CN108447950B - 一种太阳能电池制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于太阳能电池制造技术领域,具体的说是一种太阳能电池制造工艺,该工艺包括如下步骤:把晶圆原料放入区熔炉中熔化后制造出单晶硅胚料;将坯料送入挤压成型机中,加工成所需形状的晶圆;将晶圆放入药液中对晶圆表面进行腐蚀;对晶圆放入掺杂设备中进行扩散处理,从而在晶圆的单侧形成pn接合面;在晶圆两面安装电极;在晶圆的受光表面粘附防反射膜;本发明通过电缸带动有电机驱动的加压辊,实现了晶圆在碾压的过程中不会出现材料堆积的情况,保证了碾压后的晶圆的密度均匀;通过在模具型腔侧壁外围设置伸缩板,实现了熔融的晶圆被升降部件一次性提升后,可持续不断地被碾压,调高了晶圆的加工效率。

Description

一种太阳能电池制造工艺
技术领域
本发明属于太阳能电池制造技术领域,具体的说是一种太阳能电池制造工艺。
背景技术
晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅芯片,晶圆是生产集成电路所用的载体,一般意义晶圆多指单晶硅圆片。晶圆是最常用的半导体材料,按其直径分为4英寸、5英寸、6英寸、8英寸等规格,近来发展出12英寸甚至研发更大规格。晶圆越大,同一圆片上可生产的IC就越多,可降低成本;但对材料技术和生产技术的要求更高,例如均匀度等等的问题。一般认为硅晶圆的直径越大,代表着这座晶圆厂有更好的技术,在生产晶圆的过程当中,良品率是很重要的条件;首先将单晶硅坯料切片,加工成厚度约为300μm的晶圆,通过药液对晶圆表面进行腐蚀以除去表面上的加工变形,由此能够得到作为太阳能电池单元的晶圆;对晶圆实施杂质扩散处理从而在晶圆的单侧形成pn接合面,之后,在两面安装电极,最后在太阳光的入射侧表面粘附用于降低由光的反射引起的光能损失的防反射膜,由此完成太阳能电池单元。太阳能电池的发电效率受硅的密度及纯度所左右,但在现有的方法中,晶圆密度的提高存在限度,因此存在难以增大太阳光发电效率的问题。
现有技术中也出现了一些太阳能电池的晶圆制造的技术方案,如申请号为200980126879.1的一项中国专利公开了一种太阳能电池单元的晶圆制造装置及使用该装置的晶圆制造方法,包括:模具,形成有与用于制造太阳能电池单元的晶圆形状对应的铸型;升降部件,可自由升降地设置于所述模具,当熔融的晶圆原料填充于所述铸型时,向上方提升所述晶圆原料;驱动器,使所述升降部件上升或下降;以及加压装置,对填充于所述铸型的晶圆原料进行加压,使得所述熔融的晶圆原料在固化的过程中被挤压从而密度增大。
该技术方案的晶圆密度增加的方法实现了对晶圆进行挤压成型,提高了晶圆密度,但该技术方案会把晶圆上表面的材料碾压到一侧,导致加工的晶圆密度不均匀,直接导致晶圆质量下降;模具型腔边缘有晶圆洒落残渣,浪费了加工材料;间歇碾压晶圆,碾压效率不高。
发明内容
为了弥补现有技术的不足,本发明提出的一种太阳能电池制造工艺,该工艺中用到的挤压成型机通过电缸带动有电机驱动的加压辊,实现了晶圆在碾压的过程中不会出现材料堆积的情况,保证了碾压后的晶圆的密度均匀;同时加压辊也在电缸的带动下持续向下移动,进而实现了连续不断的对晶圆进行碾压。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:本发明所述的一种太阳能电池制造工艺,该工艺包括如下步骤:
步骤一:把晶圆原料放入区熔炉中熔化后制造出单晶硅胚料;
步骤二:将步骤一中的坯料送入挤压成型机中,加工成所需形状的晶圆;
步骤三:将步骤二中的晶圆放入药液中对晶圆表面进行腐蚀;
步骤四:对步骤三中的晶圆放入掺杂设备中进行扩散处理,从而在晶圆的单侧形成pn接合面;
步骤五:在步骤四中的晶圆两面安装电极;
步骤六:在步骤五的晶圆的受光表面粘附防反射膜;
步骤二中的挤压成型机,包括上安装板、电缸、一号电机、加压装置、模具、模具架、升降部件、驱动器、加热器,所述上安装板下表面固定连接电缸底座;所述电缸缸杆端头固定连接一号电机非输出端;所述一号电机的转轴端头固定连接加压装置;所述加压装置包括加压辊、一号支架;所述一号电机的转轴端头固定连接一号支架中部上方;所述一号支架下方转动安装加压辊;所述加压辊下方设有模具;所述模具下方固定连接模具架立板上端;所述模具架立板下端固定连接模具架底板上表面;所述模具架中部上方固定连接驱动器下端;所述驱动器上方设有升降部件,驱动器控制升降部件的上下移动;所述升降部件在模具型腔内滑动;所述模具内设有加热器;所述加热器用于给型腔内的晶圆进行加热;当熔融的晶圆填充于模具型腔时,驱动器控制升降部件提升晶圆,加热器对晶圆进行加热;一号电机转动带动加压装置转动,电缸带动一号电机、加压装置向下移动,当加压装置上的加压辊接触到晶圆上表面时,加压辊对晶圆进行旋转碾压,旋转碾压使得晶圆在碾压的过程中不会出现材料堆积的情况,保证了碾压后的晶圆的密度均匀;碾压的同时加压辊也在电缸的带动下持续向下移动,实现了连续不断的对晶圆进行碾压。
所述模具型腔侧壁外围设置矩形槽;所述矩形槽内滑动安装伸缩板;所述伸缩板侧壁组合成了模具型腔的侧壁,伸缩板能够实现上下伸缩;所述升降部件在伸缩板侧壁组成的型腔内滑动;熔融的晶圆被升降部件一次性提升后,晶圆四周有伸缩板包围以至于不会溢出模具型腔;加压辊接触晶圆上表面后持续地向下旋转碾压晶圆,晶圆不断的被压缩,晶圆的高度不断减小,加压辊压在伸缩板上时,伸缩板向下移动,加压辊移开后,伸缩板又向上移动,继续包围着晶圆,保证了晶圆被一次性提升后,可持续不断地被碾压,调高了晶圆的加工效率。
所述伸缩板一端设置成球头;所述伸缩板球头端内部设置圆柱形盲孔,圆柱形盲孔上方设置收口,盲孔底部下方设置通孔,通孔内通入压缩气体;所述圆柱形盲孔内设有空心球;所述空心球下方设有弹簧;所述空心球能够在圆柱形盲孔内滑动,但空心球被收口阻挡在圆柱形盲孔内;所述空心球上方一侧设有弧形弹片;所述弧形弹片固定连接在伸缩板端头;加压辊接触晶圆上表面时,加压辊挤压弧形弹片,弧形弹片变形后挤压空心球,空心球向下移动,伸缩板内的压缩气体从空心球与收口之间的间隙流出,伸缩板向下移动;加压辊移开后,空心球在弹簧力的作用下堵住收口,压缩空气推动伸缩板向上移动。
所述升降部件靠近伸缩板一侧的表面设置一号滑槽和二号滑槽;所述一号滑槽在二号滑槽上方,一号滑槽内设有海绵块;所述海绵块一端与伸缩板侧壁接触,海绵块另一端设有弹簧;所述二号滑槽内设有毛刷板;所述毛刷板的毛刷面与伸缩板接触,毛刷板的非毛刷面设有弹簧;伸缩板上、下移动时,毛刷板和海绵对靠近模具型腔一侧的伸缩板侧壁进行清理;海绵块和毛刷板一侧的弹簧使海绵与毛刷能紧密的与伸缩板侧壁接触,保证了有效的清理;伸缩板向上移动,一号滑槽内的海绵对毛刷刷过的伸缩板侧壁进行再次清理,进一步保证伸缩板侧壁的清洁。
所述一号支架两端面固定连接副辊支架内侧壁;所述副辊支架为圆环形,副辊支架内侧壁转动安装两个副压辊;所述副压辊的圆柱面上设置齿形槽,副压辊的碾压平面高于加压辊的碾压平面,保证副压辊碾压后加压辊可以再进行整平;所述副压辊受电机驱动旋转;副压辊对晶圆上表面碾压时,电机带动副压辊转动,副压辊圆柱面上的齿形会把接触到的晶圆往后推动,避免了在碾压的过程中把晶圆的材料往碾压方向推撵的情况,进一步使碾压后晶圆的密度均匀。
本发明的有益效果如下:
1.本发明所述的一种太阳能电池制造工艺,该工艺中用到的挤压成型机通过电缸带动有电机驱动的加压辊,实现了晶圆在碾压的过程中不会出现材料堆积的情况,保证了碾压后的晶圆的密度均匀;同时加压辊也在电缸的带动下持续向下移动,进而实现了连续不断的对晶圆进行碾压。
2.本发明所述的一种太阳能电池制造工艺,该工艺中用到的挤压成型机通过在模具型腔侧壁外围设置伸缩板,实现了熔融的晶圆被升降部件一次性提升后,可持续不断地被碾压,调高了晶圆的加工效率。
3.本发明所述的一种太阳能电池制造工艺,该工艺中用到的挤压成型机通过在升降部件靠近伸缩板一侧的表面设置海绵和毛刷,实现了伸缩板上、下移动时,毛刷板和海绵对靠近模具型腔一侧的伸缩板侧壁进行清理。
4.本发明所述的一种太阳能电池制造工艺,该工艺中用到的挤压成型机通过设置两个副压辊,实现了在碾压的过程中不会出现把晶圆的材料往碾压方向推撵的情况,进一步使碾压后晶圆的密度均匀。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的工艺流程图;
图2是本发明中的挤压成型机的主视图;
图3是图2中A-A处的剖视图;
图4是图2中B处的放大视图;
图5是本发明中加压装置的结构示意图;
图中:上安装板1、电缸2、一号电机3、加压装置4、加压辊41、一号支架42、副辊支架43、副压辊44、模具5、伸缩板51、空心球511、弧形弹片512、模具架6、升降部件7、海绵块71、毛刷板72、驱动器8、加热器9。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施方式,进一步阐述本发明。
如图1至图5所示,本发明所述的一种太阳能电池制造工艺,该工艺包括如下步骤:
步骤一:把晶圆原料放入区熔炉中熔化后制造出单晶硅胚料;
步骤二:将步骤一中的坯料送入挤压成型机中,加工成所需形状的晶圆;
步骤三:将步骤二中的晶圆放入药液中对晶圆表面进行腐蚀;
步骤四:对步骤三中的晶圆放入掺杂设备中进行扩散处理,从而在晶圆的单侧形成pn接合面;
步骤五:在步骤四中的晶圆两面安装电极;
步骤六:在步骤五的晶圆的受光表面粘附防反射膜;
步骤二中的挤压成型机,包括上安装板1、电缸2、一号电机3、加压装置4、模具5、模具架6、升降部件7、驱动器8、加热器9,所述上安装板1下表面固定连接电缸2底座;所述电缸2缸杆端头固定连接一号电机3非输出端;所述一号电机3的转轴端头固定连接加压装置4;所述加压装置4包括加压辊41、一号支架42;所述一号电机3的转轴端头固定连接一号支架42中部上方;所述一号支架42下方转动安装加压辊41;所述加压辊41下方设有模具5;所述模具5下方固定连接模具架6立板上端;所述模具架6立板下端固定连接模具架6底板上表面;所述模具架6中部上方固定连接驱动器8下端;所述驱动器8上方设有升降部件7,驱动器8控制升降部件7的上下移动;所述升降部件7在模具5型腔内滑动;所述模具5内设有加热器9;所述加热器9用于给型腔内的晶圆进行加热;当熔融的晶圆填充于模具5型腔时,驱动器8控制升降部件7提升晶圆,加热器9对晶圆进行加热;一号电机3转动带动加压装置4转动,电缸2带动一号电机3、加压装置4向下移动,当加压装置4上的加压辊41接触到晶圆上表面时,加压辊41对晶圆进行旋转碾压,旋转碾压使得晶圆在碾压的过程中不会出现材料堆积的情况,保证了碾压后的晶圆的密度均匀;碾压的同时加压辊41也在电缸2的带动下持续向下移动,实现了连续不断的对晶圆进行碾压。
作为本发明的一种实施方案,所述模具5型腔侧壁外围设置矩形槽;所述矩形槽内滑动安装伸缩板51;所述伸缩板51侧壁组合成了模具5型腔的侧壁,伸缩板51能够实现上下伸缩;所述升降部件7在伸缩板51侧壁组成的型腔内滑动;熔融的晶圆被升降部件7一次性提升后,晶圆四周有伸缩板51包围以至于不会溢出模具5型腔;加压辊41接触晶圆上表面后持续地向下旋转碾压晶圆,晶圆不断的被压缩,晶圆的高度不断减小,加压辊41压在伸缩板51上时,伸缩板51向下移动,加压辊41移开后,伸缩板51又向上移动,继续包围着晶圆,保证了晶圆被一次性提升后,能够持续不断地被碾压,调高了晶圆的加工效率。
作为本发明的一种实施方案,所述伸缩板51一端设置成球头;所述伸缩板51球头端内部设置圆柱形盲孔,圆柱形盲孔上方设置收口,盲孔底部下方设置通孔,通孔内通入压缩气体;所述圆柱形盲孔内设有空心球511;所述空心球511下方设有弹簧;所述空心球511能够在圆柱形盲孔内滑动,但空心球511被收口阻挡在圆柱形盲孔内;所述空心球511上方一侧设有弧形弹片512;所述弧形弹片512固定连接在伸缩板51端头;加压辊41接触晶圆上表面时,加压辊41挤压弧形弹片512,弧形弹片512变形后挤压空心球511,空心球511向下移动,伸缩板51内的压缩气体从空心球511与收口之间的间隙流出,伸缩板51向下移动;加压辊41移开后,空心球511在弹簧力的作用下堵住收口,压缩空气推动伸缩板51向上移动。
作为本发明的一种实施方案,所述升降部件7靠近伸缩板51一侧的表面设置一号滑槽和二号滑槽;所述一号滑槽在二号滑槽上方,一号滑槽内设有海绵块71;所述海绵块71一端与伸缩板51侧壁接触,海绵块71另一端设有弹簧;所述二号滑槽内设有毛刷板72;所述毛刷板72的毛刷面与伸缩板51接触,毛刷板72的非毛刷面设有弹簧;伸缩板51上、下移动时,毛刷板72和海绵对靠近模具5型腔一侧的伸缩板51侧壁进行清理;海绵块71和毛刷板72一侧的弹簧使海绵与毛刷能紧密的与伸缩板51侧壁接触,保证了有效的清理;伸缩板51向上移动,一号滑槽内的海绵对毛刷刷过的伸缩板51侧壁进行再次清理,进一步保证伸缩板51侧壁的清洁。
作为本发明的一种实施方案,所述一号支架42两端面固定连接副辊支架43内侧壁;所述副辊支架43为圆环形,副辊支架43内侧壁转动安装两个副压辊44;所述副压辊44的圆柱面上设置齿形槽,副压辊44的碾压平面高于加压辊41的碾压平面,保证副压辊44碾压后加压辊41可以再进行整平;所述副压辊44受电机驱动旋转;副压辊44对晶圆上表面碾压时,电机带动副压辊44转动,副压辊44圆柱面上的齿形会把接触到的晶圆往后推动,避免了在碾压的过程中把晶圆的材料往碾压方向推撵的情况,进一步使碾压后晶圆的密度均匀。
工作时,当熔融的晶圆填充于模具5型腔时,驱动器8控制升降部件7提升晶圆,加热器9对晶圆进行加热;熔融的晶圆被升降部件7一次性提升后,晶圆四周有伸缩板51包围以至于不会溢出模具5型腔;一号电机3转动带动加压装置4转动,电缸2带动一号电机3、加压装置4向下移动,当加压装置4上的加压辊41接触到晶圆上表面时,加压辊41对晶圆进行旋转碾压,旋转碾压使得晶圆在碾压的过程中不会出现材料堆积的情况,保证了碾压后的晶圆的密度均匀;碾压的同时加压辊41也在电缸2的带动下持续向下移动,实现了连续不断的对晶圆进行碾压;副压辊44对晶圆上表面碾压时,电机带动副压辊44转动,副压辊44圆柱面上的齿形会把接触到的晶圆往后推动,避免了在碾压的过程中把晶圆的材料往碾压方向推撵的情况,进一步使碾压后晶圆的密度均匀;加压辊41接触晶圆上表面后持续地向下旋转碾压晶圆,晶圆不断的被压缩,晶圆的高度不断减小,加压辊41挤压弧形弹片512,弧形弹片512变形后挤压空心球511,空心球511向下移动,伸缩板51内的压缩气体从空心球511与收口之间的间隙流出,伸缩板51向下移动;加压辊41移开后,空心球511在弹簧力的作用下堵住收口,压缩空气推动伸缩板51向上移动,继续包围着晶圆,保证了晶圆被一次性提升后,可持续不断地被碾压,调高了晶圆的加工效率;伸缩板51上、下移动时,毛刷板72和海绵对靠近模具5型腔一侧的伸缩板51侧壁进行清理;海绵块71和毛刷板72一侧的弹簧使海绵与毛刷能紧密的与伸缩板51侧壁接触,保证了有效的清理;伸缩板51向上移动,一号滑槽内的海绵对毛刷刷过的伸缩板51侧壁进行再次清理,进一步保证伸缩板51侧壁的清洁。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种太阳能电池制造工艺,其特征在于:该工艺包括如下步骤:
步骤一:把晶圆原料放入区熔炉中熔化后制造出单晶硅胚料;
步骤二:将步骤一中的坯料送入挤压成型机中,加工成所需形状的晶圆;
步骤三:将步骤二中的晶圆放入药液中对晶圆表面进行腐蚀;
步骤四:对步骤三中的晶圆放入掺杂设备中进行扩散处理,从而在晶圆的单侧形成pn接合面;
步骤五:在步骤四中的晶圆两面安装电极;
步骤六:在步骤五的晶圆的受光表面粘附防反射膜;
步骤二中的挤压成型机,包括上安装板(1)、电缸(2)、一号电机(3)、加压装置(4)、模具(5)、模具架(6)、升降部件(7)、驱动器(8)、加热器(9),所述上安装板(1)下表面固定连接电缸(2)底座;所述电缸(2)缸杆端头固定连接一号电机(3)非输出端;所述一号电机(3)的转轴端头固定连接加压装置(4);所述加压装置(4)包括加压辊(41)、一号支架(42);所述一号电机(3)的转轴端头固定连接一号支架(42)中部上方;所述一号支架(42)下方转动安装加压辊(41);所述加压辊(41)下方设有模具(5);所述模具(5)下方固定连接模具架(6)立板上端;所述模具架(6)立板下端固定连接模具架(6)底板上表面;所述模具架(6)中部上方固定连接驱动器(8)下端;所述驱动器(8)上方设有升降部件(7),驱动器(8)控制升降部件(7)的上下移动;所述升降部件(7)在模具(5)型腔内滑动;所述模具(5)内设有加热器(9);所述加热器(9)用于给型腔内的晶圆进行加热;
所述模具(5)型腔侧壁外围设置矩形槽;所述矩形槽内滑动安装伸缩板(51);所述伸缩板(51)侧壁组合成了模具(5)型腔的侧壁,伸缩板(51)能够上下伸缩;所述升降部件(7)在伸缩板(51)侧壁组成的型腔内滑动;
所述伸缩板(51)一端设置成球头;所述伸缩板(51)球头端内部设置圆柱形盲孔,圆柱形盲孔上方设置收口,盲孔底部下方设置通孔;所述圆柱形盲孔内设有空心球(511);所述空心球(511)下方设有弹簧;所述空心球(511)上方一侧设有弧形弹片(512);所述弧形弹片(512)固定连接在伸缩板(51)端头。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池制造工艺,其特征在于:所述升降部件(7)靠近伸缩板(51)一侧的表面设置一号滑槽和二号滑槽;所述一号滑槽在二号滑槽上方,一号滑槽内设有海绵块(71);所述海绵块(71)一端与伸缩板(51)侧壁接触,海绵块(71)另一端设有弹簧;所述二号滑槽内设有毛刷板(72);所述毛刷板(72)的毛刷面与伸缩板(51)接触,毛刷板(72)的非毛刷面设有弹簧。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能电池制造工艺,其特征在于:所述一号支架(42)两端面固定连接副辊支架(43)内侧壁;所述副辊支架(43)为圆环形,副辊支架(43)内侧壁转动安装两个副压辊(44);所述副压辊(44)的圆柱面上设置齿形槽,副压辊(44)的碾压平面高于加压辊(41)的碾压平面,保证副压辊(44)碾压后加压辊(41)可以再进行整平;所述副压辊(44)受电机驱动旋转。
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