除残留的PN结，同时把原绒面结构打破，为下一次制绒形成良好的绒面做准备，形成良好的抛光面。
所述的二次酸洗子步骤为2.5％～5％HF，5％～10％HCL，温度为20℃～50℃，时间为10s～60s，二次酸洗子步骤在进行4000片进料酸洗后，补充1.5L HF、4LHCL和6LH2O，对硅片表面残留的金属离子和氧化层进行处理，得到干净的硅片表面。
所述的吹干步骤为3组上下风刀压缩空气CDA或氮气进行吹干，吹干后下料收集硅片插入盒子，为制备步骤做准备。
一种根据所述的太阳能电池酸腐返工方法使用的链式设备，其特征在于，所述的链式设备按照酸腐工艺包括混酸槽、漂洗槽、碱洗槽、漂洗槽、酸洗槽、双漂洗槽及吹干槽，多工序在同一设备完成，所述的链式设备还包括补液装置，用于提供酸补充液或碱补充液。
采用本发明的返工方法，单晶硅太阳能电池的效率和分布如下：批量统计数据是4952pcs,跟正常片相比，光电转换效率低0.07％，电流略低27mA，开压略低0.4mV，各项基本指标正常，返工后，外观降级率为0。具体参数如下表1：
表1
成功挽回了损失。按一个中等规模电池工厂，一天产生3000到6000片返工片算，一天可以为工厂挽回3000到6000片不良品的损失。
多晶太阳能电池的效率和参数对比如下：返工后，各项基本指标正常，返工片比正常片转换效率Eff低0.08％(绝对值)，返工片返工后外观降级率从之前的60％以上，降到5％以内，成功挽回了损失。按一个中等规模电池工厂，一天产生3000到6000片返工片算，一天可以为工厂挽回2850到5700片不良品的损失。具体参数如下表2：
表2
采用了该发明中的太阳能电池酸腐返工方法及使用的链式设备，用于太阳能电池生产过程中，丝网印刷电极浆料前各工序产生的各种类型返工片的返工方法，采用酸腐蚀的方法，解决手指印、脏污色斑、镀膜色差、制程异常返工和原始硅片来料异常返工。使用该方法返工，电池片外观正常，达到合格品要求，效率与正常电池片相比持平或低0.1％以内，工艺路线简单可批量生产。使印刷电极前的不良品返工后，达到合格品的要求，为电池工厂挽回1％～2％的不合格品损失。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (10)
1.一种太阳能电池酸腐返工方法，其特征在于，所述的返工方法包括如下步骤：
步骤(1)：检查返工片，
若返工片为镀膜后的返工片，则进行氢氟酸去膜处理，然后进入步骤(2)；
若返工片为未镀膜的返工片，直接进入步骤(2)；
步骤(2)：再次检查返工片，
若返工片为单晶硅片，则将返工片投入链式设备酸腐处理步骤，包括两次酸洗子步骤及一次碱洗子步骤，三次漂洗子步骤及吹干步骤，具体顺序为一次酸洗子步骤、一次漂洗子步骤、碱洗子步骤、二次漂洗子步骤、二次酸洗子步骤、三次漂洗子步骤及吹干步骤，其中所述的酸腐处理步骤使用链式设备进行处理，然后进入步骤(3)；
若返工片为多晶硅片，则直接进入步骤(3)；
步骤(3)：将返工片进行制备步骤，对返工片进行返工，完成所述的返工过程，
所述的制备步骤包括单晶硅太阳能电池的制绒清洗、扩散、刻蚀、PECVD镀膜、丝网印刷、高温烧结及分拣测试；多晶硅太阳能电池的多晶制绒清洗、扩散、刻蚀、PECVD镀膜、丝网印刷、高温烧结及分拣测试，所述的多晶硅太阳能电池的多晶制绒清洗使用酸腐处理的链式设备，
其中所述步骤(2)中的酸腐处理步骤的硅片的腐蚀总重量为0.2～0.3g。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池酸腐返工方法，其特征在于，所述的氢氟酸为8％～10％的HF溶液。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池酸腐返工方法，其特征在于，所述的氢氟酸处理时间为25分钟以上，处理后纯水漂洗喷淋甩干，以去除介质膜。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池酸腐返工方法，其特征在于，所述的一次酸洗子步骤在HNO3/HF的混酸槽中进行，其中浓度分别为12％～50％HNO3，4％～10％HF，温度10℃～15℃，时间为40s～120s。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池酸腐返工方法，其特征在于，所述的一次酸洗子步骤在进行80～100片进料酸洗后，补充0.1LHNO3和0.2LHF。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池酸腐返工方法，其特征在于，所述的漂洗子步骤均为常温20～25℃，时间为30s以上，其中三次漂洗子步骤为双清洗槽漂洗。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池酸腐返工方法，其特征在于，所述的碱洗子步骤为2％～3％的KOH溶液，温度20℃～50℃，时间为10s～30s，进料处理3000～4000片时补充2.5L～5LKOH溶液。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池酸腐返工方法，其特征在于，所述的二次酸洗子步骤为2.5％～5％HF，5％～10％HCL，温度为20℃～50℃，时间为10s～60s。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池酸腐返工方法，其特征在于，所述的二次酸洗子步骤在进行4000片进料酸洗后，补充1.5L HF、4LHCL和6LH2O。
10.根据权利要求1所述的太阳能电池酸腐返工方法，其特征在于，所述的吹干步骤为3组上下风刀压缩空气或氮气进行吹干，吹干后下料收集硅片插入盒子，为制备步骤做准备。
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