CN117239013B - 一种提高太阳能光伏电池湿法刻蚀均匀性的反应槽系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高太阳能光伏电池湿法刻蚀均匀性的反应槽系统，属于光伏电池湿法刻蚀反应槽结构技术领域。通过均匀设于所述主槽的槽壁的内侧表面的所有的所述进液孔，当需要对太阳能光伏电池湿法刻蚀时，只需要启动所述循环泵使得所述副槽内的刻蚀药液通过所述流道和所述进液孔均匀地周向进入所述主槽，实现改善所述主槽内注液时的液体扰动，可以快速实现刻蚀药液浓度和温度均匀，避免局部区域刻蚀药液浓度、流速、温度不一致引起的反应速率差异，进而提高太阳能光伏电池的成品合格率。
Description
技术领域
本发明属于湿法刻蚀反应槽结构技术领域，尤其涉及一种提高太阳能光伏电池湿法刻蚀均匀性的反应槽系统。
背景技术
刻蚀方法通常分为干法刻蚀和湿法刻蚀。其中，湿法刻蚀是将被刻蚀材料浸泡在腐蚀液内进行腐蚀的技术，这是各向同性的刻蚀方法，利用化学反应过程去除待刻蚀区域的薄膜材料。表面纹理工艺被视为太阳能光伏电池制作中非常重要的因素之一。
进行湿法刻蚀的反应槽是太阳能光伏电池湿法刻蚀工艺中非常重要的设备之一。如，在公开号为CN217822683U的中国实用新型专利中公开的一种湿法刻蚀装置，此技术方案中包括循环槽，所述的循环槽包括内槽和包围于内槽外侧的外槽，且外槽的底壁高于内槽的底壁；循环管路，分别连通外槽和内槽，配置为将内槽溢出至外槽的刻蚀液循环至内槽，且循环管路连通内槽的一端连接有进液段，进液段伸入至内槽底部并沿内槽底壁延伸，且进液段上布置有多个出液孔，让刻蚀的药液通过内槽底部进液段的多个出液孔进入内槽。基于以上，本案的发明人认为，采用这种通过刻蚀药液在内槽底部冒出的方式实现均匀内槽内各区域药液浓度和温度时，内槽底部的出液孔区域药液流速扰动大，内槽内远离出液孔区域药液流速慢，特别是在靠近内槽的槽体内壁或角落处，会形成区域性涡流，引起内槽内各区域药液浓度和温度不均匀，这都导致每次配液补液后需等待较长的药液混合流动时间以保证内槽槽体内刻蚀药液浓度、温度尽可能稳定，实际操作中，配液后的前几批硅片常因刻蚀药液浓度、温度不均匀导致刻蚀均匀性差，在电池端表现绒面出绒率不均匀、抛光效果不理想等瑕疵，往往需要进一步返工处理，造成了生产成本的浪费。
为此，需要设计出一种提高太阳能光伏电池湿法刻蚀均匀性的反应槽系统。
发明内容
发明人通过研究发现，采用这种通过刻蚀药液在内槽底部冒出的方式实现均匀内槽内各区域药液浓度和温度时，内槽内各区域无法在较短时间内实现药液浓度和温度均匀，这都导致每次配液补液后需较长的等待时间，而且实际操作中，配液后的前几批硅片常因刻蚀药液浓度、温度不均匀导致刻蚀均匀性差，在电池端表现绒面出绒率不均匀、抛光效果不理想等瑕疵。
鉴于以上技术问题中的至少一项，本公开提供了一种提高太阳能光伏电池湿法刻蚀均匀性的反应槽系统，具体技术方案如下：
一种提高太阳能光伏电池湿法刻蚀均匀性的反应槽系统，包括副槽，所述副槽槽腔的中部设有主槽；所述主槽的侧面设有连通所述副槽的液路流通路径，使用状态中，刻蚀药液可以通过所述液路流通路径实现在所述主槽和所述副槽间流通；所述主槽的槽壁均匀设有流道，所述流道与所述主槽的槽腔间连通有数个进液孔，所有的所述进液孔的内端口均匀设于所述主槽的槽壁的内侧表面；所述流道与所述副槽之间连通有循环管道，所述循环管道配设有循环泵，使用状态中，通过所述循环泵实现将所述副槽内的刻蚀药液供入所述流道。
在本公开的一些实施例中，所述副槽和所述主槽都为上方开口的盆式槽体，所述主槽与所述副槽共用底面，所述主槽槽腔内横置有匀流板，所述匀流板上设有数个匀流口，部分所述进液孔设置的高度低于所述匀流板的高度。
在本公开的一些实施例中，所述主槽的上部和下部都设有连通副槽的液路流通路径，其中下部的所述液路流通路径低于所述匀流板。
在本公开的一些实施例中，所述主槽的至少一侧槽壁低于所述副槽的槽壁，使用状态中，所述主槽内的刻蚀药液可以从此处溢流进入所述副槽，构成所述主槽上部的所述液路流通路径。
在本公开的一些实施例中，所述流道为与所述主槽的槽壁外侧面一体设置的管道，所述管道的口径大于所述进液孔的口径，所述进液孔为直径0.3～2cm的孔。
在本公开的一些实施例中，所述管道为盘绕于所述主槽的槽壁外侧面的单根管路。
在本公开的一些实施例中，所述管道为数条等高环绕于所述主槽的槽壁外侧面的管路，各所述管路之间液路连通。
在本公开的一些实施例中，所述管道的外表面为圆滑的曲面。
在本公开的一些实施例中，所述管道的横截面为类半圆环形，所述类半圆环形的弦面即为所述主槽的槽壁外侧表面。
在本公开的一些实施例中，所述循环管道还包括供液管，所述供液管液路连通所述循环泵的出液口和所述主槽的槽底，使用状态中，所述副槽内的刻蚀药液可以同时供入所述流道和所述主槽底部。
相比较现有技术而言，本发明具有以下有益效果：
通过均匀设于所述主槽的槽壁的内侧表面的所有的所述进液孔，当需要对太阳能光伏电池湿法刻蚀时候，只需要启动所述循环泵使得所述副槽内的刻蚀药液通过所述流道和所述进液孔均匀的周向进入所述主槽，实现改善所述主槽内注液时的液体扰动，可以快速实现刻蚀药液浓度和温度均匀，避免局部区域刻蚀药液浓度、流速、温度不一致引起的反应速率差异，进而提高太阳能光伏电池的成品合格率；
通过均匀布局于所述主槽槽壁内侧表面的数个所述进液孔同步向所述主槽的槽腔内进液，规避了循环泵供液后单向对太阳能光伏电池表面输液的设计，保证供液量的同时，减小输出端的液压，柔化刻蚀药液对太阳能光伏电池表面的直接冲击力；
此设计方案可以保证在配液补液过程中，不影响正常生产，可以快速实现药液浓度和温度均匀，避免首批药液均匀性差导致的出绒率差、抛光均匀性差的不良电池片产生；
为制绒槽、水槽、酸槽、预清洗槽、后清洗槽等蚀刻方式适用的槽体结构提供了新的技术启示。
附图说明
图1为本发明结构中实施例3的侧视角的示意图；
图2为本发明结构中实施例3俯视角的示意图；
图3为本发明结构中实施例3中主槽的结构示意图；
图中标号说明：1、副槽；2、主槽；21、匀流板；3、液路流通路径；4、流道；41、进液孔；5、循环管道；51、循环泵；52、供液管。
具体实施方式
为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，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、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
本文中为部件所编序号本身，仅用于区分所表述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本公开中所说“连接”，如无特殊具体说明，均包括直接和间接的“连接”。在本申请的描述中，需要理解的是，方位术语“上”“下”“横置”“内”“外”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方位、以特定的方位构成和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
如附图部分的图1至图3所示，设计出一种提高太阳能光伏电池湿法刻蚀均匀性的反应槽系统，包括副槽1，所述副槽1槽腔的中部设有主槽2；所述主槽2的侧面设有连通所述副槽1的液路流通路径3，使用状态中，刻蚀药液可以通过所述液路流通路径3实现在所述主槽2和所述副槽1间流通；所述主槽2的槽壁均匀设有流道4，所述流道4与所述主槽2的槽腔间连通有数个进液孔41，所有的所述进液孔41的内端口均匀设于所述主槽2的槽壁的内侧表面；所述流道4与所述副槽1之间连通有循环管道5，所述循环管道5配设有循环泵51，使用状态中，通过所述循环泵51实现将所述副槽1内的刻蚀药液供入所述流道4；执行补液操作时可以在所述副槽1内补液，补加的新药液在所述循环泵51的作用下传输至所述主槽2的各个区域及角落，保持每批次药液活性提升反应效果；通过均匀设于所述主槽2的槽壁的内侧表面的所有的所述进液孔41，当需要对太阳能光伏电池湿法刻蚀时候，只需要启动所述循环泵51使得所述副槽1内的刻蚀药液通过所述流道4和所述进液孔41均匀的周向进入所述主槽2，实现改善所述主槽2内注液时的液体扰动，可以快速实现药液浓度和温度均匀，避免局部区域药液浓度、流速、温度不一致引起的反应速率差异在电池端表现绒面出绒率不均匀、抛光效果不理想等瑕疵，进而提高太阳能光伏电池的成品合格率；通过均匀布局于所述主槽2槽壁内侧表面的数个所述进液孔41同步向所述主槽2的槽腔内进液，规避了循环泵51供液后单向对太阳能光伏电池表面输液的设计，保证供液量的同时，减小输出端的液压，柔化刻蚀药液对太阳能光伏电池表面的直接冲击力；此设计方案可以保证在配液补液过程中，不影响正常生产，可以快速实现药液浓度和温度均匀，避免首批药液均匀性差导致的出绒率差、抛光均匀性差的不良电池片产生；本技术方案为制绒槽、水槽、酸槽、预清洗槽、后清洗槽等蚀刻方式适用的槽体结构提供了新的技术启示。
以上实施方式中，列举出三种实施例实现上述技术方案：
实施例一是公开一种提高太阳能光伏电池湿法刻蚀均匀性的反应槽系统，包括副槽1，所述副槽1槽腔的中部设有主槽2；所述主槽2的侧面设有连通所述副槽1的液路流通路径3，使用状态中，刻蚀药液可以通过所述液路流通路径3实现在所述主槽2和所述副槽1间流通；所述主槽2的槽壁均匀设有流道4，所述流道4与所述主槽2的槽腔间连通有数个进液孔41，所有的所述进液孔41的内端口均匀设于所述主槽2的槽壁的内侧表面；所述流道4与所述副槽1之间连通有循环管道5，所述循环管道5配设有循环泵51，本实施例中，所述循环管道5的一端连通于所述副槽1的底面，所述循环管道5的另一端接通所述流道4，所述循环泵51可以是用于液压系统的液压泵，齿轮泵、叶片泵和柱塞泵都可以适用，使用状态中，通过所述循环泵51实现将所述副槽1内的刻蚀药液供入所述流道4；执行补液操作时可以在所述副槽1内补液，补加的新药液在所述循环泵51的作用下传输至所述主槽2的各个区域及角落，保持每批次药液活性提升反应效果；通过均匀设于所述主槽2的槽壁的内侧表面的所有的所述进液孔41，当需要对太阳能光伏电池湿法刻蚀时候，只需要启动所述循环泵51使得所述副槽1内的刻蚀药液通过所述流道4和所述进液孔41均匀的周向进入所述主槽2，实现改善所述主槽2内注液时的液体扰动，可以快速实现刻蚀药液浓度和温度均匀，避免局部区域刻蚀药液浓度、流速、温度不一致引起的反应速率差异，进而提高太阳能光伏电池的成品合格率；通过均匀布局于所述主槽2槽壁内侧表面的数个所述进液孔41同步向所述主槽2的槽腔内进液，规避了循环泵51供液后单向对太阳能光伏电池表面输液的设计，保证供液量的同时，减小输出端的液压，柔化刻蚀药液对太阳能光伏电池表面的直接冲击力；此设计方案可以保证在配液补液过程中，不影响正常生产，可以快速实现药液浓度和温度均匀，避免首批药液均匀性差导致的出绒率差、抛光均匀性差的不良电池片产生；本技术方案为制绒槽、水槽、酸槽、预清洗槽、后清洗槽等蚀刻方式适用的槽体结构提供了新的技术启示；
其中，所述副槽1和所述主槽2都为上方开口的圆盆式槽体，便于在所述副槽1和所述主槽2的上方设置抽风系统，优化作业环境的同时，便于实现工业废气的集中治理；所述副槽1和所述主槽2的材质为耐腐蚀材质，按照材料的差异，所述副槽1和所述主槽2的槽体可以是用不锈钢材质的生产的槽、用NPP材质生产的抗腐蚀的槽、用PVDF材质生产的槽、用PTFE材质生产的槽、用石英材质生产的槽等；所述主槽2悬置于所述副槽1中部，所述主槽2的外侧槽壁与所述副槽1的内侧壁有连接件，所述连接件可以是连接杆、连接臂或连接板，用以实现所述主槽2在所述副槽1内腔的定位，避免所述主槽2在执行湿法刻蚀作业时移动，所述主槽2的一侧设有所述液路流通路径3，本实施例中，所述液路流通路径3为设于所述主槽2槽壁的窗口，使用状态中，刻蚀药液可以通过所述窗口实现在所述主槽2和所述副槽1间流通；所述流道4为内置于所述主槽2槽壁的管道，所述管道的口径大于所述进液孔41的口径，所述进液孔41为直径0.3～2cm的孔，本实施例中，所述进液孔41为直径0.3cm；本实施例中，所述管道为上下回折式布局于所述主槽2槽壁的单根管道，管道的下部与所述循环泵51的出液端实现液路接通，所述循环泵51从所述副槽1中抽取刻蚀药液后，经过所述上下回折式布局于所述主槽2槽壁的单根管道从四周向所述主槽2的内腔注入。
实施例二是公开一种提高太阳能光伏电池湿法刻蚀均匀性的反应槽系统，本实施例与实施例一的区别在于，所述副槽1和所述主槽2都为上方开口的方盆式槽体，所述主槽2与所述副槽1共用底面，节约材料的同时，强化了结构的一致性，所述主槽2槽腔内横置有匀流板21，所述匀流板21上设有数个匀流口，部分所述进液孔41设置的高度低于所述匀流板21的高度，通过所述匀流板21的设置，使得所述主槽2分成上下两个空间，通过数个匀流口实现上下两个空间的多个液路流通的路径，根据流体越阻拦越加速的特性，进一步强化所述主槽2内的刻蚀药液的流通效率，可以快速实现所述主槽2内刻蚀药液浓度和温度均匀，避免因刻蚀药液浓度、温度不均匀导致刻蚀均匀性差，在电池端表现绒面出绒率不均匀、抛光效果不理想等瑕疵；所述主槽2的下部的一侧设有连通所述副槽1的液路流通路径3，所述液路流通路径3低于所述匀流板21，进一步提升所述匀流板21的匀流效果；所述主槽2的一侧槽壁低于所述副槽1的槽壁，使用状态中，所述主槽2内的刻蚀药液可以从此处溢流进入所述副槽1，构成所述主槽2上部的所述液路流通路径3，设计的结构简单直观，便于生产加工；所述流道4为与所述主槽2的槽壁外侧面一体设置的管道，本实施例中，所述主槽2和所述流道4都为PPC材质，所述管道的口径大于所述进液孔41的口径，所述进液孔41为直径0.3～2cm的孔，受所述进液孔41小孔孔径影响，药液循环进入所述主槽2槽腔的流速、流量得以控制，可均匀地进入所述主槽2槽腔，本实施例中，所述进液孔41为直径2cm；所述管道为均匀盘绕于所述主槽2的槽壁外侧面的单根管路，管道的下部与所述循环泵51的出液端实现液路接通，所述循环泵51从所述副槽1中抽取刻蚀药液后，经过所述均匀盘绕于所述主槽2的槽壁外侧面的单根管路从四周向所述主槽2的内腔注入；本实施例中，所述管道的外侧面可以是单棱或多棱结构，即所述管道的横断面可以是多边形。
如图1至图3所示，实施例三是公开一种提高太阳能光伏电池湿法刻蚀均匀性的反应槽系统，本实施例与实施例二的区别在于，所述主槽2的上部和下部都设有连通所述副槽1的液路流通路径3，其中下部的所述液路流通路径3低于所述匀流板21，通过所述主槽2的上部和下部都设有液路流通路径3进一步加强刻蚀药液的流通率，保证所述副槽1和所述主槽2内的刻蚀药液在补入新液后可以尽快实现温度和浓度的均匀，避免因刻蚀药液浓度、温度不均匀导致刻蚀均匀性差，在电池端表现绒面出绒率不均匀、抛光效果不理想等瑕疵；所述主槽2的槽壁整体低于所述副槽1的槽壁，使用状态中，所述主槽2内的刻蚀药液可以从所有方向溢流进入所述副槽1，构成所述主槽2上部的所述液路流通路径3，设计的结构简单直观，便于生产加工，同时提供刻蚀药液的流通速度；所述流道4为与所述主槽2的槽壁外侧面一体设置的管道，所述管道的口径大于所述进液孔41的口径，所述进液孔41为直径0.3～2cm的孔，本实施例中，所述进液孔41为直径1.6cm；所述管道为数条等高环绕于所述主槽2的槽壁外侧面的管路，各所述管路横截面形状一致，各所述管路之间液路连通，最下部的管道与所述循环泵51的出液端实现液路接通，所述循环泵51从所述副槽1中抽取刻蚀药液后，经过所述均匀盘绕于所述主槽2的槽壁外侧面的单根管路从四周向所述主槽2的内腔注入；所述管道的外表面为圆滑的曲面；所述管道的外表面为圆滑的曲面，避免残渣沉积于所述管道的外表面存在的棱边处，本实施例中，所述管道的横截面可以是类半圆环形或扇形，本实施例优选为半圆环形，所述类半圆环形的弦面即为所述主槽2的槽壁外侧表面，类半圆环形可以是标准的半圆环形，也可以是椭圆基础的半圆环形，以及管道内部带有倒角结构的半圆环形，通过半圆环形结构的设计，可以在保证管道口径的基础上，保证结构的整体性，同时，因为管道与所述主槽2的槽壁外侧面接触面积大，所以可以在所述主槽2的槽壁布局更多的所述进液孔41，本实施例中，管道的内侧面可以上下布局两排所述进液孔41，进一步强化刻蚀药液的流通能力从而使得所述主槽2的槽腔内可以尽快实现刻蚀药液温度和浓度的均匀，避免因刻蚀药液浓度、温度不均匀导致刻蚀均匀性差，在电池端表现绒面出绒率不均匀、抛光效果不理想等瑕疵；所述循环管道5还包括供液管52，所述供液管52液路连通所述循环泵51的出液口和所述主槽2的槽底，使用状态中，所述副槽1内的刻蚀药液可以在所述循环泵51的作用下同时供入所述流道4和所述主槽2底部，进一步优化刻蚀药液的流通率，可以从周向和底面同时实现向所述主槽2内注液，配合所述匀流板21上的匀流口，进一步强化所述主槽2内部刻蚀药液混合能力，提高太阳能光伏电池湿法刻蚀均匀性。
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。
Claims (8)
1.一种用于提高太阳能电池湿法刻蚀均匀性的反应槽系统，其特征在于：包括副槽（1），所述副槽（1）槽腔的中部设有主槽（2）；所述主槽（2）的侧面设有连通所述副槽（1）的液路流通路径（3），使用状态中，刻蚀药液可以通过所述液路流通路径（3）实现在所述主槽（2）和所述副槽（1）间流通；所述主槽（2）的槽壁均匀设有流道（4），所述流道（4）与所述主槽（2）的槽腔间连通有数个进液孔（41），所有的所述进液孔（41）的内端口均匀设于所述主槽（2）的槽壁的内侧表面；所述流道（4）与所述副槽（1）之间连通有循环管道（5），所述循环管道（5）配设有循环泵（51），使用状态中，通过所述循环泵（51）实现将所述副槽（1）内的刻蚀药液供入所述流道（4）；所述副槽（1）和所述主槽（2）都为上方开口的盆式槽体，所述主槽（2）与所述副槽（1）共用底面；所述主槽（2）槽腔内横置有匀流板（21），所述匀流板（21）上设有数个匀流口，部分所述进液孔（41）设置的高度低于所述匀流板（21）的高度；所述主槽（2）的上部和下部都设有连通所述副槽（1）的液路流通路径（3），其中下部的所述液路流通路径（3）低于所述匀流板（21）。
2.根据权利要求1所述的用于提高太阳能电池湿法刻蚀均匀性的反应槽系统，其特征在于，所述主槽（2）的至少一侧槽壁低于所述副槽（1）的槽壁，使用状态中，所述主槽（2）内的刻蚀药液可以从此处溢流进入所述副槽（1），构成所述主槽（2）上部的所述液路流通路径（3）。
3.根据权利要求1所述的用于提高太阳能电池湿法刻蚀均匀性的反应槽系统，其特征在于，所述流道（4）为与所述主槽（2）的槽壁外侧面一体设置的管道，所述管道的口径大于所述进液孔（41）的口径，所述进液孔（41）为直径0.3～2cm的孔。
4.根据权利要求3所述的用于提高太阳能电池湿法刻蚀均匀性的反应槽系统，其特征在于，所述管道为均匀盘绕于所述主槽（2）的槽壁外侧面的单根管路。
5.根据权利要求3所述的用于提高太阳能电池湿法刻蚀均匀性的反应槽系统，其特征在于，所述管道为数条等高环绕于所述主槽（2）的槽壁外侧面的管路，各所述管路之间液路连通。
6.根据权利要求3述的用于提高太阳能电池湿法刻蚀均匀性的反应槽系统，其特征在于，所述管道的外表面为圆滑的曲面。
7.根据权利要求6所述的用于提高太阳能电池湿法刻蚀均匀性的反应槽系统，其特征在于，所述管道的横截面为类半圆环形，所述类半圆环形的弦面即为所述主槽（2）的槽壁外侧表面。
8.根据权利要求1所述的用于提高太阳能电池湿法刻蚀均匀性的反应槽系统，其特征在于，所述循环管道（5）还包括供液管（52），所述供液管（52）液路连通所述循环泵（51）的出液口和所述主槽（2）的槽底，使用状态中，所述副槽（1）内的刻蚀药液可以在所述循环泵（51）的作用下同时供入所述流道（4）和所述主槽（2）底部。
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