CN110387584A - 一种大尺寸叠瓦电池制绒装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种大尺寸叠瓦电池制绒装置，在所述制绒组槽内侧壁均设有置于所述制绒组槽宽度方向上对称设置的第一加热部和置于所述制绒组槽长度方向上对称设置的第二加热部，所述第一加热部与所述第二加热部结构相同，均包括用于安装加热器的安装架和用于固定所述安装架的固定组件，所述固定组件与所述安装架为可拆卸连接。本发明还提供一种大尺寸叠瓦电池制绒装置的控制方法。本发明设计的制绒装置，尤其适用于大尺寸硅片的制绒，不仅可保证各处理槽的温度均匀，而且还可改善硅片绒面的微结构，减小电池片中间部位与四边反射率和绒面大小的差异，降低硅片反射率，提升电池转换效率，保证电池组件质量，降低生产成本。

Description

一种大尺寸叠瓦电池制绒装置及其控制方法

技术领域

本发明属于硅片制绒清洗机所用配件技术领域，尤其是涉及一种大尺寸叠瓦电池制绒装置及其控制方法。

背景技术

太阳能光伏电池硅片的制绒就是利用碱腐蚀去除硅片表面的机械损伤层，并形成金字塔状的绒面。制绒效果的好坏离不开加热器，加热器的主要作用是为各制绒槽的液体提供热量，使制绒液体在一定温度下对硅片的制绒效果达到最佳并保证硅片制绒所需的温度梯度，维持制绒槽中液体温度的稳定，保证电池各部位的反射率和绒面的一致性。

目前叠瓦电池所用硅片的常规尺寸为156.75mm，制绒时仅需在各处理槽中的底部设置一加热器即可完成清洗所需加热温度。而随着光伏市场发展，现有的小尺寸硅片的有效面积小、电池转换率低，无法适应市场对太阳能电池组件降低生产成本的同时还需满足高功率与高转化率的要求。随着叠瓦电池硅片尺寸的增大导致制绒槽所用的硅片的被制绒的面积也增大，其需要的加热器也随着增大。然而在大尺寸硅片在制绒过程中，尤其是在粗抛槽、预处理槽、制绒槽和后清洗槽中，若仅在底部设置加热器，槽体周围没有设置加热器，随着温度的不断升高，导致槽体中底部温度较高、中部及上部的温度较低，致使各槽体中的液体受热不均匀，硅片中间与四边的反射率和绒面大小差异较大，导致硅片的转换效率低，组件功率低，严重影响产品质量。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种大尺寸叠瓦电池制绒装置及其控制方法，尤其是适用于尺寸为160-260mm的方形硅片的制绒，不仅可保证各处理槽的温度均匀，而且还可改善硅片绒面的微结构，减小电池片中间部位与四边反射率和绒面大小的差异，降低硅片的反射率，提升电池转换效率，保证电池组件的质量，降低生产成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种大尺寸叠瓦电池制绒装置，在所述制绒组槽内侧壁均设有置于所述制绒组槽宽度方向上对称设置的第一加热部和置于所述制绒组槽长度方向上对称设置的第二加热部，所述第一加热部与所述第二加热部结构相同，均包括用于安装加热器的安装架和用于固定所述安装架的固定组件，所述固定组件与所述安装架为可拆卸连接。

进一步的，所述安装架内嵌于所述固定组件内，所述固定组件与所述安装架均竖直设置在所述制绒组槽内且与所述制绒组槽侧壁并行设置。

进一步的，所述固定组件包括对称设置在所述安装架两端的固定架，所述固定架横截面为L型结构，所述固定架一侧与所述制绒组槽内壁连接，另一侧朝所述安装架方向悬空设置。

进一步的，在所述固定架靠近所述制绒组槽内壁一侧面设有若干错位设置的第一通孔。

进一步的，所述安装架包括横截面为U型结构的架体，在所述架体三侧面上均设有若干错位设置的第二通孔，所述第二通孔不大于所述第一通孔；所述加热器竖直并排设置在所述架体内侧宽度方向上。

进一步的，在所述架体内侧宽度方向设有若干并行设置的隔板，所述隔板至少设有一列第三通孔，所述加热器被所述隔板分割为三个加热区。

进一步的，在所述架体内侧还设有若干并排设置的横架，所述加热器贯穿所述横架并固定在所述架体上。

进一步的，所述制绒组槽依次包括粗抛槽、预处理槽、制绒槽和后清洗槽，在所述粗抛槽、所述预处理槽、所述制绒槽和所述后清洗槽中均设有温度传感器，所述温度传感器用于控制所述粗抛槽、所述预处理槽、所述制绒槽和所述后清洗槽的温度。

进一步的，还包括若干控制器，分别为第一控制器、第二控制器、第三控制器、第四控制器和总控制器，所述第一控制器、所述第二控制器、所述第三控制器和所述第四控制器的输入端分别与所述粗抛槽、所述预处理槽、所述制绒槽和所述后清洗槽中的所述第一加热部和所述第二加热部连接；所述第一控制器、所述第二控制器、所述第三控制器和所述第四控制器的输出端与所述总控制器连接。

一种大尺寸叠瓦电池制绒装置的控制方法，采用如上所述的制绒装置，步骤包括：

S1：在所述粗抛槽中，通过所述温度传感器测试出所述粗抛槽中的温度，并通过所述第一控制器分别控制所述粗抛槽中所述第一加热部和所述第二加热部，以使所述粗抛槽中的温度保持在60-90℃；

S2：在所述预处理槽中，通过所述温度传感器测试出所述预处理槽中的温度，并通过所述第二控制器分别控制所述预处理槽中的所述第一加热部和所述第二加热部，以使所述预处理槽中的温度保持在50-80℃；

S3：在所述制绒槽中，通过所述温度传感器测试出所述制绒槽中的温度，并通过所述第三控制器分别控制所述制绒槽中所述第一加热部和所述第二加热部，以使所述制绒槽中的温度保持在70-90℃；

S4：在所述清洗槽中，通过所述温度传感器测试出所述清洗槽中的温度，并通过所述第四控制器分别控制所述清洗槽中所述第一加热部和所述第二加热部，以使所述清洗槽中的温度保持在50-80℃。

采用本发明设计的制绒装置，尤其是适用于尺寸为160-260mm的方形硅片的制绒，改善硅片绒面的微结构，减小电池片中间部位与四边反射率和绒面大小的差异，降低硅片的反射率，提升电池转换效率，保证电池组件的质量，降低生产成本。

附图说明

图1是本发明一实施例的一种大尺寸叠瓦电池制绒组槽的结构示意图；

图2是本发明一实施例的粗抛槽中加热器的俯视图；

图3是本发明一实施例的固定架的立体图；

图4是本发明一实施例的安装架的正视图；

图5是本发明一实施例的安装架的俯视图；

图6是本发明一实施例的隔板的俯视图；

图7是本发明一实施例的制绒组槽控制的原理图。

图中：

10、粗抛槽 20、预处理槽 30、制绒槽

40、后清洗槽 50、硅片 60、加热器

61、底加热部 62、第一加热部 621、固定架

6211、架体 6212、第一通孔 622、安装架

6221、架体 6222、隔板 6223、横架

6224、第二通孔 6225、第三通孔 63、第二加热部

70、加热器 71、底部加热部 72、第一加热部

73、第二加热部 80、加热器 81、底部加热部

82、第一加热部 83、第二加热部 90、加热器

91、底加热部 92、第一加热部 93、第二加热部

100、控制器 101、第一控制器 102、第二控制器

103、第三控制器 104、第四控制器 105、总控制器

110、温度传感器 111、温度传感器 112、温度传感器

113、温度传感器 114、温度传感器

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

本发明一实施例提出一种大尺寸叠瓦电池制绒装置，如图1所示，本申请是对尺寸为160-260mm的方形硅片50进行制绒，制绒组槽依次包括粗抛槽10、预处理槽20、制绒槽30和后清洗槽40，其中，粗抛槽10的目的是去除硅片50上的切割损伤层，制备出平整的硅片表面；预处理槽20的目的是去除硅片50油污杂质等有机物；制绒槽30的目的是制备绒面；后清洗槽40的目的是去除制绒后硅片上残留的添加剂和有机物等。在制绒过程中，各制绒组槽中每次至少放置一个片篮筐的硅片50，每个片篮筐放置50-150个数量的硅片50，一次可存放100-500片的数量不等，放置片篮筐的数量及硅片50的数量可根据实际生产所用的制绒组槽的大小而定，在本实施例中，不做具体限制，但都在本申请保护的范围内。粗抛槽10、预处理槽20、制绒槽30和后清洗槽40的结构都相同，且在粗抛槽10、预处理槽20、制绒槽30和后清洗槽40的底部分别设有底加热部61、底加热部71、底加热部81和底加热部91。相应地在粗抛槽10、预处理槽20、制绒槽30和后清洗槽40的内侧壁均分别设有设置在这四个制绒组槽的宽度方向上且对称设置的第一加热部和设置在制绒组槽的长度方向上的第二加热部，第一加热部与第二加热部结构相同，均包括用于安装加热器的安装架和用于固定所述安装架的固定组件，所述固定组件与所述安装架为可拆卸连接。且所述安装架内嵌于所述固定组件内，所述固定组件与所述安装架均竖直设置在所述制绒组槽内且与所述制绒组槽侧壁并行设置。

具体地，以粗抛槽10为例，如图2所示，粗抛槽10的底部设有底部加热部61，宽度方向的两侧设有第一加热部62，长度方向的两侧设有第二加热部63，且第一加热部62的结构与第二加热部63的结构相同，相应地，第一加热部62的宽度与粗抛槽10的宽度方向相适配，第二加热部63的宽度与粗抛槽10的长度方向相适配。

如图3所示，第一加热部62包括两个固定架621和一个安装架622，固定架621对称设置在安装架622两端。其中，固定架621的横截面为L型结构的架体6211，架体6211的较宽边的一侧与粗抛槽10的内壁固定连接，较窄边的另一侧朝安装架622的方向悬空设置。架体6211的下端面固定安装在粗抛槽10的底面，如图1所示。两侧对称设置的固定架621与粗抛槽10的内壁可形成一个横截面为单面半开口的“口”字型结构，便于安装架622和加热器623一体内嵌在该“口”字型结构中。在固定架621靠近粗抛槽10内壁一侧的较宽边的一面设有若干错位设置的第一通孔6212，用于粗抛液的溢流。

如图4-5所示，安装架622包括横截面为U型结构的架体6221，在架体6221的三个侧面上均设有若干错位设置的第二通孔6224，第二通孔6224不大于第一通孔6212，防止去除掉的切割损伤层进入安装架622中，损伤加热器623，影响加热效果；第二通孔6224的设置还有利于加热器623的散热和整个粗抛槽10中水的循环。同时，架体6221上均匀密排错位设置的第二通孔6224的结构，可防止加热器623周围局部温度过高造成溶液温度分布不均匀，亦可作为均流隔板保证溶液循环流动的效果，使得溶液经过均流隔板后的均匀性大大加强，制绒组槽内的各处的温度的偏差较小，不会超过±0.5℃，更有利于硅片50损伤层及油污杂质的去除，使其表面更好地制备绒面，也有利于去除制绒后硅片50上残留的添加剂和有机物。在本实施例中，加热器623竖直并排设置在架体6221的内侧宽度方向上，其中，加热器623由若干并排设置的加热丝组成。当然，加热器623亦可以选择采用不锈钢材料的立式加热管，均可满足加热的要求。

进一步的，在架体6221的内侧宽度方向设有若干竖直并行设置的隔板6222，如图6所示，隔板6222的纵向位置上至少设有一列第三通孔6225，加热器623被隔板6222分割为三个加热区，电源电压为380V，三个加热区的加热器为并联方式连接，最终形成一个Y型接法，这种Y型接法有助于降低绕组承受电压，降低绝缘等级，亦可降低启动电流。在架体6221发内侧还设有若干并排设置的横架6223，横架6223的两端固定在架体6221和隔板6222或相邻隔板6222之间，所有加热区的横架6223数量均相同且高度相一致。均在横架6223上设有若干通孔，每一个加热区中的加热器623的数量与横架6223上的通孔数量相同，且该通孔直径大于加热器623的外径，便于加热器623贯穿横架6223并固定在所述架体上。在架体6221的下端部还设有一个长的横架6223，不仅用于支撑架体6221和隔板6222，还可使加热器623的下端头贯穿。在本实施例中，固定架621和安装架622均是由一种常用的PVDF材料制成，不仅具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性、耐候性、耐射线辐射性能外，还具有压电性、介电性、热电性等特殊性能，适普性强且易于选材。

进一步的，图7所示为制绒组槽控制的原理图，本实施例中所述制绒组槽还包括若干控制器100，分别为第一控制器101、第二控制器102、第三控制器103、第四控制器104和总控制器105，粗抛槽10、预处理槽20、制绒槽30和后清洗槽40中的第一加热部和第二加热部分别与第一控制器101、第二控制器102、第三控制器103和第四控制器104的输入端连接；第一控制器101、第二控制器102、第三控制器103和第四控制器104的输出端与总控制器105连接。在本实施例中，控制器100选用型号为K200的可编程的控制器，适普性高。

进一步的，在所述制绒组槽内还设有温度传感器110，如图1所示，具体地，依次在粗抛槽10、预处理槽20、制绒槽30和后清洗槽40中分别设有温度传感器111、温度传感器112、温度传感器113和温度传感器114。在本实施例中，为保证各制绒组槽中药液反应的一致性，温控精度保证在±1℃，使各个制绒组槽种的化学反应更稳定和可控，实现有效控制溶液的反应速度，便于及时调整工艺温度；选用响应速度快、精度高的PT100铂电阻作为温度传感器110，测量精度为0.1℃，可实时监控制绒组槽内的溶液温度。温度传感器111、温度传感器112、温度传感器113和温度传感器114分别用于测量粗抛槽10、预处理槽20、制绒槽30和后清洗槽40的温度，并将温度数据传递给第一控制器101、第二控制器102、第三控制器103和第四控制器104。第一控制器101、第二控制器102、第三控制器103和第四控制器104分别与粗抛槽10、预处理槽20、制绒槽30和后清洗槽40中的第一加热部、第二加热部和底部加热部连接，可根据工艺需求调控加热板温度设定值，使槽体里温度更加均匀，进而保证各制绒组槽内的液体温度均匀，整体温度的稳定有利于硅片50制绒后的微结构更加均匀，进而可增加电池片对太阳光的吸收，降低电池片的反射率，提升电池电流密度，从而提高电池片的转换效率。

每个制绒组槽内均有两个第一加热部、两个第二加热部和一个底部加热部共同组成一个立体的五个加热器，各自独立地对各个制绒组槽进行分区控制加热，温度传感器对各个制绒组槽内的温度进行监控，且并可以及时将数据传递给各个制绒组槽的控制器，控制器可及时做出反馈，将数据反馈给总控制器105，总控制器105再根据提前设置好的程序进行处理，若温度出现波动较大或超出标注范围，将数据反馈给相应槽体的控制器，相应槽体控制器再控制第一加热部、第二加热部或底部加热部，调整加热器的功率，使槽体温度按照设计要求保持均匀。进而可保证槽体的底部温度、中部及上部的温度一致且稳定，致使各槽体中的液体受热均匀，使得硅片中间与四边的反射率和绒面大小差异较小，进而可提高电池片的转换效率，提高组件功率，保证产品质量。

一种大尺寸叠瓦电池制绒装置的控制方法，采用如上所述的制绒装置，步骤包括：

S1：在粗抛槽10中，通过温度传感器111测试出粗抛槽10中的温度，并通过第一控制器101分别控制粗抛槽10中的底部加热部61、第一加热部62和第二加热部63，以使粗抛槽10中的温度保持在60-90℃内，以去除硅片50上的切割损伤层，制备出平整的硅片表面。

S2：在预处理槽20中，通过温度传感器112测试出预处理槽20中的温度，并通过第二控制器102分别控制预处理槽20中的底部加热部71、第一加热部72和第二加热部73，以使预处理槽20中的温度保持在50-80℃，以去除硅片50油污杂质等有机物。

S3：在制绒槽30中，通过温度传感器113测试出制绒槽30中的温度，并通过第三控制器103分别控制制绒槽30中底部加热部81、第一加热部82和第二加热部83，以使制绒槽30中的温度保持在70-90℃，以制备出绒面。

S4：在后清洗槽40中，通过温度传感器114测试出后清洗槽40中的温度，并通过第四控制器104分别控制后清洗槽40中底部加热部91、第一加热部92和第二加热部93，以使后清洗槽40中的温度保持在50-80℃，以去除制绒后硅片50上残留的添加剂和有机物等。

采用本发明设计的制绒装置，尤其是适用于尺寸为160-260mm的方形硅片的制绒，不仅可保证各处理槽的温度均匀，而且还可改善硅片绒面的微结构，减小电池片中间部位与四边反射率和绒面大小的差异，降低硅片的反射率，提升电池转换效率，保证电池组件的质量，降低生产成本。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种大尺寸叠瓦电池制绒装置，其特征在于，在所述制绒组槽内侧壁均设有置于所述制绒组槽宽度方向上对称设置的第一加热部和置于所述制绒组槽长度方向上对称设置的第二加热部，所述第一加热部与所述第二加热部结构相同，均包括用于安装加热器的安装架和用于固定所述安装架的固定组件，所述固定组件与所述安装架为可拆卸连接。

2.根据权利要求1所述的一种大尺寸叠瓦电池制绒装置，其特征在于，所述安装架内嵌于所述固定组件内，所述固定组件与所述安装架均竖直设置在所述制绒组槽内且与所述制绒组槽侧壁并行设置。

3.根据权利要求1或2所述的一种大尺寸叠瓦电池制绒装置，其特征在于，所述固定组件包括对称设置在所述安装架两端的固定架，所述固定架横截面为L型结构，所述固定架一侧与所述制绒组槽内壁连接，另一侧朝所述安装架方向悬空设置。

4.根据权利要求3所述的一种大尺寸叠瓦电池制绒装置，其特征在于，在所述固定架靠近所述制绒组槽内壁一侧面设有若干错位设置的第一通孔。

5.根据权利要求4所述的一种大尺寸叠瓦电池制绒装置，其特征在于，所述安装架包括横截面为U型结构的架体，在所述架体三侧面上均设有若干错位设置的第二通孔，所述第二通孔不大于所述第一通孔；所述加热器竖直并排设置在所述架体内侧宽度方向上。

6.根据权利要求5所述的一种大尺寸叠瓦电池制绒装置，其特征在于，在所述架体内侧宽度方向设有若干并行设置的隔板，所述隔板至少设有一列第三通孔，所述加热器被所述隔板分割为三个加热区。

7.根据权利要求6所述的一种大尺寸叠瓦电池制绒装置，其特征在于，在所述架体内侧还设有若干并排设置的横架，所述加热器贯穿所述横架并固定在所述架体上。

8.根据权利要求1-2、4-7任一项所述的一种大尺寸叠瓦电池制绒装置，其特征在于，所述制绒组槽依次包括粗抛槽、预处理槽、制绒槽和后清洗槽，在所述粗抛槽、所述预处理槽、所述制绒槽和所述后清洗槽中均设有温度传感器，所述温度传感器用于控制所述粗抛槽、所述预处理槽、所述制绒槽和所述后清洗槽的温度。

9.根据权利要求8所述的一种大尺寸叠瓦电池制绒装置，其特征在于，还包括若干控制器，分别为第一控制器、第二控制器、第三控制器、第四控制器和总控制器，所述第一控制器、所述第二控制器、所述第三控制器和所述第四控制器的输入端分别与所述粗抛槽、所述预处理槽、所述制绒槽和所述后清洗槽中的所述第一加热部和所述第二加热部连接；所述第一控制器、所述第二控制器、所述第三控制器和所述第四控制器的输出端与所述总控制器连接。

10.一种大尺寸叠瓦电池制绒装置的控制方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的制绒装置，步骤包括：

S1：在所述粗抛槽中，通过所述温度传感器测试出所述粗抛槽中的温度，并通过所述第一控制器分别控制所述粗抛槽中所述第一加热部和所述第二加热部，以使所述粗抛槽中的温度保持在60-90℃；

S2：在所述预处理槽中，通过所述温度传感器测试出所述预处理槽中的温度，并通过所述第二控制器分别控制所述预处理槽中的所述第一加热部和所述第二加热部，以使所述预处理槽中的温度保持在50-80℃；

S3：在所述制绒槽中，通过所述温度传感器测试出所述制绒槽中的温度，并通过所述第三控制器分别控制所述制绒槽中所述第一加热部和所述第二加热部，以使所述制绒槽中的温度保持在70-90℃；

S4：在所述清洗槽中，通过所述温度传感器测试出所述清洗槽中的温度，并通过所述第四控制器分别控制所述清洗槽中所述第一加热部和所述第二加热部，以使所述清洗槽中的温度保持在50-80℃。