CN115547914A - 一种TOPCon电池硅片刻蚀装置及方法 - Google Patents

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CN115547914A CN202211280059.1A CN202211280059A CN115547914A CN 115547914 A CN115547914 A CN 115547914A CN 202211280059 A CN202211280059 A CN 202211280059A CN 115547914 A CN115547914 A CN 115547914A
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夏新中
王红芳
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Abstract

本发明提供了一种TOPCon电池硅片刻蚀装置及方法，属于太阳能电池技术领域，包括作业台、传输组和真空吸盘，作业台包括上料台、药液槽和下料台；真空吸盘与真空泵相连接；传输组包括设于作业台上方的传输轨道、行走机构和升降机构，行走机构连接在传输轨道上，升降机构连接行走机构，升降机构的作业端连接真空吸盘，行走机构沿在传输轨道移动，以借助升降机构带动硅片传输。本发明提供的TOPCon电池硅片刻蚀装置，通过在工作台上方设置真空吸盘和传输组来固定和传输硅片，使硅片在药液中刻蚀时，不受药液浮力作用影响，硅片不易倾翻，从而避免了药液翻到硅片正面的问题发生。

Description

一种TOPCon电池硅片刻蚀装置及方法
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，更具体地说，是涉及一种TOPCon电池硅片刻蚀装置及方法。
背景技术
TOPCon(Tunnel Oxide Passivated Contact，隧穿氧化层钝化接触)电池的生产过程中，在去除硅片背面扩散的硼硅玻璃时，一般用到链式设备，链式设备中包括一个较长的HF刻蚀段，在HF刻蚀段中设有药液槽，药液槽内设有传输轨道，当硅片在HF刻蚀段传输时，硅片放置在传输轨道上，药液没过轨道与硅片的背面接触，对硅片背面进行刻蚀，在此环境中，硅片受到药液的浮力作用，使得硅片与传输轨道之间的摩擦力减小，硅片的传输效果变差，硅片一旦受到外界干扰，如遇到药液液面波动或者传输轨道不平时，硅片容易出现侧倾，导致部分药液翻到硅片正面，对硅片正面造成腐蚀，影响硅片质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种TOPCon电池硅片刻蚀装置，以解决现有技术中硅片传输不稳，导致硅片正面容易受到药液腐蚀的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种TOPCon电池硅片刻蚀装置，包括：
作业台，所述作业台包括顺序连接的上料台、药液槽和下料台；
真空吸盘，所述真空吸盘与真空泵相连接，用于吸附硅片；
传输组，所述传输组包括设于所述作业台上方的传输轨道、行走机构和升降机构，所述行走机构连接在所述传输轨道上，所述升降机构连接所述行走机构，所述升降机构的作业端连接所述真空吸盘，所述行走机构沿所述传输轨道移动，以借助所述升降机构带动所述硅片传输。
在一种可能的实现方式中，所述升降机构的作业端连接有载物盘，所述载物盘上设有贯穿上下端面的吸气孔，所述真空泵与所述吸气孔的上端相连接，所述真空吸盘连接所述载物盘的下端并与所述吸气孔的下端口连通。
在一种可能的实现方式中，所述载物盘的下端面设有多个卡爪，多个所述卡爪位于所述真空吸盘的周向用于卡接所述硅片。
在一种可能的实现方式中，所述卡爪内侧设有倾斜面，所述倾斜面自上而下向外倾斜。
在一种可能的实现方式中，所述载物盘上设有多个贯穿其上下端面的送风孔，多个所述送风孔的上端与气源相连。
在一种可能的实现方式中，所述载物盘的下端面开设有环形槽，所述吸气孔位于所述环形槽的内侧，多个所述送风孔位于所述环形槽的外侧，所述环形槽内滑动穿设有环形垫块，所述环形垫块的上端面与所述环形槽之间连接有弹性件，所述环形垫块的下端面位于所述环形槽的外部，且处于所述真空吸盘的下方。
在一种可能的实现方式中，所述环形垫块包括自上而下依次连接的连接段和引流段，所述连接段与所述弹性件相连，所述引流段位于所述环形槽的外部，所述引流段的外侧壁设有曲面，且所述曲面自上而下向外弯曲，所述送风孔包括倾斜孔，所述倾斜孔贯穿所述载物盘的下端面设有出风口，且所述出风口朝向所述引流段一侧设置。
在一种可能的实现方式中，所述载物盘的下端面开设有让位槽，所述环形槽与所述真空吸盘均位于所述让位槽的内部，所述让位槽的侧壁自下而上向内倾斜设置，所述倾斜孔的数量为多个，多个所述倾斜孔贯穿所述让位槽的侧壁与所述送风孔连通。
在一种可能的实现方式中，所述TOPCon电池硅片刻蚀装置还设有三通电磁阀，所述三通电磁阀包括端口一、端口二和端口三，所述端口一连接所述吸气孔，所述端口二连接所述真空泵，所述端口三连通大气。
本发明提供的TOPCon电池硅片刻蚀装置的有益效果在于：与现有技术相比，本发明TOPCon电池硅片刻蚀装置，硅片的刻蚀作业过程如下：将待刻蚀的硅片放置在上料台上，操作行走机构移动到上料台上方，操作升降机构使其作业端向下移动，使真空吸盘与硅片正面接触，启动真空泵，使真空吸盘内产生负压，并吸附在硅片上，操作升降机构作业端向上移动，使硅片在真空吸盘的吸附力作用下脱离上料台,操作行走机构将硅片移动到药液槽内，操作升降机构作业端向下移动，使硅片背面和药液接触，药液对硅片进行刻蚀，待硅片完成刻蚀后，操升降机构作业端向上移动使硅片远离药液，再通过操作行走机构移动，使硅片移动至下料台上，完成作业。
本发明还提供了一种TOPCon电池硅片刻蚀方法，包括以下步骤：
S1：将待刻蚀的硅片放置上料台上；
S2：以真空吸附的方式抓取硅片；
S3：将硅片转移至刻蚀槽中进行刻蚀；
S4：对硅片正面吹风；
S5：待硅片完成刻蚀后，停止吹风，将硅片转移到下料台上，硅片解除真空吸附。
本发明提供的TOPCon电池硅片刻蚀方法，与现有技术相比，通过真空吸附的方式抓取和转运硅片，使硅片在药液刻蚀过程中不受药液浮力作用，硅片稳定性好不易倾斜，通过在硅片正面形成空气膜可有效避免了药液蒸汽附着在硅片正面对硅片造成腐蚀的问题发生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的TOPCon电池硅片刻蚀装置的示意图；
图2为本发明实施例提供的载物盘的主视图；
图3为本发明实施例提供的载物盘的俯视图；
图4为沿图3中A-A线的剖视结构图；
图5为沿图4中B-B线的剖视结构图；
图6为沿图4中C-C线的剖视结构图；
图7为本发明实施例提供的载物盘抓取硅片的结构图；
图8为本发明实施例提供的环形垫块的主视图；
图9为本发明实施例提供的环形垫块的俯视图；
图10为本发明实施例提供的环形垫块的主视剖视图。
其中，图中各附图标记：
100、上料台；200、药液槽；300、下料台；401、传输轨道；402、行走机构；403、升降机构；
1、载物盘；2、真空吸盘；3、硅片；5、环形垫块；6、三通电磁阀；11、吸气孔；111、上连接管；112、下连接管；12、让位槽；13、送风孔；131、倾斜孔；1311、出风口；132、横槽；1031、接风管；14、卡爪；141、倾斜面；15、环形槽；16、弹性件；51、连接段；52、引流段；521、曲面。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1和图7，现对本发明提供的TOPCon电池硅片刻蚀装置进行说明。一种TOPCon电池硅片刻蚀装置，包括作业台、传输组和真空吸盘2，其中，作业台包括顺序连接的上料台100、药液槽200和下料台300；真空吸盘2与真空泵相连接，用于吸附硅片3；传输组包括设于作业台上方的传输轨道401、行走机构402和升降机构403，行走机构402连接在传输轨道401上，升降机构403连接行走机构402，升降机构403的作业端连接真空吸盘2，行走机构402沿在传输轨道401移动，以借助升降机构403带动硅片3传输。
其中，上料台100、药液槽200和下料台300三者沿直线排列且相互靠近设置，上料台100上用于放置待刻蚀作业的硅片3，药液槽200包括HF药液槽200，硅片3在HF药液槽200内进行刻蚀作业，待硅片3完成刻蚀作业后，由传输组将硅片3传输至下料台300上。
本实施例中，传输轨道401为直线轨道，位于作业台的上方，升降机构403的作业端连接真空吸盘2，通过操作升降机构403的作业端升降可以带动真空吸盘2上下移动，在本实施例中，升降机构403可以为气缸或者液压油缸；行走机构402连接在直线轨道和升降机构403之间，包括行走轮和电机，行走轮连接在直线轨道上，电机用于驱动行走轮转动，以使行走机构402在直线轨道上移动，进而可带动升降机构403和真空吸盘2在作业台上方移动。在本实施例中，真空吸盘2与真空泵连接，在实际使用时，使硅片3与真空吸盘2接触并贴合，通过启动真空泵，使真空吸盘2内产生负压，从而使真空吸盘2吸附在硅片3上。
本发明提供的TOPCon电池硅片刻蚀装置及方法，与现有技术相比，硅片3的刻蚀作业过程如下：将待刻蚀的硅片3放置在上料台100上，操作行走机构402移动到上料台100上方，操作升降机构403使其作业端向下移动，使真空吸盘2与硅片3正面接触，启动真空泵，使真空吸盘2内产生负压，并吸附在硅片3上，操作升降机构403作业端向上移动，使硅片3在真空吸盘2吸附力的作用下脱离上料台100，操作行走机构402将硅片2移动到药液槽200内，操作升降机构403作业端向下移动，使硅片3背面和药液接触，药液对硅片3进行刻蚀，待硅片3完成刻蚀后，操升降机构403作业端向上移动使硅片3远离药液，再通过操作行走机构402移动，使硅片3移动至下料台300上，完成作业。本发明提供的TOPCon电池硅片刻蚀装置，通过在工作台上方设置真空吸盘2和传输组来固定和传输硅片3，使硅片3在药液中刻蚀时，不受药液浮力作用影响，硅片3不易倾翻，从而避免了药液翻到硅片3正面的问题发生。
请参阅图2至图7，作为本发明提供的TOPCon电池硅片刻蚀装置的一种具体实施方式，升降机构403的作业端连接设有载物盘1，在本实施例中，载物盘1为矩形盘，在载物盘1的上端面设有多个用于安装在升降机构403上的安装孔，载物盘1的中部贯穿其上下端面设置有吸气孔11，吸气孔11的下端连接有下连接管112，吸气孔11的上端设有上连接管111，真空吸盘2连接在下连接管112上，上连接管111连接有三通电磁阀6，三通电磁阀6包括三个连接端口，其中端口一与上连接管111相连接，端口二与真空泵相连接，端口三直接连通大气，在实际应用中，在需要吸附硅片3时，首先通过操作三通电磁阀6，关闭端口三，打开端口一和端口二使吸气孔11与真空泵相连通，再启动真空泵抽取吸气孔11内的空气，使真空吸盘2吸附在硅片3上，在需要放下硅片3时，通过操作三电磁阀，关闭端口二，打开端口三，隔断吸气孔11与真空泵的连接，使吸气孔11与大气连通，空气进入吸气孔11内，真空吸盘2内负压消失，失去吸附功能，硅片3即可由真空吸盘2上脱离。
请参阅图2至图10，作为本发明提供的TOPCon电池硅片刻蚀装置的一种具体实施方式，载物盘1的下端面开设有让位槽12，让位槽12的底部居中设有环形槽15，真空吸盘2位于让位槽12内且处于环形槽15的内侧，在本实施例中环形槽15为方形环槽，在方形环槽内滑动穿设有环形垫块5，其中，环形垫块5与方形环槽相适配，环形垫块5包括上下连接的连接段51和引流段52，其中，连接段51滑动穿设在方形环槽内，且连接段51与方形环槽的底部之间通过弹性件16相连接，引流段52处于方形环槽的外部，引流段52的外侧壁上设有曲面521，且曲面521自上而下向外弯曲与引流段52的下端面连接，在本实施例中，引流段52的下端面为平面，在非工作状态时，环形垫块5在重力和弹性件16的弹力作用，引流段52的下端面处于真空吸盘2的下方。
可选的，弹性件16为弹簧，引流段52由硅胶材料制成。
进一步地，请参阅图2至图7，载物盘1上设有上下贯穿载物盘1的送风孔13，且送风孔13位与方形环槽的外部，其中，送风孔13的上端口设有接风管1031，接风管1031用于连接外部气源为送风孔13送风，送风孔13的下端包括倾斜孔131，倾斜孔131贯穿载物盘1的下端设有出风口1311，出风口1311朝向引流段52一侧设置。在本实施中，外部气源可以为空压机或储气罐等。
进一步地，请参阅图4至图7，让位槽12的侧壁自下而上向内倾斜设置，倾斜孔131贯穿让位槽12的侧壁设有出风口1311，通过使让位槽12的侧壁倾斜使得出风口1311向引流段52一侧靠近，使引流段52承受的风力增加，增强了吹风效果。
进一步地，请参阅图4至图7，倾斜孔131的数量为多个，多个倾斜孔131沿让位槽12侧壁的长度方向排布，多个倾斜孔131与送风孔13之间通过横向气道相连接，其中，横向气道为设置在载物盘1内部的横槽132，横槽132位于方形环槽的外侧，横槽132的长度与方形滑槽侧边的长度相当。在本实施中，送风孔13与方槽的数量均为四个，对应设置在方形环槽的四周。
在本实施例提供的TOPCon电池硅片刻蚀装置，通过设置环形垫块5，在吸附硅片3过程中，环形垫块5与硅片3相接触，相当于增加了载物盘1与硅片3的接触面积，从而使得硅片3在转运过程平稳不易歪斜，通过设置送风孔13，在硅片3正面进行吹风，使硅片3表面形成一层空气膜，可防止刻蚀过程中药液蒸汽附着在硅片3正面，通过在环形垫块5的引流段52上设置曲面521，并使吹风孔下端的倾斜孔131朝向曲面521设置，使得由送风孔13吹出的空气在曲面521的引导下向硅片3正面边沿流动，使的气流的流向稳定，从而使得在硅片3正面形成的空气膜稳定；在需要使硅片3脱离载物盘1时，真空泵停止工作，吸气孔11与大气连通，由于真空吸盘2长时间吸附硅片3，常常会出现真空吸盘2与硅片3黏连的问题，此时仅靠硅片3自身重力不能使硅片3很好地脱离真空吸盘2，本装置通过在环形垫块5与环形槽15之间设置弹簧，在吸附抓取硅片3时，环形垫块5向上移动压缩弹簧，在刻蚀完成后，在真空吸盘2的吸附力消失后，弹簧释放弹力使环形垫块5向下移动给硅片3施加向下的推力，从而使硅片3在自身重力和环形垫块5的推力作用下自真空吸盘2上脱离。
在一些实施例中，请参阅图2、图4和图7，载物盘1的下端设置有卡爪14，卡爪14的数量为四个，四个卡爪14分别一一对应地设置在载物盘1下端面四个边沿中部，其中，对称设置的卡爪14之间的间距与硅片3的边长相匹配，需要理解的是，硅片3卡接在四个卡爪14内部，硅片3侧面与卡爪14的内侧面相贴合，四个卡爪14可限制硅片3前后左右方向的移动。
进一步地，请参阅图2、图4和图7，卡爪14的内侧面下端具备一段倾斜面141，倾斜面141自上而下向外倾斜设置，倾斜面141在夹持硅片3的过程中用于矫正硅片3的位置，并引导硅片3顺利卡接卡爪14，其中，倾斜面141的高度大小硅片3的厚度。
本发明提供的TOPCon电池硅片刻蚀装置，在抓取硅片3时，卡爪14上设置的倾斜面141对摆放歪斜的硅片3起到矫正位置的作用，同时引导硅片3与卡爪14卡接，卡爪14对硅片3起到定位作用，使真空吸盘2吸附硅片3的位置准确，使硅片3在后续加工中保持平稳不歪斜。
本发明还提供了一种TOPCon电池硅片刻蚀方法，包括以下步骤：S1：将待刻蚀的硅片3放置上料台100上；S2：以真空吸附的方式抓取硅片3；S3：将硅片3转移至刻蚀槽中进行刻蚀；S4：对硅片3正面吹风；S5：待硅片3完成刻蚀后，停止吹风，将硅片3转移到下料台300上，硅片3解除真空吸附。
在上述方法步骤S2中，真空吸附抓取硅片3的过程使用了上述的TOPCon电池硅片刻蚀装置，具体的操作过程如下：首先操作升降机构403下降，使真空吸盘2与与硅片3正面贴合，然后启动真空机抽真空，使真空吸盘2吸附在硅片3上，再启动升降机构403，使真空吸盘2带动硅片3脱离上料台100，完成硅片3的抓取作业。
在上述方法步骤S4中，使用了上述的TOPCon电池硅片刻蚀装置，具体地操作过程如下：在硅片3背面浸入到药液槽200中后，开启气源，给送风孔13送风，气流通过送风孔13吹到硅片3正面，并受到硅片3正面的阻碍，使得气流沿着硅片3正面向硅片3边沿流动，从而在硅片3正面形成一层空气膜，空气膜可以阻止药液蒸汽附着在硅片3正面。
本发明提供的TOPCon电池硅片刻蚀方法，与现有技术相比，通过真空吸附的方式抓取和转运硅片3，使硅片3在药液刻蚀过程中不受药液浮力作用，硅片3稳定性好不易倾斜，通过在硅片3正面形成空气膜可有效避免了药液蒸汽附着在硅片3正面对硅片3造成腐蚀的问题发生。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种TOPCon电池硅片刻蚀装置，其特征在于，包括：
作业台，所述作业台包括顺序连接的上料台(100)、药液槽(200)和下料台(300)；
真空吸盘(2)，所述真空吸盘(2)与真空泵相连接，用于吸附硅片(3)；
传输组，所述传输组包括设于所述作业台上方的传输轨道(401)、行走机构(402)和升降机构(403)，所述行走机构(402)连接在所述传输轨道(401)上，所述升降机构(403)连接所述行走机构(402)，所述升降机构(403)的作业端连接所述真空吸盘(2)，所述行走机构(402)沿所述传输轨道(401)移动，以借助所述升降机构(403)带动所述硅片(3)传输。
2.如权利要求1所述的TOPCon电池硅片刻蚀装置，其特征在于，所述升降机构(403)的作业端连接有载物盘(1)，所述载物盘(1)上设有贯穿上下端面的吸气孔(11)，所述真空泵与所述吸气孔(11)的上端相连接，所述真空吸盘(2)连接所述载物盘(1)的下端并与所述吸气孔(11)的下端口连通。
3.如权利要求2所述的TOPCon电池硅片刻蚀装置，其特征在于，所述载物盘(1)的下端面设有多个卡爪(14)，多个所述卡爪(14)位于所述真空吸盘(2)的周向用于卡接所述硅片(3)。
4.如权利要求3所述的TOPCon电池硅片刻蚀装置，其特征在于，所述卡爪(14)内侧设有倾斜面(141)，所述倾斜面(141)自上而下向外倾斜。
5.如权利要求2所述的TOPCon电池硅片刻蚀装置，其特征在于，所述载物盘(1)上设有多个贯穿其上下端面的送风孔(13)，多个所述送风孔(13)的上端与气源相连。
6.如权利要求5所述的TOPCon电池硅片刻蚀装置，其特征在于，所述载物盘(1)的下端面开设有环形槽(15)，所述吸气孔(11)位于所述环形槽(15)的内侧，多个所述送风孔(13)位于所述环形槽(15)的外侧，所述环形槽(15)内滑动穿设有环形垫块(5)，所述环形垫块(5)的上端面与所述环形槽(15)之间连接有弹性件(16)，所述环形垫块(5)的下端面位于所述环形槽(15)的外部，且处于所述真空吸盘(2)的下方。
7.如权利要求6所述的TOPCon电池硅片刻蚀装置，其特征在于，所述环形垫块(5)包括自上而下依次连接的连接段(51)和引流段(52)，所述连接段(51)与所述弹性件(16)相连，所述引流段(52)位于所述环形槽(15)的外部，所述引流段(52)的外侧壁设有曲面(521)，且所述曲面(521)自上而下向外弯曲，所述送风孔(13)包括倾斜孔(131)，所述倾斜孔(131)贯穿所述载物盘(1)的下端面设有出风口(1311)，且所述出风口(1311)朝向所述引流段(52)一侧设置。
8.如权利要求7所述的TOPCon电池硅片刻蚀装置，其特征在于，所述载物盘(1)的下端面开设有让位槽(12)，所述环形槽(15)与所述真空吸盘(2)均位于所述让位槽(12)的内部，所述让位槽(12)的侧壁自下而上向内倾斜设置，所述倾斜孔(131)的数量为多个，多个所述倾斜孔(131)贯穿所述让位槽(12)的侧壁与所述送风孔(13)连通。
9.如权利要求2-8任一项所述的TOPCon电池硅片刻蚀装置，其特征在于，还设有三通电磁阀(6)，所述三通电磁阀(6)包括端口一、端口二和端口三，所述端口一连接所述吸气孔(11)，所述端口二连接所述真空泵，所述端口三连通大气。
10.如权利要求1所述的TOPCon电池硅片刻蚀方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将待刻蚀的硅片放置上料台上；
S2：以真空吸附的方式抓取硅片；
S3：将硅片转移至刻蚀槽中进行刻蚀；
S4：对硅片正面吹风；
S5：待硅片完成刻蚀后，停止吹风，将硅片转移到下料台上，硅片解除真空吸附。
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