CN107755311B - 一种硅片水平清洗装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种硅片水平清洗装置，包括传输机构、毛刷机构、超声机构、喷淋机构和烘干机构，传输机构具有引入硅片的上游以及输出硅片的下游，毛刷机构、超声机构以及喷淋机构均设置于传输机构的上游与下游之间，烘干机构设置于传输机构的下游，毛刷机构用于刷洗硅片表面，超声机构用于超声清洗硅片，喷淋机构用于向接受刷洗或超声清洗的硅片喷淋清洗液，烘干机构用于干燥处理经毛刷机构、超声机构和喷淋机构处理后的硅片。本发明的一种硅片水平清洗装置在水平刷洗过程中辅助于超声、喷淋的机械物理作用，减少甚至彻底避免了化学试剂的使用，同时降低纯水消耗及能耗，提高了硅片清洗的自动化程度及清洗效率。
Description
技术领域
本发明属于硅片清洗设备技术领域，具体涉及一种硅片水平清洗装置。
背景技术
随着世界经济的不断发展，现代化建设对高效能源需求不断增长。光伏发电作为绿色能源以及人类可持续发展的主要能源的一种，日益受到世界各国的重视并得到大力发展。单晶硅片、多晶硅片作为光伏发电的太阳能电池片的基础材料，拥有广泛的市场需求。
在太阳能电池的加工过程中，为了保证硅片表面具有较高的洁净度，需要大量清洗液冲洗并配合化学腐蚀、超声波振荡以及加热等化学、物理作用以去除硅片表面的污染物。目前，硅片清洗多采用槽式清洗机，在槽式清洗机内，硅片在花篮等机构的承载下，以垂直于水平面的竖直状态，经过酸洗槽和/或碱洗槽、多个漂洗槽，完成清洗过程。硅片槽式清洗方式存在纯水用量高、化学药剂添加量大、废水处理困难、能耗较高、自动化程度低、清洗速度慢等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硅片水平清洗装置，解决了现有的槽式清洗机存在的纯水和化学药剂用量高、废水多以及自动化程度低的问题。
本发明所采用的技术方案是：一种硅片水平清洗装置，包括传输机构、毛刷机构、超声机构、喷淋机构和烘干机构，传输机构用于承载并传输硅片，传输机构具有引入硅片的上游以及输出硅片的下游，毛刷机构、超声机构以及喷淋机构均设置于传输机构的上游与下游之间，烘干机构设置于传输机构的下游，毛刷机构用于刷洗硅片表面，超声机构用于超声清洗硅片，喷淋机构与毛刷机构、超声机构相对应，用于向接受刷洗或超声清洗的硅片喷淋清洗液，烘干机构用于干燥处理经毛刷机构、超声机构和喷淋机构处理后的硅片，烘干机构的上游还另外设置有一个喷淋机构，该喷淋机构用于对进入烘干工序前的硅片喷淋纯水进行清洗。
本发明的特点还在于，
毛刷机构包括至少一个第一表面毛刷和至少一个第二表面毛刷，第一表面毛刷和第二表面毛刷分别位于传输机构的两侧且交错设置，第一表面毛刷的同侧设置有构成喷淋机构的喷淋头，第二表面毛刷的同侧设置有构成喷淋机构的喷淋头；第一表面毛刷和第二表面毛刷处对应的传输机构为皮带传输结构；
硅片表面分为第一表面和第二表面；在第一表面毛刷用于刷洗硅片第一表面的同时，喷淋头向硅片第一表面喷淋清洗液；在第二表面毛刷用于刷洗硅片第二表面的同时，喷淋头向硅片第二表面喷淋清洗液；
超声机构包括至少一组超声振板，每组超声振板包括相对设置的第一表面超声振板和第二表面超声振板，第一表面超声振板设置在第一表面毛刷的同侧，第二表面超声振板设置在第二表面毛刷的同侧；超声机构处对应的传输机构为滚轮传输结构。
第一表面毛刷和第二表面毛刷均为一个，第一表面毛刷设置在第二表面毛刷的上游，超声机构设置在第二表面毛刷的下游；超声机构包括至少两组超声振板，第一表面超声振板间隔或连续设置，第二表面超声振板间隔或连续设置；在第二表面毛刷与超声机构之间设置至少一组挤水滚轮，每组挤水滚轮包括相对设置的上挤水滚轮和下挤水滚轮，上挤水滚轮和下挤水滚轮之间具有供硅片通过的空隙。
第一表面毛刷和第二表面毛刷均为两个，在超声机构的上游设置一个第一表面毛刷和一个第二表面毛刷，在超声机构的下游设置一个第一表面毛刷和一个第二表面毛刷；
超声机构包括至少两组超声振板，第一表面超声振板间隔或连续设置，第二表面超声振板间隔或连续设置；超声机构与其上下游的第一表面毛刷或第二表面毛刷之间分别设置至少一组挤水滚轮。
第一表面毛刷和第二表面毛刷均为一个，第一表面毛刷设置在第二表面毛刷的上游，在第一表面毛刷和第二表面毛刷之间设置一个超声机构，在第二表面毛刷的下游也设置一个超声机构；第一表面毛刷与其下游的超声机构之间设置至少一组挤水滚轮，第二表面毛刷与其上游和下游的超声机构之间分别设置至少一组挤水滚轮。
每个超声机构均包括至少两组超声振板，第一表面超声振板间隔或连续设置，第二表面超声振板间隔或连续设置。
毛刷机构处还设置有辅助辊，辅助辊分布在第一表面毛刷、第二表面毛刷的两侧，用于防止毛刷机构刷洗硅片时硅片发生位置的改变。
本发明的有益效果是：本发明的一种硅片水平清洗装置解决了现有的槽式清洗机存在的纯水和化学药剂用量高、废水多以及自动化程度低的问题。本发明的一种硅片水平清洗装置在水平刷洗过程中辅助于超声、喷淋的机械物理作用，减少甚至彻底避免了化学试剂的使用，同时降低纯水消耗及能耗，提高了硅片清洗的自动化程度及清洗效率。
附图说明
图1是本发明的一种硅片水平清洗装置实施例1的结构示意图；
图2是本发明的一种硅片水平清洗装置实施例2的结构示意图；
图3是本发明的一种硅片水平清洗装置实施例3的结构示意图；
图4是本发明的一种硅片水平清洗装置实施例4的结构示意图；
图5是本发明的一种硅片水平清洗装置实施例5的结构示意图。
图中，101.上料传输皮带，102.硅片第一传输皮带，103.第二表面毛刷，104.第一表面毛刷，105.喷淋头，106.硅片第二传输皮带，107.挤水滚轮，108.第一表面超声振板，109.第二表面超声振板，110.传输滚轮，111.热空气喷头，112.下料传输皮带，113.架体。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
如图1所示，本实施例提供的一种硅片水平清洗装置，包括架体113，在架体113上安装有毛刷机构、喷淋机构、超声机构和烘干机构。在架体113上还设置有带动硅片水平移动的传输机构，传输机构带动硅片在架体113上完成硅片的刷洗、喷淋、超声清洗和干燥处理的工序。
根据硅片的清洗工艺流程顺序，结合上述机构对硅片处理工序，在此引入“上游”和“下游”的概念，以便描述各机构的空间位置排布。本领域的技术人员易于理解，硅片表面可分为第一表面以及与第一表面相对的第二表面。若定义第一表面是指硅片的上表面，则第二表面就是与上表面相对的下表面。反之亦然。
脱胶后的硅片通过专用机构，如自动分片机，逐片放置于上料传输皮带101上，此处的上料传输皮带101可以平行设计为2至4道以增加本发明的一种硅片水平清洗装置的产能。优选地，自动分片机至上料传输皮带101的上料传输方式为滚轮传输，以防止产生皮带印和硅片在传输过程中偏斜。
上料传输皮带101将硅片传输至硅片传输皮带上。优选地，硅片传输皮带上具有吸附硅片的吸附机构，防止硅片在传输过程中掉落或是发生偏斜。硅片首先吸附于硅片传输皮带上，随硅片传输皮带一起前进。
如图1所示，硅片传输皮带包括硅片第一传输皮带102和硅片第二传输皮带106。毛刷机构包括一个第一表面毛刷104和一个第二表面毛刷103。第一表面毛刷104和第二表面毛刷103交错设置，并且分别对应设置在硅片第一传输皮带102和硅片第二传输皮带106的两侧。在第一表面毛刷104的同侧设置有构成喷淋机构的喷淋头105，第二表面毛刷103的同侧设置有构成喷淋机构的喷淋头105。
为了防止毛刷机构刷洗硅片时硅片发生位置的改变，在第一表面毛刷104、第二表面毛刷103的两侧还设置有辅助辊(图中未标识)。
硅片传输至第一表面毛刷104的位置后，第一表面毛刷104高速旋转对硅片的第一表面进行刷洗，同时喷淋头105向硅片第一表面及硅片第一传输皮带102喷射清洗液，带走刷洗下来的脏污。
硅片刷洗完第一表面之后，继续传输至下一皮带位置，硅片吸附在硅片第二传输皮带106的上面，接着第二表面毛刷103高速旋转对硅片的第二表面进行刷洗，同时喷淋头105向硅片第二表面及硅片第二传输皮带106喷射清洗液，带走刷洗下来的脏污。
经表面刷洗后的硅片通过挤水滚轮107传输到超声机构处。优选地，每组挤水滚轮107包括相对设置的上挤水滚轮和下挤水滚轮，上挤水滚轮和下挤水滚轮之间具有允许硅片通过的空隙。传输滚轮110可以设置为若干组。超声机构中具有若干组传输滚轮110。由图1看出，每组传输滚轮110由相对设置的上滚轮和下滚轮构成，上滚轮和下滚轮之间具有允许硅片通过的空隙。
如图1所示，本实施例超声机构设置有两组。每组超声机构包括一个第一表面超声振板108和一个第二表面超声振板109，相邻的两个第一表面超声振板108间隔布置，相邻的两个第二表面超声振板109间隔布置。
硅片夹在传输滚轮110中间，完全浸没在超声机构的试剂中向前移动，第一表面超声振板108和第二表面超声振板109实现硅片的超声振荡清洗。
通过超声振荡清洗的硅片通过挤水滚轮107传输到具有喷淋机构的工序。硅片夹在传输滚轮110中间前进，同时喷淋头105喷射的纯水对硅片的第一表面、第二表面进行漂洗，每张硅片至少保证两道以上喷淋漂洗。经过纯水喷淋漂洗之后的硅片通过隔板间的狭缝传递到干燥机构。硅片仍夹在传输滚轮110中间前进，干燥机构用于干燥处理经刷洗、喷淋、超声清洗后的硅片。外界空气经过干燥机构过滤加热后，通过热空气喷头111喷射到硅片第一表面、第二表面。最后干燥好的硅片通过隔板间的狭缝经下料传输皮带112传输至硅片自动分选机进行各项性能检选。
实施例2
如图2所示，本实施例提供的一种硅片水平清洗装置。本实施例是对实施例1的改进。其改进之处在于，超声机构具有多组，且每组的第一表面超声振板108连接为一整体性结构件，每组的第二表面超声振板109连接为一整体性结构件。如此设置，使得硅片在超声清洗的过程中，均可实现连续的超声清洗，进一步了硅片清洗的效果。
实施例3
如图3所示，本实施例提供的一种硅片水平清洗装置是对实施例1的改进。其改进之处在于，第一表面毛刷104和第二表面毛刷103均为两个，在超声机构的上游设置一个第一表面毛刷104和一个第二表面毛刷103，在超声机构的下游设置一个第一表面毛刷304和一个第二表面毛刷303。
超声机构包括两组超声振板，第一表面超声振板108间隔设置，第二表面超声振板109间隔设置。超声机构与其下游的第一表面毛刷104之间设置一组挤水滚轮107、还其上游的第二表面毛刷103设一组挤水滚轮107。
如图3所示，在超声机构下游的第一表面毛刷104的同侧设置有构成喷淋机构的喷淋头105、在其下游的第二表面毛刷103的同侧设置有构成喷淋机构的喷淋头105。硅片传输至超声机构下游的第一表面毛刷104的位置后，第一表面毛刷104高速旋转对硅片的第一表面进行刷洗，同时喷淋头105向硅片第一表面及硅片第一传输皮带102喷射清洗液，带走刷洗下来的脏污。
硅片刷洗完第一表面之后，继续传输至下一皮带位置，硅片吸附在硅片第二传输皮带106的上面，接着第二表面毛刷103高速旋转对硅片的第二表面进行刷洗，同时喷淋头105向硅片第二表面及硅片第二传输皮带106喷射清洗液，带走刷洗下来的脏污。
本实施例的优化改进，通过两次刷洗，利于进一步提高硅片清洗的效果。
实施例4
如图4所示，本实施例提供一种硅片水平清洗装置是对实施例3的改进。
其改进之处在于，超声机构包括多组超声振板，每组的第一表面超声振板108连接为一体，每组的第二表面超声振板109连接为一体。如此设置，使得硅片在超声清洗移动的过程中，均可实现连续的超声清洗，进一步提高了硅片清洗的效果。
实施例5
如图5所示，本实施例提供一种硅片水平清洗装置是对实施例1的改进。
其改进之处在于，第一表面毛刷104和第二表面毛刷103各为一个，第一表面毛刷104、第二表面毛刷103与超声机构间隔设置。超声机构具有两个，每个超声机构包括一个第一表面超声振板108和一个相对的第二表面超声振板109。
具体而言，在第一表面毛刷104、第二表面毛刷103之间设置一个超声机构。在第二表面毛刷103的下游还设置一个超声机构。在超声机构的上游和下游均设置一组挤水滚轮107。
脱胶后的硅片通过自动分片机逐片放置于上料传输皮带101上，上料传输皮带101将硅片传输至硅片第一传输皮带102上，进入第一表面毛刷104的工作区域。
在第一表面毛刷104的同侧设置有构成喷淋机构的喷淋头105。硅片吸附在硅片第一传输皮带102的上面，接着第一表面毛刷104高速旋转对硅片的第一表面进行刷洗，同时喷淋头105向硅片第一表面及硅片第一传输皮带102喷射清洗液，带走刷洗下来的脏污。
硅片刷洗完第一表面之后，硅片经过挤水滚轮107后夹在传输滚轮110中间前进继续传输至超声机构，进行超声清洗，之后传输至硅片第二传输皮带106的上面，接着第二表面毛刷103高速旋转对硅片的第二表面进行刷洗，同时喷淋头105向硅片第二表面及硅片第二传输皮带106喷射清洗液，带走刷洗下来的脏污。
硅片刷洗完第二表面之后，硅片经过积水滚轮107后夹在传输滚轮110中间前进继续传输至下一个超声机构，进行超声清洗。此后的硅片漂洗、喷淋、干燥处理与实施例1相同。
本实施例的优化改进，刷洗与超声交替进行，利于进一步提高硅片清洗的效果。
无论上述刷洗、喷淋清洗液、超声清洗的工序如何安排，在最后进入烘干工序之前，优选的，在烘干机构上游再设置一个喷淋机构，这个喷淋机构向经过处理后的硅片第一表面和第二表面喷淋纯水进行清洗，然后在进行烘干处理。
本发明的一种硅片水平清洗装置至少具有以下优点：
1、本发明的水平清洗装置包括架体以及设置在架体上的毛刷机构、喷淋机构、超声机构和烘干机构，其对所涉及的各功能机构安装位置和排布方式进行了优化改进，各机构合理布局，刷洗和超声清洗相结合，可以有效地除去硅片表面的污渍，显著地提升了硅片的清洗效果；
2、在上述基础上，考虑了上述各功能机构之间的有机衔接，比如，挤水滚轮的设置，挤水滚轮可以发生弹性形变，挤水滚轮夹持硅片的部分具有空隙，挤水滚轮不夹持硅片的部分呈闭合状态，可以防止超声机构处的清洗试剂透过挤水滚轮流出；
3、本发明还合理性地借助机械物理作用，提供了一种硅片的水平刷洗方式，不同于传统的硅片槽式清洗，这种水平刷洗方式，将机械刷洗、喷淋和超声清洗相结合，代替或部分代替单纯的化学腐蚀清洗，降低了化学药剂的使用量，以冲洗硅片表面携带的清洗液的用量，降低了废水的处理难度，减轻了环境压力。
综上，与槽式清洗方式相比，本发明提升了硅片清洗自动化程度，加快了硅片清洗速度，从而提高了硅片清洗效率，降低了硅片清洗工序的成本。
Claims (6)
1.一种硅片水平清洗装置，其特征在于，包括传输机构、毛刷机构、超声机构、喷淋机构和烘干机构，所述传输机构用于承载并传输硅片，所述传输机构具有引入所述硅片的上游以及输出所述硅片的下游，所述毛刷机构、所述超声机构以及所述喷淋机构均设置于所述传输机构的上游与下游之间，所述烘干机构设置于所述传输机构的下游，所述毛刷机构用于刷洗硅片表面，所述超声机构用于超声清洗硅片，所述喷淋机构与所述毛刷机构、所述超声机构相对应，用于向接受刷洗或超声清洗的硅片喷淋清洗液，所述烘干机构用于干燥处理经所述毛刷机构、所述超声机构和所述喷淋机构处理后的硅片，所述烘干机构的上游还另外设置有一个喷淋机构，所述喷淋机构用于对进入烘干工序前的硅片喷淋纯水进行清洗；
所述毛刷机构包括至少一个第一表面毛刷(104)和至少一个第二表面毛刷(103)，所述第一表面毛刷(104)和第二表面毛刷(103)分别位于传输机构的两侧且交错设置，第一表面毛刷(104)的同侧设置有构成喷淋机构的喷淋头(105)，第二表面毛刷(103)的同侧设置有构成喷淋机构的喷淋头(105)；第一表面毛刷(104)和第二表面毛刷(103)处对应的传输机构为皮带传输结构；
所述硅片表面分为第一表面和第二表面；在第一表面毛刷(104)用于刷洗硅片第一表面的同时，喷淋头(105)向硅片第一表面喷淋清洗液；在第二表面毛刷(103)用于刷洗硅片第二表面的同时，喷淋头(105)向硅片第二表面喷淋清洗液；
所述超声机构包括至少一组超声振板，每组超声振板包括相对设置的第一表面超声振板(108)和第二表面超声振板(109)，第一表面超声振板(108)设置在第一表面毛刷(104)的同侧，第二表面超声振板(109)设置在第二表面毛刷(103)的同侧；超声机构处对应的传输机构为滚轮传输结构。
2.根据权利要求1所述的一种硅片水平清洗装置，其特征在于，所述第一表面毛刷(104)和第二表面毛刷(103)均为一个，第一表面毛刷(104)设置在第二表面毛刷(103)的上游，所述超声机构设置在第二表面毛刷(103)的下游；所述超声机构包括至少两组超声振板，第一表面超声振板(108)间隔或连续设置，第二表面超声振板(109)间隔或连续设置；在第二表面毛刷(103)与超声机构之间设置至少一组挤水滚轮(107)，每组挤水滚轮(107)包括相对设置的上挤水滚轮和下挤水滚轮，上挤水滚轮和下挤水滚轮之间具有供硅片通过的空隙。
3.根据权利要求1所述的一种硅片水平清洗装置，其特征在于，所述第一表面毛刷(104)和第二表面毛刷(103)均为两个，在超声机构的上游设置一个第一表面毛刷(104)和一个第二表面毛刷(103)，在超声机构的下游设置一个第一表面毛刷(104)和一个第二表面毛刷(103)；
所述超声机构包括至少两组超声振板，第一表面超声振板(108)间隔或连续设置，第二表面超声振板(109)间隔或连续设置；超声机构与其上下游的第一表面毛刷(104)或第二表面毛刷(103)之间分别设置至少一组挤水滚轮(107)。
4.根据权利要求1所述的一种硅片水平清洗装置，其特征在于，所述第一表面毛刷(104)和第二表面毛刷(103)均为一个，第一表面毛刷(104)设置在第二表面毛刷(103)的上游，在第一表面毛刷(104)和第二表面毛刷(103)之间设置一个超声机构，在第二表面毛刷(103)的下游也设置一个超声机构；第一表面毛刷(104)与其下游的超声机构之间设置至少一组挤水滚轮(107)，第二表面毛刷(103)与其上游和下游的超声机构之间分别设置至少一组挤水滚轮(107)。
5.根据权利要求1所述的一种硅片水平清洗装置，其特征在于，每个所述超声机构均包括至少两组超声振板，第一表面超声振板(108)间隔或连续设置，第二表面超声振板(109)间隔或连续设置。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的一种硅片水平清洗装置，其特征在于，所述毛刷机构处还设置有辅助辊，所述辅助辊分布在第一表面毛刷(104)、第二表面毛刷(103)的两侧，用于防止毛刷机构刷洗硅片时硅片发生位置的改变。
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