CN207183296U - 一种晶体硅腐蚀补液装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种晶体硅腐蚀补液装置，属于太阳能电池生产技术领域。包括药液槽、反应槽、补液槽、连接管路及控制单元，药液槽设置在补液槽的上方且通过进液管与补液槽相连通；补液槽为套装补液杯，包括内桶和外桶，内桶通过出液管与反应槽相连通，外桶通过回流管与回流槽相连通，回流槽通过返液管与药液槽相连通；进液管上设置有进液阀门和进液可控阀门，出液管上设置有出液阀门和出液可控阀门；返液管上设置有药液泵。本实用新型结构简单，设计合理，操作简便，使用方便，腐蚀液补液准确稳定、安全可靠，保证人身安全，降低设备维修成本和产品成本，避免药液补液不准带来的产品不合格现象，提高产品合格率及产品质量。

Description

一种晶体硅腐蚀补液装置

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池生产技术领域。

背景技术

在光伏行业中，太阳电池是核心器件。对于晶体硅太阳电池的生产，需要将晶体硅片经过制绒、扩散、刻蚀、镀膜、印刷、烧结等多个工艺步骤。制绒是处理晶体硅片的一种工艺方法，是晶体硅太阳电池生产的一道工序。不管是多晶硅片还是单晶硅片，都可以用酸或者碱来处理，在硅片表面产生出许多细小的金字塔状外观，以便提高硅片的陷光作用。将硅片放入碱溶液中腐蚀，这一过程称为碱制绒；将硅片放入酸溶液中腐蚀，称为酸制绒。湿法刻蚀也是处理晶体硅片的一种工艺方法，是晶体硅太阳电池生产的一道工序，是将硅片浸泡在腐蚀液内进行腐蚀的技术，主要目的将扩散后的硅片边缘进行腐蚀，形成所需要的PN结。补液是指在晶体硅太阳电池批量生产过程中，为了获得高的转换效率，通常对硅片表面进行制绒，已获得低反射率表面，这需要化学腐蚀；同时在形成PN结后，也需要将边缘及背面进行腐蚀以便形成需要的电池片；在化学反应中不断消耗化学药品，为了达到同样效果，需要保持药液浓度在一定范围内，这样在连续的批量生产中就要不断补充药液，这就是所说的补液。

其中制绒、湿法刻蚀工序是应用化学试剂酸、碱对硅片进行腐蚀得到所需要的绒面或所需的PN结；绒面的好坏决定着电池效率的高低，刻蚀的程度决定着电池中PN结漏电、并联电阻的大小。因此，为了获得高效率、电性能好的太阳电池，需要具有一定浓度并相对稳定的腐蚀液。在大批量生产过程中，通常采用对腐蚀槽进行定时补充化学药液的方法，保证化学药液的浓度一致。

目前，晶体硅腐蚀液装置具有以下缺点：

1、在晶体硅腐蚀液配置初期以及硅片生产腐蚀过程中，由于外界杂质如硅片碎片以及反应生成的络合物，致使补液系统时常存在不流畅的现象，使的腐蚀液补液有时多、有时少，影响化学试剂配比。

2、在晶体硅太阳电池批量生产过程中，由于光伏制绒设备或湿法刻蚀设备补液系统不易清洗，尽管所使用的药液为酸、碱，但由于微生物的存在，所使用的部分部件如流量计、定量泵、阀门以及管路由于批量生产，设备长期运行，碎硅片或反应生成的络合物或者由于微生物而生成的类似“青苔”的物质，也使得系统会时常存在一定的堵塞现象，造成补液量不稳定。

3、由于设备部件损坏不能及时发现，造成制绒设备或湿法刻蚀设备完全不能补液，等发现后，后续产品已出现许多不合格。

4、设备需要经常测试校准，但由于化学试剂的腐蚀性，管路严密，人员不易操作，在校准时比较复杂，有时需要打开管路，不易操作, 校准有一定误差，效果达不到要求。需要说明的是，校准过程的药液需要单独排出，不能影响工艺槽，比较麻烦，另外，在设备维护中，若定量泵或者可控阀门、流量计损坏时，需要将药液排光，才能更换，比较繁琐。

5、有些设备加装了流量计，效果并不明显，只是便于观察，还有些设备由于精密部件昂贵，备件维修更换成本较高，不能从根本上解决问题。

6、为减少“补液不准造成的后续不合格”现象，目前行业上通常是在该工序设定关键控制点，采取定时抽查半成品硅片腐蚀量的做法进行监控，但这种方法受抽检数量、抽检位置、传输线状况、腐蚀液温度、测量设备的精度、人员操作等方面的影响很大，使得技术人员不能及时分析到位，确定问题点。

7、有的设备设有化学试剂浓度分析仪，由于分析复杂且时间较长，比较滞后，不适应大规模生产。

因此，迫切需要一种补液准确、稳定、可靠的补液装置。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种晶体硅腐蚀补液装置，结构简单，设计合理，操作简便，使用方便，腐蚀液补液准确稳定、安全可靠，保证人身安全，降低设备维修成本和产品成本，避免药液补液不准带来的产品不合格现象，提高产品合格率及产品质量。

目前光伏行业晶体硅对太阳电池生产过程中存在一些问题：由于腐蚀液补液不稳定，造成晶体硅太阳电池制绒、湿法刻蚀过程不能达到预期效果；为确定单位时间的流量，设备补液量需要经常测量校准，费时费力，有的设备，在校准时需要打开管路，不易操作，同时由于化学试剂具有腐蚀性强的特点，对人身有一定安全隐患；若工作人员不能及时发现设备问题，难以做到提前维护，同时维护复杂，造成了产品腐蚀量问题，影响了产品合格率；另外还需要更换备件，但备件昂贵，维修成本较高。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种晶体硅腐蚀补液装置，包括药液槽、反应槽、补液槽、连接管路及控制单元，药液槽设置在补液槽的上方且通过进液管与补液槽相连通；补液槽为套装补液杯，包括内桶和外桶，内桶通过出液管与反应槽相连通，外桶通过回流管与回流槽相连通，回流槽通过返液管与药液槽相连通；进液管上设置有进液阀门和进液可控阀门，出液管上设置有出液阀门和出液可控阀门；返液管上设置有药液泵。

作为优选，内桶上设置有可调液位闸门，可调液位闸门包括底板和可调闸门，底板固定在内桶上，可调闸门上设置有可调阀门。

作为优选，内桶底部侧壁上还设置有第一传感器。

作为优选，可调闸门上还设置有第二传感器，第二传感器和可调阀门水平相连并可一起调整运动。

作为优选，内桶上还设置有容量指针和液位指示牌，液位指示牌上设置有容量刻度。

作为优选，药液槽下部设置有第三传感器。

作为优选，回流槽上部设置有第四传感器。

作为优选，进液可控阀门和出液可控阀门为电控阀门、气动阀门或磁控阀门。

作为优选，该补液装置中所有的传感器、可控阀门和药液泵的控制信号与工控机相连，优选三八译码器端口。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型采用免日常校准经过计量并标有容量指示的可调套装补液杯与控制时间定时定量相结合的方法，根据工艺参数，在反应槽中添加药液，出现多余药液时自动返回药液槽，发生药液不足或可控阀门出现各种故障时，设备自动报警；该补液系统不需要校准，不需要人为确定单位时间的流量，避免了人员操作带来的安全隐患；该补液系统采用了回流槽装置，使得设备对补液控制的时间要求范围大大增大，不要求精确；套装补液杯内、外桶的设计保护了内桶的精度；该补液系统控制方法对各种部件损坏和管路堵塞问题设计了报警方法，便于工作人员及时发现设备问题；该补液系统设置了便于更换的手动阀门，防止停电、停气时可控阀门失去作用，导致药液不可控等；该补液系统只有一个回流小泵，药液流动主要靠自身重量，不需要昂贵备件，便于维修且维修成本较低。

总之，本实用新型结构简单，设计合理，操作简便，使用方便，腐蚀液补液准确稳定、安全可靠，方便人员维护，保证人身安全，降低设备维修成本和产品成本，避免药液补液不准带来的产品不合格现象，提高产品合格率及产品质量。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型套装补液杯的结构示意图；

图3是本实用新型内桶的结构示意图

图中：1、药液槽；2、套装补液杯；3、反应槽；4、回流槽；5、进液管；6、出液管；7、回流管；8、返液管；9、内桶；10、外桶；11、进液阀门；12、进液可控阀门；13、出液阀门；14、出液可控阀门；15、药液泵；16、第一传感器；17、底板；18、可调闸门；19、可调阀门；20、第二传感器；21、容量指针；22、液位指示牌；23、第三传感器；24、第四传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，凡在本实用新型的技术方案的基础上所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的范围之内，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

一种晶体硅腐蚀补液装置，包括药液槽1、反应槽3、补液槽、连接管路及控制单元，药液槽1下部设置有第三传感器23，其设置在补液槽的上方且通过进液管5与补液槽相连通；补液槽为套装补液杯2，包括内桶9和外桶10，内桶9通过出液管6与反应槽3相连通，外桶10通过回流管7与回流槽4相连通，回流槽4上部设置有第四传感器24，其通过返液管8与药液槽1相连通；进液管5上设置有进液阀门11和进液可控阀门12，出液管6上设置有出液阀门13和出液可控阀门14；返液管8上设置有药液泵15；内桶9底部侧壁上还设置有第一传感器16，其内部还设置有可调液位闸门，可调液位闸门包括底板17和可调闸门18，底板17固定在内桶9上，可调闸门18上设置有可调阀门19和第二传感器20，第二传感器20和可调阀门19水平相连并可一起调整运动；内桶9上还设置有容量指针21和液位指示牌22，液位指示牌22上设置有容量刻度；进液可控阀门12和出液可控阀门14为电控阀门；该补液装置中所有的传感器、可控阀门和药液泵的控制信号与工控机相连，优选三八译码器端口。

本发明的技术方案是采用免校准的可调套装补液杯2与定时定量相结合的方法，根据工艺参数在反应槽3中添加药液，出现多余药液时会自动返回药液槽1，发生药液不足或各个可控阀门出现故障时，设备能自动报警。

该补液装置在工作时，首先根据产品工艺补液量要求，调整套装补液杯2内桶9的容量指针21，使之指示在所需的容量值，设定内桶9药液全部流出的时间小于出液可控阀门14的打开时间，内桶9药液全部注满时间小于进液可控阀门12的打开时间，在这里需要说明的是，内桶9药液全部注满或流出的时间由设计的管路直径确定，该时间值并不是一个定值，进液可控阀门12的作用是通过控制单元定时打开和关闭，保证药液槽1内的药液定时注入并注满套装补液杯2内桶9，出液可控阀门14的作用是通过控制单元定时打开和关闭，保证套装补液杯2内桶9药液完全流出到反应槽3；将进液可控阀门12打开、进液阀门11、出液阀门13和出液可控阀门14均关闭，将药液放入药液槽1，打开进液阀门11和出液阀门13，进液阀门11和出液阀门13为了防止停电、停气的情况下，进液可控阀门12和出液可控阀门14失去作用，导致药液不可控，同时便于维修；补液装置的各路信号由控制单元控制工作，药液经由进液管5注入套装补液杯2内桶9，由于内桶9药液全部注满时间小于进液可控阀门12的打开时间，保证了套装补液杯2内桶9的药液量满足设定计量需求，多余的药液通过外桶10与回流槽4之间的回流管7流入回流槽4，之后将进液可控阀门12关闭，同时控制信号单元报警提示。

当需要补液时，打开出液可控阀门14，内桶9的药液流入反应槽3，由于内桶9药液全部流出时间小于出液可控阀门14的打开时间，保证了套装补液杯2内桶9药液全部流入反应槽3，关闭出液可控阀门14，同时控制信号单元报警提示；当出液可控阀门14关闭一段时间后，打开进液可控阀门12，循环上述步骤，同时控制信号单元报警提示。

内桶9中设置的可调阀门19起溢流管作用，第一传感器16设置在距离内桶9出液口具有一定距离，作用为指示“有无药液”，第二传感器20作用为指示“药液是否注满”，内桶9为可调计量器具，具体药液容积由容量指针21指示，液位指示牌22的刻度范围根据需要范围设定；药液槽1上设置的第三传感器23的作用为指示“有无药液”；回流槽4上设置的第四传感器24作用为指示“药液是否过量”。

其中，为了避免进液可控阀门12和出液可控阀门14的损坏不易发现，预防管路堵塞或补液不流畅，还在内桶9底部侧壁上设置了第一传感器16，在可调闸门18上还设置有第二传感器20，且第二传感器20和可调阀门19水平相连并可一起调整运动。这样，进液可控阀门12和出液可控阀门14的故障情况分为以下三种，在故障时容易被发现：

进液可控阀门12故障，出液可控阀门14正常；当内桶9需要加液，进液可控阀门12由于故障不能打开，此时设置在内桶9底部侧壁的第一传感器16提示“无药液”报警，设置在可调阀门18上的第二传感器20提示“药液不能注满”报警；或当出液可控阀门14打开时，但进液可控阀门12由于故障不能关闭，此时第一传感器16提示“有药液”报警、第二传感器20提示“药液不能注满”报警。

进液可控阀门12正常，出液可控阀门14故障；当反应槽3需要加液时，出液可控阀门14由于故障不能打开，此时第一传感器16提示“有药液不流出”报警，第二传感器20提示“药液总注满”报警；当出液可控阀门14需要关闭时，由于故障不能关闭，一段时间内第一传感器16应能探测到药液，但药液流完时第一传感器16不能探测到药液，提示“无药液”报警，第二传感器20提示“药液不能注满”报警。

进液可控阀门12和出液可控阀门14同时故障： 进液可控阀门12和出液可控阀门14总是同时不能打开或同时不能关闭，第一传感器16提示“有药液”或“无药液”报警，第二传感器20提示“药液不能注满”报警；进液可控阀门12总是打开、出液可控阀门14总是关闭，第一传感器16提示“有药液”、第二传感器20提示“药液总注满”报警；进液可控阀门12总是关闭、出液可控阀门14总是打开，第一传感器16提示“无药液”、第二传感器20提示“药液不能注满”报警。

另外，在套装补液杯2进液管5堵塞或补液不流畅时：此时第一传感器16提示“无药液”或第二传感器20提示“药液不能注满”报警；在套装补液杯2出液管6堵塞或补液不流畅时，此时第一传感器16提示“有药液不流出”报警或第二传感器20提示“药液总注满”报警。

还有，当回流槽4药液达到一定程度时，由第四传感器24控制药液泵15，将多余药液注入药液槽1，同时报警提示；当药液槽1无液或少于需求时，由第三传感器23报警提示，以便工作人员及时发现问题。

本实用新型采用免日常校准经过计量并标有容量指示的可调套装补液杯与控制时间定时定量相结合的方法，根据工艺参数，在反应槽中添加药液，出现多余药液时自动返回药液槽，发生药液不足或可控阀门出现各种故障时，设备自动报警；该补液系统不需要校准，不需要人为确定单位时间的流量，避免了人员操作带来的安全隐患；该补液系统采用了回流槽装置，使得设备对补液控制的时间要求范围大大增大，不要求精确；套装补液杯内、外桶的设计保护了内桶的精度；该补液系统控制方法对各种部件损坏和管路堵塞问题设计了报警方法，便于工作人员及时发现设备问题；该补液系统设置了便于更换的手动阀门，防止停电、停气时可控阀门失去作用，导致药液不可控等；该补液系统只有一个回流小泵，药液流动主要靠自身重量，不需要昂贵备件，便于维修且维修成本较低。

总之，本实用新型结构简单，设计合理，操作简便，使用方便，腐蚀液补液准确稳定、安全可靠，方便人员维护，保证人身安全，降低设备维修成本和产品成本，避免药液补液不准带来的产品不合格现象，提高产品合格率及产品质量。

另外，需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另一个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或顺序。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型，对本实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本领域技术人员根据本实用新型的原理设计出其他结构的产品，均属于本实用新型的保护范围，本实用新型将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种晶体硅腐蚀补液装置，包括药液槽(1)、反应槽(3)、补液槽、连接管路及控制单元，其特征在于所述药液槽(1)设置在补液槽的上方且通过进液管(5)与补液槽相连通；所述补液槽为套装补液杯(2)，包括内桶(9)和外桶(10)，所述内桶(9)通过出液管(6)与反应槽(3)相连通，外桶(10)通过回流管(7)与回流槽(4)相连通，所述回流槽(4)通过返液管(8)与药液槽(1)相连通；所述进液管(5)上设置有进液阀门(11)和进液可控阀门(12)，出液管(6)上设置有出液阀门(13)和出液可控阀门(14)；所述返液管(8)上设置有药液泵(15)。

2.根据权利要求1所述的一种晶体硅腐蚀补液装置，其特征在于所述内桶(9)上设置有可调液位闸门，所述可调液位闸门包括底板(17)和可调闸门(18)，底板(17)固定在内桶(9)上，可调闸门(18)上设置有可调阀门(19)。

3.根据权利要求2所述的一种晶体硅腐蚀补液装置，其特征在于所述内桶(9)底部侧壁上还设置有第一传感器(16)。

4.根据权利要求2所述的一种晶体硅腐蚀补液装置，其特征在于所述可调闸门(18)上还设置有第二传感器(20)，所述第二传感器(20)和可调阀门(19)水平相连并可一起调整运动。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种晶体硅腐蚀补液装置，其特征在于所述内桶(9)上还设置有容量指针(21)和液位指示牌(22)，液位指示牌(22)上设置有容量刻度。

6.根据权利要求1所述的一种晶体硅腐蚀补液装置，其特征在于所述药液槽(1)下部设置有第三传感器(23)。

7.根据权利要求1所述的一种晶体硅腐蚀补液装置，其特征在于所述回流槽(4)上部设置有第四传感器(24)。

8.根据权利要求1所述的一种晶体硅腐蚀补液装置，其特征在于所述进液可控阀门(12)和出液可控阀门(14)为电控阀门、气动阀门或磁控阀门。

9.根据权利要求1所述的一种晶体硅腐蚀补液装置，其特征在于所述补液装置中所有的传感器、可控阀门和药液泵的控制信号与工控机相连。