CN107452658A - 一种硅片单面刻蚀装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅片单面刻蚀装置，包括刻蚀室，循环泵和药液管道；所述刻蚀室内设置一个用于承托硅片的旋转工作台，在旋转工作台上方设有喷淋装置；喷淋装置与药液管道连通，刻蚀室底部设有出水口，出水口与循环泵通过药液管道连通；所述旋转工作台包括旋转驱动装置、抽真空装置和托板，所述托板与旋转驱动装置的转轴连接以使托板随转轴旋转而旋转，所述托板包括托板本体，空腔和真空吸附孔，空腔位于托板本体的内部，真空吸附孔与空腔相连且真空吸附孔贯穿至托板本体上表面，空腔与抽真空装置相连通。采用本发明，实现硅片单面刻蚀，可控制硅片刻蚀速度和刻蚀深度，设备结构简单，成本低，易于实现量产。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池的生产设备，尤其涉及一种硅片单面刻蚀装置。
背景技术
在光伏太阳能行业，太阳能电池的制造要经过制绒，扩散，刻蚀，镀膜，丝网印刷和烧结六大工序。其中，制绒和刻蚀属于化学刻蚀工艺。制绒的目的是要在硅片的正面形成有利于太阳光吸收的绒面；刻蚀的目的是要去掉硅片背面和侧面的PN结，但不能刻蚀硅片正面的PN结。因此，在太阳能电池的制造工艺中，尤其对于未来的高效太阳能电池，随着电池结构变得复杂，在一些工艺方案中需要对硅片的单面进行化学处理，但不能影响硅片的另外一面。
常用的单面刻蚀方法采用正面制备掩膜，然后让整块硅片浸泡在刻蚀液中，去掉硅片背面和侧面的PN结，再将正面的掩膜清洗掉，从而实现单面刻蚀的目的，但此种方法工序繁多，耗时长。
为此，已有部分技术人员对实现硅片单面刻蚀的装置进行开发研究。如中国专利CN 103805998 B公开了一种硅片湿法刻蚀设备及其刻蚀方法，硅片通过输送滚轮向前输送，反应液从硅片上方的储液盒的喷液孔均匀喷向通过其下方的硅片，使反应液在硅片表面溢流，提高了反应液与硅片的反应速率，又保证了刻蚀均匀性。然而将该技术方案应用到实际生产中，发现反应液对随着硅片表面流动且有部分反应液倒挂在硅片的正面，导致反应液与硅片正面的PN结反应，影响太阳能电池的性能，无法实现只对单面进行刻蚀。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种硅片单面刻蚀装置，实现硅片单面刻蚀。
本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种硅片单面刻蚀装置，可控制硅片刻蚀速度和刻蚀深度。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种硅片单面刻蚀装置，包括刻蚀室，循环泵和药液管道；所述刻蚀室内设置一个用于承托硅片的旋转工作台，在旋转工作台上方设有喷淋装置；喷淋装置与药液管道连通，刻蚀室底部设有出水口，出水口与循环泵通过药液管道连通；
所述旋转工作台包括旋转驱动装置、抽真空装置和托板，所述托板与旋转驱动装置的转轴连接以使托板随转轴旋转而旋转，所述托板包括托板本体，空腔和真空吸附孔，空腔位于托板本体的内部，真空吸附孔与空腔相连且真空吸附孔贯穿至托板本体上表面，空腔与抽真空装置相连通。
作为所述硅片单面刻蚀装置的优选技术方案，所述喷淋装置包括储液器和喷头，储液器下部设置喷头。
作为所述硅片单面刻蚀装置的优选技术方案，所述喷淋装置包括喷淋管架和喷头，喷淋管架设有主管道和支管道，主管道一端与药液管道连接，另一端与若干条支管道连接，每一条支管道与若干个喷头相连。
作为所述硅片单面刻蚀装置的优选技术方案，喷头设有1-10个。
作为所述硅片单面刻蚀装置的优选技术方案，喷头按“一”字型排布、放射状排布或矩阵排布。
作为所述硅片单面刻蚀装置的优选技术方案，所述真空吸附孔设有1-20个。
作为所述硅片单面刻蚀装置的优选技术方案，所述刻蚀室选用的材质为金属、合金、塑料、石英和陶瓷中的一种。
作为所述硅片单面刻蚀装置的优选技术方案，所述旋转工作台设于刻蚀室的中心位置。
作为所述硅片单面刻蚀装置的优选技术方案，所述喷淋装置还设有用于调节喷头流速的流量控制阀。
实施本发明，具有如下有益效果：
本发明所述硅片单面刻蚀装置采用旋转工作台使得硅片旋转，同时通过喷淋装置在硅片上喷淋刻蚀液，落在硅片表面上的刻蚀液在离心力的作用下向外扩散铺满整个硅片表面，刻蚀液与硅片反应，实现刻蚀目的。刻蚀液在持续旋转的情况下最终被抛出硅片表面，由于刻蚀液是作平抛运动，因此不会向下流至硅片侧面和背面，确保只有硅片正面被刻蚀，解决了硅片单面化学刻蚀技术上的难题。通过调节刻蚀液喷淋的速度以及硅片旋转速度，可以控制刻蚀液与硅片侧面接触从而同时刻蚀硅片正面和侧面，以及可控制硅片表面刻蚀的深度和速度，可适用于不同刻蚀需求的产品，灵活性高。
另外，设备结构简单，制作成本低，易于实现量产。而且本发明采用所述硅片单面刻蚀装置进行刻蚀，刻蚀环境相对封闭和单一，刻蚀液未被其他杂质污染，利用循环泵等部件实现循环回收利用，可降低使用成本。
附图说明
图1是本发明一种硅片单面刻蚀装置的结构示意图；
图2是本发明一种硅片单面刻蚀装置所述托板的结构示意图；
图3是本发明一种硅片单面刻蚀装置所述真空吸附孔的分布示意图；
图4是本发明一种硅片单面刻蚀装置所述真空吸附孔的又一分布示意图；
图5是本发明一种硅片单面刻蚀装置所述真空吸附孔的另一分布示意图；
图6是本发明一种硅片单面刻蚀装置所述喷淋管装置的第一实施例结构示意图；
图7是本发明一种硅片单面刻蚀装置所述喷淋管装置的第二实施例结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。
需要说明的是，下文提到的硅片1正面和硅片1背面以硅片1放置在旋转工作台5时硅片1朝上一面为硅片1正面，硅片1朝下一面为硅片1背面。
如图1所示，本发明提供一种硅片单面刻蚀装置，包括刻蚀室2，循环泵3和药液管道4；所述刻蚀室2内设置一个用于承托硅片1的旋转工作台5，在旋转工作台5上方设有喷淋装置6；喷淋装置6与药液管道4连通，刻蚀室2底部设有出水口21，出水口21与循环泵3通过药液管道4连通；
所述旋转工作台5包括旋转驱动装置51、抽真空装置52和托板53，所述托板53与旋转驱动装置51的转轴连接以使托板53随转轴旋转而旋转，所述托板53包括托板本体531，空腔532和真空吸附孔533，空腔532位于托板本体531的内部，真空吸附孔533与空腔532相连且真空吸附孔533贯穿至托板本体531上表面，空腔532与抽真空装置52相连通。
现有硅片单面刻蚀装置采用输送滚轮输送硅片，并在硅片上方设置喷淋装置6向下喷洒，使反应液在硅片表面溢流，由此反应液与硅片正面接触、反应刻蚀。然而，硅片背面虽与输送滚轮接触但仍旧有部分暴露在空气中，在反应液一直喷洒的环境中，反应液顺着硅片表面流至硅片的侧面，甚至倒挂在硅片的背面，导致反应液与硅片正面的PN结反应，影响太阳能电池的性能，无法实现只对单面进行刻蚀。
与现有的刻蚀装置不同的是，本发明所述硅片单面刻蚀装置将硅片1放置在一个旋转工作台5上，当硅片1上方的喷淋装置6向下喷洒刻蚀液时，硅片1随着旋转工作台5旋转，而落在硅片1表面上的刻蚀液在离心力的作用下向外扩散铺满整个硅片1表面，刻蚀液与硅片1反应，实现刻蚀目的。刻蚀液在持续旋转的情况下最终被抛出硅片1表面，由于刻蚀液是作平抛运动，因此不会向下流至硅片1背面，确保只有硅片1正面被刻蚀，解决了硅片1单面化学刻蚀技术上的难题。
具体地，本发明所述硅片单面刻蚀装置将硅片1送入密闭的刻蚀室2内，刻蚀室2的中央放置旋转驱动装置51，硅片1放置在旋转驱动装置51上，通过抽真空装置52吸取空腔532的空气，在负压的情况下，使得硅片1吸附在托板53上以防硅片1在旋转时发生移位。硅片1在旋转过程中，位于硅片1上方的喷淋装置6喷洒刻蚀液，刻蚀液均匀地铺满整个硅片1表面，而刻蚀液甩出硅片1后落在刻蚀室2的内壁上，汇集在刻蚀室2的底部，刻蚀室2底部设有出水口21，出水口21与循环泵3通过药液管道4连通，从而将刻蚀室2底部的刻蚀液通过循环泵3输送会喷淋装置6，实现刻蚀液循环回收利用。
如图2所示，旋转工作台5包括旋转驱动装置51、抽真空装置52和托板53，所述托板53与旋转驱动装置51的转轴连接以使托板53随转轴旋转而旋转，所述托板53包括托板本体531，空腔532和真空吸附孔533，空腔532位于托板本体531的内部，真空吸附孔533与空腔532相连且真空吸附孔533贯穿至托板本体531上表面，空腔532与抽真空装置52相连通。
所述旋转工作台5设于刻蚀室2的中央，而托板53设于旋转驱动装置51的上方，旋转驱动装置51的转轴连接托板53圆心，托板本体531内设置有空腔532，真空吸附孔533垂直打穿托板本体531使得空腔532通过真空吸附孔533与托板本体531上表面连通。空腔532与抽真空装置52相连通，当硅片1放置在托板53上方时真空吸附孔533和空腔532形成密闭空间，抽真空装置52对空腔532抽真空形成负压，从而将硅片1吸附在托板53上，避免硅片1在旋转过程中发生位置偏移或从托板53上掉落，起到定位硅片1的作用。
其中，所述刻蚀室2所选用的材质需与刻蚀液不发生化学反应，可选用金属、合金、塑料、石英或陶瓷。
优选地，所述真空吸附孔533设有1-20个，更佳地，真空吸附孔533设有8-15个。真空吸附孔533均匀地分别在托板53上，真空吸附孔533可以按照矩阵排布(如图3)，也可以按照几何图案排布(如图4)，还可以按放射状排布(如图5)，此处仅举例几种排布方式，只要能实现均匀排布的方式即可，不限于上述排布方式。
需要说明的是，所述托板53的尺寸小于硅片1尺寸，避免刻蚀液残留在托板53上渗透到硅片1背面，造成对硅片1背面的刻蚀，影响单面刻蚀的效果。
如图6所示，所述喷淋装置6包括储液器61和喷头62，储液器61下部设置喷头62。从循环泵3输送上来的刻蚀液流入储液器61，储液器61面对硅片1的一面设置有1-10个喷头62，喷头62设置的位置需正对硅片1。
所述喷头62可以按照矩阵排布，也可以按照“一”字型排布，还可以按放射状排布，此处仅举例几种排布方式，不限于上述排布方式。
如图7所示，所述喷淋装置6包括喷淋管架和喷头62，喷淋管架设有主管道63和支管道64，主管道63一端与药液管道4连接，另一端与若干条支管道64连接，每一条支管道64与若干个喷头62相连。
此喷淋装置6的实施例中，通过喷淋管架设有的主管道63和支管道64，使得喷头62的分布更广，且结构简单易行。
需要说明的是，喷淋装置6还设有流量控制阀，可控制刻蚀液的流速，从而控制喷头62喷出刻蚀液的流速。
通过调节刻蚀液喷淋的速度以及硅片1旋转速度，可控制硅片1表面刻蚀的深度和速度。当旋转速度较快时，刻蚀液在硅片1停留时间短，则刻蚀速度较慢，刻蚀深度较浅；当旋转速度较慢时，刻蚀液在硅片1停留时间长，则刻蚀速度较快，刻蚀深度较深。当喷淋速度较快时，大量刻蚀液喷淋硅片1上，则刻蚀速度较快，刻蚀深度较深；当喷淋速度较慢时，少量刻蚀液喷淋硅片1上，则刻蚀速度较慢，刻蚀深度较浅。
综上所述，本发明所述硅片单面刻蚀装置采用旋转工作台使得硅片旋转，同时通过喷淋装置在硅片上喷淋刻蚀液，落在硅片表面上的刻蚀液在离心力的作用下向外扩散铺满整个硅片表面，刻蚀液与硅片反应，实现刻蚀目的。刻蚀液在持续旋转的情况下最终被抛出硅片表面，由于刻蚀液是作平抛运动，因此不会向下流至硅片边缘和背面，确保只有硅片正面被刻蚀，解决了硅片单面化学刻蚀技术上的难题。通过调节刻蚀液喷淋的速度以及硅片旋转速度，可以控制刻蚀液与硅片侧面接触从而同时刻蚀硅片正面和侧面，以及可控制硅片表面刻蚀的深度和速度，可适用于不同刻蚀需求的产品，灵活性高。
另外，设备结构简单，制作成本低，易于实现量产。而且本发明采用所述硅片单面刻蚀装置进行刻蚀，刻蚀环境相对封闭和单一，刻蚀液未被其他杂质污染，利用循环泵等部件实现循环回收利用，可降低使用成本。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种硅片单面刻蚀装置，其特征在于，包括刻蚀室，循环泵和药液管道；所述刻蚀室内设置一个用于承托硅片的旋转工作台，在旋转工作台上方设有喷淋装置；喷淋装置与药液管道连通，刻蚀室底部设有出水口，出水口与循环泵通过药液管道连通；
所述旋转工作台包括旋转驱动装置、抽真空装置和托板，所述托板与旋转驱动装置的转轴连接以使托板随转轴旋转而旋转，所述托板包括托板本体，空腔和真空吸附孔，空腔位于托板本体的内部，真空吸附孔与空腔相连且真空吸附孔贯穿至托板本体上表面，空腔与抽真空装置相连通。
2.如权利要求1所述硅片单面刻蚀装置，其特征在于，所述喷淋装置包括储液器和喷头，储液器下部设置喷头。
3.如权利要求1所述硅片单面刻蚀装置，其特征在于，所述喷淋装置包括喷淋管架和喷头，喷淋管架设有主管道和支管道，主管道一端与药液管道连接，另一端与若干条支管道连接，每一条支管道与若干个喷头相连。
4.如权利要求2、3所述硅片单面刻蚀装置，其特征在于，喷头设有1-10个。
5.如权利要求2、3所述硅片单面刻蚀装置，其特征在于，喷头按“一”字型排布、放射状排布或矩阵排布。
6.如权利要求1所述硅片单面刻蚀装置，其特征在于，所述真空吸附孔设有1-20个。
7.如权利要求1所述硅片单面刻蚀装置，其特征在于，所述刻蚀室选用的材质为金属、合金、塑料、石英和陶瓷中的一种。
8.如权利要求1所述硅片单面刻蚀装置，其特征在于，所述旋转工作台设于刻蚀室的中心位置。
9.如权利要求1所述硅片单面刻蚀装置，其特征在于，所述喷淋装置还设有用于调节喷头流速的流量控制阀。
10.如权利要求1所述硅片单面刻蚀装置，其特征在于，所述托板的尺寸小于硅片的尺寸。
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