CN108831960A - 一种新型单晶硅制绒槽及其制绒方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型单晶硅制绒槽，包括制绒槽，所述制绒槽内设置有制绒液，所述制绒槽连通有补液槽，所述补液槽可将制绒槽的部分制绒液用抽水泵抽到补液槽中，再添加氢氧化钙粉末；所述补液槽与制绒槽之间固定连接有补液管和排水管，所述补液管中固定设置有补液泵和过滤器，所述排水管中固定设置有抽水泵。一种制绒方法，包括以下步骤：S1、制绒；S2、补液；S3、清理和循环。本发明利用Ca(OH)2溶液中的Ca2+与单晶制绒液中生成的SiO3 2‑离子反应生成沉淀CaSiO3，从而达到降低SiO3 2‑离子，增加制绒液的使用次数的目的，从而不再需要更换制绒液，可以减少碱液的排放，降低了外围的处理污水的压力，达到减少对环境污染的效果，非常值得推广。
Description
技术领域
本发明涉及单晶硅制绒技术领域，具体为一种新型单晶硅制绒槽及其制绒方法。
背景技术
单晶制绒中需要使用大量的NaOH或者KOH溶液，而且随着使用时间的增加就会产生大量的SiO3 2-，而Na2SiO3或者K2SiO3溶液都是很粘稠的溶液，容易溶解速度比较慢，所以容易富集在硅片表面，造成绒面比较花，从而影响电池的电性能以及外观。
现在的制绒工序都是在利用热强碱在反应槽内反应，生成硅酸盐：
Si+2OH-+H2O＝SiO3 2-+2H2↑，反应生成的硅酸盐粘度比较高，所以会富集在硅片的表面，影响热碱与硅片之间的充分反应，从而在硅片表面出现制绒不彻底的区域，在制绒工序中化学品耗费量最大的就是制绒反应槽，配液时会用到大量的NaOH或者KOH溶液，以及IPA，现在几乎所有的单晶制绒都在使用制绒添加剂，帮助形成均匀的单晶金字塔绒面。
现在的制绒工序的缺点是：每个班次(12小时)都会更换一次制绒溶液，重新配制制绒反应液，在此过程中一方面需要耽误生产时间(排液，补液，升温)大约1个小时左右，另一方面需要花费大量化学品包括：1～3％的强碱、3～10％的IPA、1％左右的制绒添加剂，而且还没有计算加入纯水以及升温的成本，还有一个方面，每次排出的废液都需要外围设备的处理，这本身也是对污水处理的巨大负担。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型单晶硅制绒槽及其制绒方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种新型单晶硅制绒槽，包括制绒槽，所述制绒槽内设置有制绒液，所述制绒槽一侧设置有补液槽，所述补液槽中设置有补液，所述补液槽(3)中还设置有氢氧化钙粉末。
所述补液槽与制绒槽之间固定连接有补液管和排水管，所述补液管中固定设置有补液泵和过滤器，所述排水管中固定设置有抽水泵。
优选的，所述补液管设置有不少于两根，且每根补液管中的过滤器设置于靠近补液槽一侧。
优选的，所述补液槽底部开设有沉淀槽。
一种制绒方法，使用所述新型单晶硅制绒槽进行制绒，包括以下步骤：
S1、制绒：在制绒槽中加入制绒液，在补液槽中加入补液，并将硅片与花篮一起放入制绒槽内进行制绒反应，制绒完成后将硅片和花篮取出，重新放入新的待制绒硅片；
S2、补液：制绒一定时间后，同时打开补液泵和抽水泵，补液泵将补液传输至制绒槽内，抽水泵将制绒液传输至补液槽内，并且同步向补液槽内加入氢氧化钙粉末；
S3、清理和循环：每次补液后将补液槽内产生的沉淀进行打捞清理，并且每隔一段时间进行一次补液。
优选的，所述制绒液和补液均为NaOH或KOH、IPA、制绒添加剂以及去离子水的混合溶液。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明可以增加制绒液的使用次数，节约多次配液的成本；
2、本发明在通常换液需要1～2小时的情况下降低了初配液的次数，就减少了每个班次换液的时间，包括排液、配液以及等待升温对正常生产的影响，进而增加了每个班次的产量；
3、本发明中使用两个槽体的设计，所以正常的制绒生产与补液中去除SiO3 2离子的反应是分开，同步进行的，所以添加补液并不会影响正常的制绒生产；
4、本发明中对原有的单晶制绒设备的改造很小，只需在原有槽体上加排水管跟补液管，而添加的设备可以在制绒设备的附近即可，补液槽可以进行改造和监控，一方面为未来对Ca(OH)2溶液替换SiO3 2离子技术的改造提供便利，另一方面也可以对补液槽的反应程度加大监控。
本发明利用Ca(OH)2溶液中的Ca2+与单晶制绒液中生成的SiO3 2-离子反应生成沉淀CaSiO3，从而达到降低SiO3 2-离子，增加制绒液的使用次数的目的，从而不再需要更换制绒液，可以减少碱液的排放，降低了外围的处理污水的压力，达到减少对环境污染的效果，非常值得推广。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图中：1制绒槽、2制绒液、3补液槽、4补液、5补液管、6排水管、7补液泵、8过滤器、9抽水泵、10花篮、11硅片、12沉淀槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
一种新型单晶硅制绒槽，包括制绒槽1，制绒槽1内设置有制绒液2，制绒槽1一侧设置有补液槽3，补液槽3中设置有补液4,补液槽3中还根据配比添加氢氧化钙粉末；
补液槽3与制绒槽1之间固定连接有补液管5和排水管6，补液管5中固定设置有补液泵7和过滤器8，排水管6中固定设置有抽水泵9。
如说明书附图1所示，在制绒槽1内仍然使用常规的制绒工艺，发生的化学反应方程式如下：
Si+2OH-+H2O＝SiO3 2-+2H2↑
在制绒槽1反应一段时间生成大量的硅酸根溶液之后，用抽水泵9将制绒液2抽一部分到补液槽3中，在补液槽3的补液4中加入Ca(OH)2粉末，形成Ca(OH)2溶液，从而就会生成CaSiO3沉淀，从而达到降低SiO3 2-离子的目的，发生的化学反应方程式如下：
SiO3 2-+Ca2+＝CaSiO3↓
再将补液槽3中的补液4经过补液泵7，抽入制绒槽1中，而且在补液泵7的补液管5中需要加入过滤器8，在本实施例中，过滤器8选用山东北华环保股份有限公司的ZCL-2型全自动精密管式反冲洗过滤器，可以有效的防止CaSiO3沉淀进入制绒槽1中，影响制绒液2的反应。
在不断的反应过程中，由于硅片11被浸湿携带，仍然会有少量的制绒液2的损耗，所以反应中需要监控强碱液的量，适量添加，也会根据制绒的效果来少量添加NaOH、IPA和制绒添加剂的量。
补液槽3内是利用Ca(OH)2溶液中的Ca2+与单晶制绒液2中生成的SiO3 2-离子反应生成沉淀CaSiO3，从而达到降低SiO3 2-离子，增加制绒液2的使用次数的目的。
本发明是将正常使用的制绒槽1与发生Ca2+与SiO3 2-离子反应的补液槽3分开的设计，目的是为了减少添加物Ca(OH)2溶液对制绒的影响，还有生成的CaSiO3沉淀的影响，另外制绒反应是在制绒槽1，而Ca2+与SiO3 2-离子反应发生在补液槽3，对正常的制绒生产没有影响。
补液槽3反应完毕后就可以将补液4慢慢用补液泵7充入制绒槽1中，但是需要过滤器8，将少量的CaSiO3沉淀滤出，所述补液管5设置有不少于两根，当需要对其中一根补液管5内的过滤器8进行更换时，另一根补液管5还可以完成工作，不会影响正常制绒反应，且每根补液管5中的过滤器8设置于靠近补液槽3一侧，另外在过滤沉淀方面，过滤器8设置于靠近补液槽3一侧，可以保护补液泵7不会被CaSiO3沉淀所损坏，而且在补液槽3底部开设有沉淀槽12，可以有效的增大槽体面积，达到自然沉淀的效果，从而减少过滤器8的使用量。
本发明可以将生成的SiO3 2离子更换掉，又因为IPA和制绒添加剂是不参加反应的催化作用的溶剂，所以基本上不需要整体换液，只是由于制绒过程中会少量沾液的损耗，以及溶液可能出现挥发的情况，只需要少量添加IPA跟制绒添加剂，相比整体换液可以节约大量成本。
由于不需要更换制绒液2，可以减少碱液的排放，降低了外围的处理污水的压力，达到减少对环境污染的效果，反应生成的最多的污染物是CaSiO3，为常见的不溶解的无毒盐类，方便处理。
一种制绒方法，使用新型单晶硅制绒槽进行制绒，包括以下步骤：
S1、制绒：在制绒槽1中加入制绒液2，在补液槽3中加入补液4，并将硅片11与花篮12一起放入制绒槽1内进行制绒反应，制绒完成后将硅片11和花篮12取出，重新放入新的待制绒硅片11；
S2、补液：制绒一定时间后，同时打开补液泵7和抽水泵9，补液泵7将补液4传输至制绒槽1内，抽水泵9将制绒液2传输至补液槽3内，并且同步向补液槽3内加入氢氧化钙粉末；
S3、清理和循环：每次补液后将补液槽3内产生的沉淀进行打捞清理，并且每隔一段时间进行一次补液。
在本实施例中，采用上述的制绒方法，对硅片11进行如下步骤的试验：
取一组P型硅片11
步骤1)去损伤层，用NaOH溶液清洗硅片表面的污渍；
步骤2)去离子水漂洗；
步骤3)制绒：制绒槽1使用新型单晶制绒槽设计，制绒槽1体积与常规的制绒槽1体积一致，溶液的配比为6L浓度为39％的NaOH溶液、7L的IPA、1L的制绒添加剂以及146L的去离子水，补液槽3体积为制绒槽1的一半，初始配比与制绒槽1溶液一致，但是量减半：即3L浓度为39％的NaOH溶液、3.5L的IPA、0.5L的制绒添加剂以及73L的去离子水，制绒浸泡时间为20min，补液的频次为6小时更换一次，补液时，在补液槽3内加入3.96Kg Ca(OH)2粉末，制绒温度为80℃，每一次补液的时间控制在2小时，通过对补液泵7以及抽水泵9的设置，控制制绒槽1的进液和出液都是333ml/min。
步骤4)去离子水漂洗；
步骤5)进行酸洗；
步骤6)去离子水漂洗；
步骤7)进行酸洗；
步骤8)去离子水漂洗；
步骤9)进行酸洗；
步骤10)去离子水漂洗；
制绒后的硅片11，再经过常规单晶硅工艺进行扩散、湿法刻蚀、镀膜、丝网印刷、烧结，成为太阳能电池。
上述实施例中，制绒液2和补液4均采用NaOH进行配比，可以实现很好的制绒效果，但是当采用KOH进行配比时，也可以很好的完成制绒。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种新型单晶硅制绒槽，包括制绒槽(1)，所述制绒槽(1)内设置有制绒液(2)，其特征在于：所述制绒槽(1)一侧设置有补液槽(3)，所述补液槽(3)中设置有补液(4),所述补液槽(3)中还设置有氢氧化钙粉末；
所述补液槽(3)与制绒槽(1)之间固定连接有补液管(5)和排水管(6)，所述补液管(5)中固定设置有补液泵(7)和过滤器(8)，所述排水管(6)中固定设置有抽水泵(9)。
2.根据权利要求1所述的一种新型单晶制绒槽，其特征在于：所述补液管(5)设置有不少于两根，且每根补液管(5)中的过滤器(8)设置于靠近补液槽(3)一侧。
3.根据权利要求1所述的一种新型单晶制绒槽，其特征在于：所述补液槽(3)底部开设有沉淀槽(12)。
4.一种制绒方法，其特征在于，使用权利要求1-3任意一项所述新型单晶硅制绒槽进行制绒,包括以下步骤：
S1、制绒：在制绒槽(1)中加入制绒液(2)，在补液槽(3)中加入补液(4)，并将硅片(11)与花篮(12)一起放入制绒槽(1)内进行制绒反应，制绒完成后将硅片(11)和花篮(12)取出，重新放入新的待制绒硅片(11)；
S2、补液：制绒一定时间后，同时打开补液泵(7)和抽水泵(9)，补液泵(7)将补液(4)传输至制绒槽(1)内，抽水泵(9)将制绒液(2)传输至补液槽(3)内，并且同步向补液槽(3)内加入氢氧化钙粉末；
S3、清理和循环：每次补液后将补液槽(3)内产生的沉淀进行打捞清理，并且每隔一段时间进行一次补液。
5.根据权利要求4所述的一种制绒方法，其特征在于：所述制绒液(2)和补液(4)均为NaOH或KOH、IPA、制绒添加剂以及去离子水的混合溶液。
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