CN112582498A - 一种连续式生产晶体硅太阳能电池的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连续式生产晶体硅太阳能电池的方法，步骤为：步骤S1：通过制绒机完成清洗制绒；步骤S2：通过扩散炉制PN结；步骤S3：经扩散炉处理后的硅片以水平传送方式送入高温退火炉，完成退火；步骤S4：经高温退火炉处理后的硅片以水平传送方式送入平板式PECVD，完成背面镀钝化膜、表面镀减反射膜；步骤S5：对镀膜后的硅片进行激光刻槽、丝网印刷、烧结及测试分选，形成晶体硅太阳能电池。本发明具有对硅片的损伤少、效率高、所需操作人员少、工序间物料传送结构简单等优点。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池制造技术领域，尤其涉及一种连续式生产晶体硅太阳能电池的方法。
背景技术
晶体硅太阳能电池是将太阳能转变为电能的元件，它是以硅片为衬底材料，经过一系列加工工序后得到的产品，工序包括：清洗制绒、制PN结(扩散)、去PSG(PhosphoSilicate Glass，也即去磷硅玻璃)、退火高温退火炉、背面镀钝化膜、表面镀减反射膜、激光刻槽、丝网印刷、烧结及测试分选，整个过程在一个洁净的厂房内进行，从第一道工序到最后一道工序形成一条完整的生产线。其中清洗制绒在制绒机内完成，PN结在扩散炉内完成，包括低压磷扩散和低压硼扩散，退火在高温退火炉内完成，背面镀钝化膜、表面镀减反射膜在PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学气相沉积法)设备内完成，激光刻槽在激光消融机内完成，丝网印刷由丝网印刷机完成，烧结在高温烧结炉内完成，测试分选由测试分选机完成。
目前所有的生产线设备中，采用多台工艺设备组合形成流水线的形式，也就是说，在整个流水线上既有管式设备(例如扩散炉、高温退火炉及用于镀钝化膜和减反射膜的管式PECVD)，又有平板式设备(例如制绒机、平板式PECVD、去PSG清洗机、激光消融机、丝网印刷机、高温烧结炉及测试分选机)。在这其中，管式设备的处理方式是将硅片垂直放置于输料机构上并位于腔体内，然后对硅片进行处理；平板式设备的处理方式是将硅片水平放置于输料机构上并位于腔体内，然后对硅片进行处理；因此，当管式设备完成硅片处理之后，需要与平板式设备进行进出料对接时，需要采用多个翻转类、转运类的机构。同理，当平板式设备完成处理后与管式设备进行对接时也存在同样的问题。由上可知，这就需要大量的翻转类、转运类的机构，使得整个流水线的工作十分复杂，成本较高。进一步，在整个生产线上相邻工艺设备之间的对接位置处还需要预留出较大的空间来完成不同设备间硅片的翻转和转运，造成了生产线整体效率低下，并且还存在翻转类和转运类的机构在对硅片作业时的损害风险。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种对硅片的损伤少、效率高、所需操作人员少的连续式生产晶体硅太阳能电池的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种连续式生产晶体硅太阳能电池的方法，步骤为：
步骤S1：通过制绒机完成清洗制绒；
步骤S2：通过扩散炉制PN结；所述扩散炉内所有待处理硅片呈水平或垂直状态放置；
步骤S3：经扩散炉处理后的硅片以水平方式传送送入高温退火炉，完成退火；所述高温退火炉内所有待处理硅片呈水平或垂直状态放置；
步骤S4：经高温退火炉处理后的硅片以水平传送方式送入平板式PECVD，完成背面镀钝化膜、表面镀减反射膜；
步骤S5：对镀膜后的硅片进行激光刻槽、丝网印刷、烧结及测试分选，形成晶体硅太阳能电池。
作为上述技术方案的进一步改进：
在步骤S2中，所述扩散炉的扩散工艺腔内设置有一个以上的第一水平载片框，待处理的所述硅片均布在第一水平载片框上，所述第一水平载片框与第一水平运动驱动机构相连，在第一水平运动驱动机构驱动下，所述第一水平载片框沿水平方向运动以完成进料和出料。
所述第一水平载片框为两个以上，沿竖直方向依次布置构成多层以上。
所述第一水平载片框上将硅片分成若干组，每组硅片一次性通过转运机构送至高温退火炉。
在步骤S2中，所述高温退火炉的高温处理腔内设置有一个以上的第二水平载片框，待处理的所述硅片均布在第二水平载片框上，所述第二水平载片框与第二水平运动驱动机构相连，在第二水平运动驱动机构驱动下，所述第二水平载片框沿水平方向运动以完成进料和出料。
所述第二水平载片框为两个以上，沿竖直方向依次布置构成多层以上。
所述第二水平载片框上将硅片分成若干组，每组硅片一次性通过转运机构送至平板式PECVD。
所述每个步骤的设备之间均设置有硅片转运机构，所述硅片转运机构将一个硅片或一组硅片直接转运到下一个设备。
所述每个步骤的设备之间均设置有硅片转运机构，所述硅片转运机构将用来承载硅片的水平载片框直接转运到下一个设备。
与现有技术相比，本发明的优点在于：由于扩散工艺是半导体工艺转化而来，所以扩散工艺所采用的设备也就与半导体工艺采用的设备相似，而半导体工艺中使用的扩散炉均为管式结构，所以太阳能电池生产线上使用的扩散炉也就自然而然地使用管式炉。管式扩散炉是将硅片放在石英舟内，石英舟再放在石英炉管内进行扩散工艺。工艺步骤一般包括进舟——回温——预扩散(低温扩散)——扩散(高温扩散)——推结——降温——出舟等。整个过程在同一炉管中自动完成。管式扩散炉需要将前道制绒工序中放置的硅片进行收集然后利用机械手将硅片插入石英舟中，再将石英舟送到扩散炉的上下料位置。其工序间的硅片自动转运装置非常复杂，而且还需要人工参与。本发明公开的连续式生产的晶体硅太阳能电池生产方法，各工序之间硅片采用水平状态连续传输，则可以实现前道工序与后道工序无缝对接或采用简单的机械手即可实现工件的转运，使工序间的硅片传送结构变得简单，不需要人工干预，对硅片的损伤少、生产效率高。
附图说明
图1是本发明连续式生产晶体硅太阳能电池的方法的流程示意图。
图2是本发明连续式生产晶体硅太阳能电池的方法所使用的生产线的结构示意图。
图3是本发明生产线中的扩散炉的主视结构示意图。
图4是本发明生产线中的扩散炉的俯视结构示意图。
图5是本发明生产线中的退火炉的结构示意图。
图6是本发明生产线中的载片框的结构示意图。
图中各标号表示：1、制绒机；2、扩散炉；21、第一上料腔；22、第一预热腔；23、扩散工艺腔；231、预扩散腔；232、扩散腔；233、推结腔；24、第一冷却腔；25、第一下料腔；3、去PSG清洗机；4、高温退火炉；41、第二上料腔；42、第二预热腔；43、退火工艺腔；44、第二冷却腔；45、第二下料腔；5、平板式PECVD；6、激光消融机；7、印刷烧结设备；81、第一水平载片框；82、第二水平载片框；9、测试分选机；20、硅片转运机构。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
图1示出了本发明连续式生产晶体硅太阳能电池的方法的一种实施例，本实施例的连续式生产晶体硅太阳能电池的方法，步骤为：
步骤S1：通过制绒机1完成清洗制绒；
步骤S2：通过扩散炉2制PN结；扩散炉2内所有待处理硅片呈水平或垂直状态放置；
步骤S3：经扩散炉2处理后的硅片以水平传送方式送入高温退火炉4，完成退火；高温退火炉4内所有待处理硅片呈水平或垂直状态放置；
步骤S4：经高温退火炉4处理后的硅片以水平传送方式送入平板式PECVD5，完成背面镀钝化膜、表面镀减反射膜；
步骤S5：对镀膜后的硅片进行激光刻槽、丝网印刷、烧结及测试分选，形成晶体硅太阳能电池。
该连续式生产的晶体硅太阳能电池生产方法，各工序之间硅片采用水平状态连续传传，可以实现前道工序与后道工序无缝对接或采用简单的机械手即可实现工件的转运，使工序间的硅片传送变得简单，不需要人工干预，对硅片的损伤少、生产效率高。
进一步地，本实施例中，在步骤S2中，扩散炉2的扩散工艺腔内设置有一个以上的第一水平载片框81，待处理的硅片均布在第一水平载片框81上，第一水平载片框81与第一水平运动驱动机构(例如可以是多对均匀布置的输送辊轮)相连，在第一水平运动驱动机构驱动下，第一水平载片框81沿水平方向运动以完成进料和出料。
更进一步地，本实施例中，第一水平载片框81为两个以上，沿竖直方向依次布置构成多层以上，有利于进一步提高生产效率。
作为优选的技术方案，本实施例中，第一水平载片框81上将硅片分成若干组，每组硅片一次性通过转运机构送至高温退火炉4。
与扩散炉2类似，本实施例中，在步骤S3和S4中，高温退火炉4的高温处理腔内设置有一个以上的第二水平载片框82，待处理的硅片均布在第二水平载片框82上，第二水平载片框82与第二水平运动驱动机构(例如可以是多对均匀布置的输送辊轮)相连，在第二水平运动驱动机构驱动下，第二水平载片框82沿水平方向运动以完成进料和出料。
更进一步地，本实施例中，第二水平载片框82为两个以上，沿竖直方向依次布置构成多层以上，有利于进一步提高生产效率。
作为优选的技术方案，本实施例中，第二水平载片框82上将硅片分成若干组，每组硅片一次性通过转运机构送至平板式PECVD5。
本实施例中，每个步骤的设备之间均设置有硅片转运机构20(例如可以是自动插片机)，硅片转运机构20将一个硅片或一组硅片直接转运到下一个设备。
当然在其他实施例中，也可以是：每个步骤的设备之间均设置有硅片转运机构20，硅片转运机构20将用来承载硅片的水平载片框直接转运到下一个设备。
图2至图6示出了本发明连续式生产晶体硅太阳能电池的方法所使用的生产线一种实施例，本实施例的生产线，包括制绒机1、扩散炉2、去PSG清洗机3、退火炉4、平板式PECVD5、激光消融机6、印刷烧结设备7及测试分选机9，扩散炉2包括依次对接的第一上料腔21、第一预热腔22、扩散工艺腔23、第一冷却腔24及第一下料腔25，退火炉4包括依次对接的第二上料腔41、第二预热腔42、退火工艺腔43、第二冷却腔44及第二下料腔45，制绒机1、扩散炉2、去PSG清洗机3、退火炉4、平板式PECVD5、激光消融机6、印刷烧结设备7及测试分选机9依次布置，硅片通过载片框在各工艺设备之间连续传送，传送方式可以是辊轮等。需要说明的是，整条生产线实际应为直线型布置，图2中受页面大小限制调整为两行。
作为优选的技术方案，本实施例中，扩散工艺腔23包括依次对接的预扩散腔231、扩散腔232、及推结腔233。高温退火炉4与扩散炉2机构基本一致，只是工艺腔内的气体种类不一样，退火工艺腔43内没有源气体，也没有三道工艺，结构更简单，设备长度也更短。
进一步地，本实施例中，扩散炉2和退火炉4均配设有载片框，优选采用石英载片框，载片框上设有多个电池片定位凹槽，多个电池片定位凹槽呈矩形阵列式分布。使用时，载片框水平传输，一个框内可放置多片硅片，工序间的硅片传输只需要将上道工序排成一排的硅片用吸盘吸起放到石英框内的对应小格内即可，传片装置结构简单，装卸片过程快速、高效。
作为优选的技术方案，本实施例中，制绒机1与扩散炉2之间、扩散炉2与去PSG清洗机3之间、去PSG清洗机3与退火炉4之间、退火炉4与平板式PECVD5之间、平板式PECVD5与激光消融机6之间、激光消融机6与印刷烧结设备7之间、以及印刷烧结设备7与测试分选机9之间均设有自动插片机20。也即生产线上相邻设备之间采用自动插片机20装卸片。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
Claims (9)
1.一种连续式生产晶体硅太阳能电池的方法，其特征在于，步骤为：
步骤S1：通过制绒机(1)完成清洗制绒；
步骤S2：通过扩散炉(2)制PN结；
步骤S3：经扩散炉(2)处理后的硅片以水平传送方式送入高温退火炉(4)，完成退火；
步骤S4：经高温退火炉(4)处理后的硅片以水平传送方式送入平板式PECVD(5)，完成背面镀钝化膜、表面镀减反射膜；
步骤S5：对镀膜后的硅片进行激光刻槽、丝网印刷、烧结及测试分选，形成晶体硅太阳能电池。
2.根据权利要求1所述的连续式生产晶体硅太阳能电池的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述扩散炉(2)的扩散工艺腔内设置有一个以上的第一水平载片框(81)，待处理的所述硅片均布在第一水平载片框(81)上，所述第一水平载片框(81)与第一水平运动驱动机构相连，在第一水平运动驱动机构驱动下，所述第一水平载片框(81)沿水平方向运动以完成进料和出料。
3.根据权利要求2所述的连续式生产晶体硅太阳能电池的方法，其特征在于，所述第一水平载片框(81)为两个以上，沿竖直方向依次布置构成多层以上。
4.根据权利要求2所述的连续式生产晶体硅太阳能电池的方法，其特征在于，所述第一水平载片框(81)上将硅片分成若干组，每组硅片一次性通过转运机构送至高温退火炉(4)。
5.根据权利要求1所述的连续式生产晶体硅太阳能电池的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述高温退火炉(4)的高温处理腔内设置有一个以上的第二水平载片框(82)，待处理的所述硅片均布在第二水平载片框(82)上，所述第二水平载片框(82)与第二水平运动驱动机构相连，在第二水平运动驱动机构驱动下，所述第二水平载片框(82)沿水平方向运动以完成进料和出料。
6.根据权利要求5所述的连续式生产晶体硅太阳能电池的方法，其特征在于，所述第二水平载片框(82)为两个以上，沿竖直方向依次布置构成多层以上。
7.根据权利要求5所述的连续式生产晶体硅太阳能电池的方法，其特征在于，所述第二水平载片框(82)上将硅片分成若干组，每组硅片一次性通过转运机构送至平板式PECVD(5)。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的连续式生产晶体硅太阳能电池的方法，其特征在于，所述每个步骤的设备之间均设置有硅片转运机构(20)，所述硅片转运机构将一个硅片或一组硅片直接转运到下一个设备。
9.根据权利要求1-7中任意一项所述的连续式生产晶体硅太阳能电池的方法，其特征在于，所述每个步骤的设备之间均设置有硅片转运机构，所述硅片转运机构(20)将用来承载硅片的水平载片框直接转运到下一个设备。
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