CN210167328U - 电池用硅片风干槽 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池用硅片风干槽，设有槽体和开口于槽体内部的喷气嘴，所述槽体为封闭式；所述喷气嘴通过氮气输送管连接高压氮气气源。本实用新型的有益效果是：可以显著提升硅片表面的洁净度，大幅提高硅片的良品率，有效降低企业生产成本。

Description

电池用硅片风干槽

技术领域

本实用新型属于太阳能电池片制造领域，具体是一种电池用硅片风干槽，主要应用在电池用硅片制备过程中的风干工序上。

背景技术

随着现代工业化的发展，石油、天然气等不可再生能源日益减少，新能源得到人们日益重视，而近几年太阳能在新能源中发展迅速，比例也是越来越大。传统电池生产线目前已无法大幅度提升效率，太阳能生产厂商将目光逐渐转移至关注太阳能电池成品率，太阳能电池的成品率是衡量一个光伏企业技术水平的重要标准。中国专利文献CN105374900A于2016年3月2日公开了“一种制备单晶硅表面钝化电池的方法”，它具体实施步骤如下：(1)经过清洗制绒后的单晶硅片，在管式扩散炉中采用改进扩散工艺进行扩散；(2)对单晶硅片进行制绒扩散后，在二次清洗槽中用HF去除扩散后的PSG；(3)在扩散炉中首先采用干氧氧化的方法在硅片表面生长一层薄的二氧化硅薄膜；然后在湿氧气氛下，进行湿氧氧化，同时适当通源沉积；最后再次干氧氧化；(4)钝化后的单晶硅片，在湿法刻蚀槽中刻蚀去除背面PN结；(5)运用PECVD在单晶硅片正面沉积氮化硅，并进行电极印刷与烧结。该发明的有益效果是：具有良好的致密性，并表现出很好的钝化作用，使单晶硅电池光电转换效率明显提升。链式制绒、刻蚀设备风干槽的作用是利用过滤加热后空气对硅片表面的水进行吹扫和风干，从而保证硅片流出机台是干燥和洁净的。如果吹至硅片表面上的风洁净度不够，吹出的风中有颗粒灰尘，会粘附在硅片表面，制绒后硅片经过扩散后表面会出现黑色的斑点，刻蚀后硅片经过镀膜后表面会出现白色的斑点。硅片表面有黑色和白色的斑点在经过后面的工序不会去除，从而制成成品电池后表面也会留有斑点，因而影响外观，造成成品电池不良外观比例上升。

在现有的技术中，制绒、刻蚀设备风干槽主要存在从风机中出来的风洁净度不够，吹出的风中有颗粒粉尘，粉尘会粘附硅片表面，无法保证制绒和刻蚀后硅片表面洁净度。扩散后出现黑点的比例为0.5%-0.8%，镀膜后出现白点的比例为0.6%-1.0%。扩散和镀膜出现的黑点和白点造成成品电池不良，导致企业生产成本上升。

发明内容

基于以上问题，本实用新型提供一种电池用硅片风干槽，使用该种电池用硅片风干槽进行风干，可以显著提升硅片表面的洁净度，大幅提高硅片的良品率，有效降低企业生产成本。

为了实现发明目的，本实用新型采用如下技术方案：一种电池用硅片风干槽，设有槽体和开口于槽体内部的喷气嘴，所述槽体为封闭式；所述喷气嘴通过氮气输送管连接高压氮气气源。

本方案设计的电池用硅片风干槽，除了包括槽体，以及在槽体内设置的喷气嘴，还设计有氮气输送管。氮气输送管将洁净的氮气输送至槽体内，对槽体内待吹干的硅片进行吹干。槽体是密封的，可以避免外界环境的灰尘落入已经被吹干净的硅片表面。例如槽体整体封闭，仅上下游的开口处设置风门，以气帘隔绝内外。

作为优选，还设有氮气加热装置，氮气加热装置位于氮气输送管上游、高压氮气气源下游。将氮气加热后进行吹干，可以有效提高吹干效率。一般的，以加温至45-55℃为宜。

作为优选，槽体为倾斜设置，下游端高于上游端；槽体内安装有滚轴式传送机构，滚轴式传送机构由若干滚轴间隙连接形成，每个滚轴轴向均平行，滚轴和动力设备连接；滚轴式传送机构倾斜设置，与槽体的倾斜角度一致。硅片被放置在滚轴上，可以受滚轴的推动向前运行。将槽体和槽体内的滚轴式传送机构设置为前端高后端低的倾斜方式，可以使硅片处于倾斜状态，附着在硅片上的液体会因重力自动由硅片较低的一侧边流走，这样可以减轻风干槽的吹干作业压力。

作为优选，滚轴的材质为导电橡胶，且滚轴接地。当硅片在风干槽内被热氮气吹干的过程中，硅片表面容易产生静电，会对周边的灰尘颗粒产生吸附作用，本方案使用导电橡胶来制作滚轴并接地，可以将滚轴上的硅片产生的静电传导出去，消除因为静电产生的对灰尘颗粒的吸附力，保证吹干后的硅片不会被二次污染。

作为优选，喷气嘴均匀设置于滚轴式传送机构的上下两侧。通过在滚轴式传送机构的上下两侧同时设置喷气嘴，可以将硅片高效的一次性吹干，杜绝了硅片下方水渍的产生。

作为优选，所述槽体上设有氮气回收管道和氮气回收桶，氮气回收管道的两端分别连接槽体和氮气回收管道。风干槽是相对密封的结构，喷入风干槽的加热过的氮气在吹干硅片后可以回收利用，从而减少资源和能源浪费，节约成本。

作为优选，氮气回收管道上串联设有至少3个空气滤芯，空气滤芯的过滤颗粒直径从上游至下游依次减小。为了保持氮气的始终洁净，在氮气回收管道上串联安装了至少3个空气滤芯，过滤颗粒直径从上游至下游依次减小，具体参数可以由现场环境和工艺要求按照实际需要进行选择。经过至少三级不同过滤等级滤芯过滤，充分保证了氮气的洁净度，而且起到了降低生产成本作用。根据发明人的实践，滤芯更换周期以3个月内为佳，更换周期过长，或者会导致滤芯的通过性变差，气流流量受到影响，或者会导致过滤效果显著下降。

综上所述，本实用新型的有益效果是：1.不仅适用于常规单、多晶工艺，并且也适用于现在流行的单、多晶PERC电池工艺以及单、多晶MWT电池工艺。2.制绒、刻蚀后硅片经过多点改善方法，硅片表面洁净度大大提高，外观不良比例明显下降。3.稳定性较高，易于与现有产线结合，生产成本基本保持不变。

附图说明

图1为本实用新型的结构简图。

其中：1最后水槽，2滚轴，3槽体，4氮气输送管，5氮气加热装置，6喷气嘴，7氮气回收管道，8氮气回收桶，9硅片；双箭头所示为滚轴式传送机构的传送方向，单箭头所示为氮气气流方向。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

实施例1

如图1所示，本实施例为一种常规多晶电池用硅片的外观不良改善方法，包括如下步骤：

甲、制绒工序：

A，选取多晶156.75×156.75硅片；

B，硅片经过制绒槽、碱槽、酸槽腐蚀，以及水槽清洗；

C，硅片离开最后水槽后，由滚轴式传送机构传送，经过电池用硅片风干槽，以加热后的纯氮气进行吹扫和风干，并以滚轴式传送机构送出风干槽；

D，硅片出制绒设备，完成制绒工艺流程；

乙、刻蚀工序：

E，选取扩散后硅片；

F，硅片经过刻蚀槽、碱槽、酸槽腐蚀，以及水槽清洗；

G，硅片离开最后水槽后由滚轴式传送机构传送，经过电池用硅片风干槽，以加热后的纯氮气进行吹扫和风干，并以滚轴式传送机构送出风干槽；

H，硅片出刻蚀设备，完成刻蚀工艺流程。

其中，滚轴式传送机构是一个由多个滚轴2组成的传送机构，每个滚轴轴向均平行，依次连接成一个物料传送通道，沿上下游方向贯穿电池用硅片风干槽。滚轴和动力设备连接，使放在滚轴上的硅片9可以受滚轴的推动向前运行，在该通道内向前移动。滚轴的材质为导电橡胶，且滚轴接地。当硅片在经过相应的腐蚀处理并清洗后，在滚轴式传送机构的传输下离开最后水槽1，随即进入风干槽的槽体8。槽体前端高后端低，和水平面之间的夹角被设置为30°；对应的，槽体内的滚轴式传送机构也是前高后低。硅片在槽体内会形成前高后低的倾斜姿态，硅片上的残留液体大部分会因重力自动由硅片较低的后侧边流走。槽体内在滚轴式传送机构的上下方均设有至少3组喷气嘴6，高压氮气经过喷气嘴对硅片上的残留液体进行吹除，本例的喷气嘴设置了8组。喷气嘴通过氮气输送管4与氮气气源连接，而且氮气经过氮气加热装置5加热至45-55℃。高压氮气从喷气嘴喷出，可对硅片上下两面上的残留液体彻底吹干，确保硅片表面洁净无尘。处理完毕后的硅片由滚轴式传送机构传送离开风干槽。风干槽的前后两端各设有一个氮气回收管道7，每个氮气回收管道上均串联设有3个空气滤芯，空气滤芯的过滤颗粒直径从上游至下游依次减小，本例的3个空气滤芯的过滤颗粒直径从上游至下游依次为0.5um、0.3um、0.1um。空气滤芯的更换频率被设定在80个工作日。高压氮气在风干槽内吹干硅片后，从氮气回收管道回流至氮气回收桶8加以回收，并可在后续使用中再次加热加压循环使用。

作为对比，本例中选取156.75×156.75型同厂家多晶硅片60万片，跟踪3次，每次取20万片使用发牌式均匀分成2组。每次均对比制绒Schmid设备改造前后扩散后黑点比例，第1组10万硅片在现有产线技术Schmid制绒设备上进行制绒工艺，第2组10万硅片在改进后产线技术Schmid制绒设备上进行制绒工艺，然后两组均完成相同的扩撒工艺。跟踪3次扩散后黑点比例如下表：

再选取156.75×156.75型扩散后多晶硅片60万片，跟踪3次，每次取20万片使用发牌式均匀分成2组。每次均对比刻蚀Schmid设备改造前后镀膜后白点比例，第1组10万硅片在现有产线技术Schmid刻蚀设备上进行刻蚀工艺，第2组10万硅片在改进后产线技术Schmid刻蚀设备上进行刻蚀工艺，然后两组均完成相同的镀膜工艺。跟踪3次镀膜后白点比例如下表：

实施例2

如图1所示，本实施例为一种单晶PERC电池用硅片的外观不良改善方法，包括如下步骤：

刻蚀工序：

A.选取扩散后单晶硅片；

B.硅片经过刻蚀槽、碱槽、酸槽腐蚀，以及水槽清洗；

C.硅片离开最后水槽后由滚轴式传送机构传送，经过电池用硅片风干槽，以加热后的纯氮气进行吹扫和风干，并以滚轴式传送机构送出风干槽；

D.硅片出刻蚀设备，完成刻蚀工艺流程。

其中，滚轴式传送机构是一个由多个滚轴2组成的传送机构，每个滚轴轴向均平行，依次连接成一个物料传送通道，沿上下游方向贯穿电池用硅片风干槽。滚轴和动力设备连接，使放在滚轴上的硅片9可以受滚轴的推动向前运行，在该通道内向前移动。滚轴的材质为导电橡胶，且滚轴接地。当硅片在经过相应的腐蚀处理并清洗后，在滚轴式传送机构的传输下离开最后水槽1，随即进入风干槽的槽体3。槽体前端高后端低，和水平面之间的夹角被设置为30°；对应的，槽体内的滚轴式传送机构也是前高后低。硅片在槽体内会形成前高后低的倾斜姿态，硅片上的残留液体大部分会因重力自动由硅片较低的后侧边流走。槽体内在滚轴式传送机构的上下方均设有至少3组喷气嘴6，高压氮气经过喷气嘴对硅片上的残留液体进行吹除，本例的喷气嘴设置了8组。喷气嘴通过氮气输送管4与氮气气源连接，而且氮气经过氮气加热装置5加热至45-55℃。高压氮气从喷气嘴喷出，可对硅片上下两面上的残留液体彻底吹干，确保硅片表面洁净无尘。处理完毕后的硅片由滚轴式传送机构传送离开风干槽。风干槽的前后两端各设有一个氮气回收管道7，每个氮气回收管道上均串联设有3个空气滤芯，空气滤芯的过滤颗粒直径从上游至下游依次减小，本例的3个空气滤芯的过滤颗粒直径从上游至下游依次为0.5um、0.3um、0.1um。空气滤芯的更换频率被设定在80个工作日。高压氮气在风干槽内吹干硅片后，从氮气回收管道回流至氮气回收桶8加以回收，并可在后续使用中再次加热加压循环使用。

选取M2型同厂家单晶硅片60万片，跟踪3次，每次取20万片使用发牌式均匀分成2组。每次均对比刻蚀Schmid设备改造前后镀膜后白点比例，第1组10万硅片在现有产线技术Schmid刻蚀设备上进行镀膜工艺，第2组10万硅片在改进后产线技术Schmid刻蚀设备上进行刻蚀工艺，然后两组均完成相同的镀膜工艺。跟踪3次镀膜后白点比例如下表：

在本例中，由于单晶制绒设备与现有设备差别较大，不能直接套用本技术方案，因此处理步骤仅包括刻蚀工序。

实施例3

如图1所示，本实施例为一种高效MWT多晶电池用硅片的外观不良改善方法，包括如下步骤：

甲、制绒工序：

A，选取多晶156.75×156.75硅片；

B，硅片经过制绒槽、碱槽、酸槽腐蚀，以及水槽清洗；

C，硅片离开最后水槽后，由滚轴式传送机构传送，经过电池用硅片风干槽，以加热后的纯氮气进行吹扫和风干，并以滚轴式传送机构送出风干槽；

D，硅片出制绒设备，完成制绒工艺流程；

乙、刻蚀工序：

E，选取扩散后硅片；

F，硅片经过刻蚀槽、碱槽、酸槽腐蚀，以及水槽清洗；

G，硅片离开最后水槽后由滚轴式传送机构传送，经过电池用硅片风干槽，以加热后的纯氮气进行吹扫和风干，并以滚轴式传送机构送出风干槽；

H，硅片出刻蚀设备，完成刻蚀工艺流程。

其中，滚轴式传送机构是一个由多个滚轴2组成的传送机构，每个滚轴轴向均平行，依次连接成一个物料传送通道，沿上下游方向贯穿电池用硅片风干槽。滚轴和动力设备连接，使放在滚轴上的硅片9可以受滚轴的推动向前运行，在该通道内向前移动。滚轴的材质为导电橡胶，且滚轴接地。当硅片在经过相应的腐蚀处理并清洗后，在滚轴式传送机构的传输下离开最后水槽1，随即进入风干槽的槽体3。槽体前端高后端低，和水平面之间的夹角被设置为30°；对应的，槽体内的滚轴式传送机构也是前高后低。硅片在槽体内会形成前高后低的倾斜姿态，硅片上的残留液体大部分会因重力自动由硅片较低的后侧边流走。槽体内在滚轴式传送机构的上下方均设有至少3组喷气嘴6，高压氮气经过喷气嘴对硅片上的残留液体进行吹除，本例的喷气嘴设置了8组。喷气嘴通过氮气输送管4与氮气气源连接，而且氮气经过氮气加热装置5加热至45-55℃。高压氮气从喷气嘴喷出，可对硅片上下两面上的残留液体彻底吹干，确保硅片表面洁净无尘。处理完毕后的硅片由滚轴式传送机构传送离开风干槽。风干槽的前后两端各设有一个氮气回收管道7，每个氮气回收管道上均串联设有3个空气滤芯，空气滤芯的过滤颗粒直径从上游至下游依次减小，本例的3个空气滤芯的过滤颗粒直径从上游至下游依次为0.5um、0.3um、0.1um。空气滤芯的更换频率被设定在80个工作日。高压氮气在风干槽内吹干硅片后，从氮气回收管道回流至氮气回收桶8加以回收，并可在后续使用中再次加热加压循环使用。

作为对比，本例中选取156.75×156.75型同厂家多晶硅片60万片，跟踪3次，每次取20万片使用发牌式均匀分成2组。每次均对比制绒Schmid设备改造前后扩散后黑点比例，第1组10万硅片在现有产线技术Schmid制绒设备上进行制绒工艺，第2组10万硅片在改进后产线技术Schmid制绒设备上进行制绒工艺，然后两组均完成相同的扩撒工艺。跟踪3次扩散后黑点比例如下表：

再选取156.75×156.75型扩散后多晶硅片60万片，跟踪3次，每次取20万片使用发牌式均匀分成2组。每次均对比刻蚀Schmid设备改造前后镀膜后白点比例，第1组10万硅片在现有产线技术Schmid刻蚀设备上进行刻蚀工艺，第2组10万硅片在改进后产线技术Schmid刻蚀设备上进行刻蚀工艺，然后两组均完成相同的镀膜工艺。跟踪3次镀膜后白点比例如下表：

应理解，本实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种电池用硅片风干槽，设有槽体（3）和开口于槽体内部的喷气嘴（6），其特征是，所述槽体为封闭式；所述喷气嘴通过氮气输送管（4）连接高压氮气气源。

2.根据权利要求1所述的一种电池用硅片风干槽，其特征是，还设有氮气加热装置（5），氮气加热装置位于氮气输送管上游、高压氮气气源下游。

3.根据权利要求1或2所述的一种电池用硅片风干槽，其特征是，槽体为倾斜设置，下游端高于上游端；槽体内安装有滚轴式传送机构，滚轴式传送机构由若干滚轴（2）间隙连接形成，每个滚轴轴向均平行，滚轴和动力设备连接；滚轴式传送机构倾斜设置，与槽体的倾斜角度一致。

4.根据权利要求3所述的一种电池用硅片风干槽，其特征是，滚轴的材质为导电橡胶，且滚轴接地。

5.根据权利要求3所述的一种电池用硅片风干槽，其特征是，喷气嘴均匀设置于滚轴式传送机构的上下两侧。

6.根据权利要求1或2所述的一种电池用硅片风干槽，其特征是，所述槽体上设有氮气回收管道（7）和氮气回收桶（8），氮气回收管道的两端分别连接槽体和氮气回收管道。

7.根据权利要求6所述的一种电池用硅片风干槽，其特征是，氮气回收管道上串联设有至少3个空气滤芯，空气滤芯的过滤颗粒直径从上游至下游依次减小。

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