CN210325829U - 一种perc电池清洗制绒系统 - Google Patents

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常纪鹏
何凤琴
张志郢
杨超
王冬冬
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Abstract

本实用新型公开了一种PERC电池清洗制绒系统，将硅片依次通过前酸清洗→纯水清洗→臭氧水清洗→粗抛→纯水清洗→臭氧水清洗→制绒→纯水清洗→臭氧水清洗→纯水清洗→后酸清洗→纯水清洗→慢提拉→烘干。本实用新型使用酸溶液、臭氧水、纯水进行分步处理，可以有效解决PERC电池制绒过程中硅片绒面表面出现白点、齿印、脏污清洗不干净的问题，同时制备的金字塔大小均匀，绒面反射率低。而且清洗制绒工序整体时间缩短，能耗减小，产量变大。同时化学品种类及使用量小，解决了部分环境污染问题。

Description

一种PERC电池清洗制绒系统
技术领域
本实用新型涉及一种PERC电池清洗制绒系统，属于晶硅太阳电池制造技术领域。
背景技术
表面织构化是PERC电池制造工艺中的首要一环，是提高对入射光的吸收及对后续工艺匹配的重要工艺环节。对提升PERC电池的转换效率至关重要。目前产业化生产中对PERC电池的清洗制绒环节主要是利用化学湿法刻蚀。即利用酸碱等化学品的混合溶液对硅片进行清洗及碱的各项异性腐蚀对硅片进行刻蚀制绒。但是该清洗制绒方法存在以下缺点：例如硅片绒面表面出现白点、齿印、脏污清洗不干净等外观问题。同时绒面反射率较大，金字塔尺寸不均匀等性能问题。而且清洗制绒工序时间较长，化学品使用种类多、用量大等能耗及环境污染问题。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：解决了在PERC电池制绒过程中如何避免硅片绒面脏污的问题；如何使得制备的金字塔大小均匀，绒面反射率低的问题；如何减小清洗制绒工序整体时间以及减小使用化学品种类及使用量的问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是提供了一种PERC电池清洗制绒系统，其特征在于，包括用于原始硅片进行前酸清洗处理的前酸洗槽、用于对前酸清洗处理后的硅片进行第一次纯水清洗的第一纯水清洗槽、对前三次纯水清洗后的硅片进行臭氧水清洗处理的臭氧水洗槽、对第一次臭氧水清洗处理后的硅片进行粗抛处理的粗抛槽、对粗抛后的硅片进行第二次纯水清洗的第二纯水清洗槽、对第二次臭氧水清洗处理后的硅片进行制绒处理的制绒槽、对制绒后的硅片进行纯水清洗的第三纯水清洗槽、对第三次臭氧水清洗处理后的硅片进行第四次纯水清洗的第四纯水清洗槽、对第四次纯水清洗处理后的硅片进行后酸清洗处理的后酸洗槽、对后酸清洗处理后的硅片进行第五次纯水清洗的第五纯水清洗槽、对第五次纯水清洗后的硅片进行预脱水的慢提拉槽、对预脱水后的硅片进行烘干的烘干槽。
本实用新型公开了一种PERC电池清洗制绒系统，将硅片依次通过前酸清洗→纯水清洗→臭氧水清洗→粗抛→纯水清洗→臭氧水清洗→制绒→纯水清洗→臭氧水清洗→纯水清洗→后酸清洗→纯水清洗→慢提拉→烘干。
本实用新型使用酸溶液、臭氧水、纯水进行分步处理，可以有效解决PERC电池制绒过程中硅片绒面表面出现白点、齿印、脏污清洗不干净的问题，同时制备的金字塔大小均匀，绒面反射率低。而且清洗制绒工序整体时间缩短，能耗减小，产量变大。同时化学品种类及使用量小，解决了部分环境污染问题。
附图说明
图1为一种PERC电池清洗制绒工艺的流程图；
图2为一种PERC电池清洗制绒系统的示意图。
具体实施方式
为使本实用新型更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例1
如图1所示，一种PERC电池清洗制绒工艺，包括以下步骤：
步骤(1)、将原始硅片放入到酸洗槽进行前酸清洗处理。其中，HF体积浓度为5％。HCL体积浓度5％，其余为纯水。酸清洗温度为20℃，酸清洗的时间为60S，同时进行循环鼓泡。
步骤(2)、将步骤(1)酸洗后的硅片放入到第一纯水清洗槽进行纯水清洗。纯水清洗的时间为60S，温度为25℃。
步骤(3)、在臭氧水洗槽将步骤(2)纯水清洗后的硅片进行第一次臭氧水清洗处理。臭氧水清洗槽中的臭氧浓度为25ppm。温度为20℃，臭氧水清洗的时间为150S。
步骤(4)、在粗抛槽将步骤(3)臭氧水清洗处理后的硅片进行粗抛处理。粗抛槽内的溶液为KOH溶液，KOH的质量浓度为1％。粗抛槽内的温度为70℃，粗抛的时间为60S，同时进行循环鼓泡。
步骤(5)、将步骤(4)粗抛后的硅片放入到第二纯水清洗槽进行纯水清洗。纯水清洗的时间为60S，温度为25℃。
步骤(6)、在臭氧水洗槽将步骤(5)纯水清洗后的硅片进行第二次臭氧水清洗处理。臭氧水清洗槽中的臭氧浓度为25ppm。温度为20℃，臭氧水清洗的时间为120S。
步骤(7)、在制绒槽将步骤(6)臭氧水清洗后的硅片进行制绒处理。制绒槽溶液为KOH与添加剂的混合溶液；KOH与添加剂的混合溶液中，KOH的质量浓度为0.8％，添加剂体积浓度为1％。添加剂主要由表面活性剂、去泡剂及去污剂组成。制绒槽温度为90℃，制绒的时间为350S，同时进行循环鼓泡。
步骤(8)、将步骤(7)制绒后的硅片放入到第三纯水清洗槽进行纯水清洗。纯水清洗的时间为60S，温度为25℃。
步骤(9)、在臭氧水洗槽将步骤(8)纯水清洗后的硅片进行第三次臭氧水清洗处理。臭氧水清洗槽中的臭氧浓度为25ppm。温度为20℃，臭氧水清洗的时间为150S。
步骤(10)、将步骤(9)臭氧水清洗处理后的硅片放入到第四纯水清洗槽进行纯水清洗。纯水清洗的时间为80S，温度为25℃。
步骤(11)、将步骤(10)纯水清洗处理后的硅片放入到酸洗槽进行后酸清洗处理；HF体积浓度为5％。HCL体积浓度5％，其余为纯水。酸清洗温度为20℃，酸清洗的时间为100S，同时进行循环鼓泡。
步骤(12)、将步骤(11)后酸清洗处理后的硅片放入到第五纯水清洗槽进行纯水清洗。纯水清洗的时间为120S，温度为25℃。
步骤(13)、将步骤(10)纯水清洗后的硅片放入到慢提拉槽进行预脱水。预脱水的温度为60℃，预脱水的时间为60S。
步骤(14)、将步骤(11)预脱水后的硅片放入到烘干槽进行烘干。烘干槽中的温度为60℃的氮气烘干，烘干所需的时间为180S。
实施例1的制绒工艺后表面干净无污染，无齿痕、手印、白斑等，外观干净。经形貌观测后表面金字塔均匀，密集分布于硅片表面。金字塔尺寸在0.5-1.7um之间。平均金字塔尺寸在1.5um左右。400-1000nm波长范围内的综合反射率为9.2497％。
如图2所示，一种使用PERC电池清洗制绒工艺的系统，包括用于原始硅片进行前酸清洗处理的前酸洗槽、用于对前酸清洗处理后的硅片进行第一次纯水清洗的第一纯水清洗槽、对前三次纯水清洗后的硅片进行臭氧水清洗处理的臭氧水洗槽、对第一次臭氧水清洗处理后的硅片进行粗抛处理的粗抛槽、对粗抛后的硅片进行第二次纯水清洗的第二纯水清洗槽、对第二次臭氧水清洗处理后的硅片进行制绒处理的制绒槽、对制绒后的硅片进行纯水清洗的第三纯水清洗槽、对第三次臭氧水清洗处理后的硅片进行第四次纯水清洗的第四纯水清洗槽、对第四次纯水清洗处理后的硅片进行后酸清洗处理的后酸洗槽、对后酸清洗处理后的硅片进行第五次纯水清洗的第五纯水清洗槽、对第五次纯水清洗后的硅片进行预脱水的慢提拉槽、对预脱水后的硅片进行烘干的烘干槽。
实施例2
一种PERC电池清洗制绒工艺，包括以下步骤：
步骤(1)、将原始硅片放入到酸洗槽进行前酸清洗处理。HF体积浓度为5％。HCL体积浓度5％，其余为纯水。酸清洗的温度为20℃，酸清洗的时间为60S，同时进行循环鼓泡。
步骤(2)、将步骤(1)酸洗后的硅片放入到第一纯水清洗槽进行纯水清洗。纯水清洗的时间为60s，温度为25℃。
步骤(3)、在臭氧水洗槽将步骤(2)纯水清洗后的硅片进行第一次臭氧水清洗处理。臭氧水清洗槽中的臭氧浓度为30ppm；温度为20℃，臭氧水清洗的时间为200S。
步骤(4)、在粗抛槽将步骤(3)臭氧水清洗处理后的硅片进行粗抛处理。粗抛槽溶液为KOH溶液，KOH的质量浓度为1％。粗抛槽温度为70℃，时间为100S，同时进行循环鼓泡。
步骤(5)、将步骤(4)粗抛后的硅片放入到第二纯水清洗槽进行纯水清洗。纯水清洗的时间为60S，温度为25℃。
步骤(6)、在臭氧水洗槽将步骤(5)纯水清洗后的硅片进行第二次臭氧水清洗处理。臭氧水清洗槽中的臭氧浓度为30ppm。温度为20℃，臭氧水清洗的时间为150S。
步骤(7)、在制绒槽将步骤(6)臭氧水清洗后的硅片进行制绒处理。制绒槽溶液为KOH与添加剂的混合溶液；KOH与添加剂的混合溶液中，KOH的质量浓度为0.8％，添加剂体积浓度为1％。添加剂主要由表面活性剂、去泡剂及去污剂组成。制绒槽温度为90℃，时间为350S，同时进行循环鼓泡。
步骤(8)、将步骤(7)制绒后的硅片放入到第三纯水清洗槽进行纯水清洗。纯水清洗的时间为60S，温度为25℃。
步骤(9)、在臭氧水洗槽将步骤(8)纯水清洗后的硅片进行第三次臭氧水清洗处理。臭氧水清洗槽中的臭氧浓度为30ppm；温度为20℃，臭氧水清洗的时间为200S。
步骤(10)、将步骤(9)臭氧水清洗处理后的硅片放入到第四纯水清洗槽进行纯水清洗。纯水清洗的时间为80S，温度为25℃。
步骤(11)、将步骤(10)纯水清洗处理后的硅片放入到酸洗槽进行后酸清洗处理；HF体积浓度为5％。HCL体积浓度5％，其余为纯水。酸清洗的温度为20℃，酸清洗的时间为100S，同时进行循环鼓泡。
步骤(12)、将步骤(11)后酸清洗处理后的硅片放入到第五纯水清洗槽进行纯水清洗。纯水清洗的时间为120S，温度为25℃。
步骤(13)、将步骤(10)纯水清洗后的硅片放入到慢提拉槽进行预脱水。预脱水的温度为60℃，预脱水的时间为60S。
步骤(14)、将步骤(11)预脱水后的硅片放入到烘干槽进行烘干。烘干槽中的温度为60℃的氮气烘干，烘干所需的时间为360S。
实施例2的制绒工艺后表面干净无污染，无齿痕、手印、白斑等，外观干净。经形貌观测后表面金字塔均匀，密集分布于硅片表面。金字塔尺寸在0.5-1.7um之间。平均金字塔尺寸在1.5um左右。400-1000nm波长范围内的综合反射率为9.2371％。
实施例3
一种PERC电池清洗制绒工艺，包括以下步骤：
步骤(1)、将原始硅片放入到酸洗槽进行前酸清洗处理。HF体积浓度为5％。HCL体积浓度5％，其余为纯水。酸清洗温度为20℃，酸清洗的时间为60S，同时进行循环鼓泡。
步骤(2)、将步骤(1)酸洗后的硅片放入到第一纯水清洗槽进行纯水清洗。纯水清洗的时间为60S，温度为25℃。
步骤(3)、在臭氧水洗槽将步骤(2)纯水清洗后的硅片进行第一次臭氧水清洗处理。臭氧水清洗槽中的臭氧浓度为35ppm；温度为20℃，臭氧水清洗的时间为240S。
步骤(4)、在粗抛槽将步骤(3)臭氧水清洗处理后的硅片进行粗抛处理。粗抛槽溶液为KOH溶液，KOH的质量浓度为1％。粗抛槽温度为70℃，时间为120S，同时进行循环鼓泡。
步骤(5)、将步骤(4)粗抛后的硅片放入到第二纯水清洗槽进行纯水清洗。纯水清洗的时间为100S，温度为25℃。
步骤(6)、在臭氧水洗槽将步骤(5)纯水清洗后的硅片进行第二次臭氧水清洗处理。臭氧水清洗槽中的臭氧浓度为35ppm；温度为20℃，臭氧水清洗的时间为150S。
步骤(7)、在制绒槽将步骤(6)臭氧水清洗后的硅片进行制绒处理。制绒槽溶液为KOH与添加剂的混合溶液；KOH与添加剂的混合溶液中，KOH的质量浓度为0.8％，添加剂体积浓度为1％。添加剂主要由表面活性剂、去泡剂及去污剂组成。制绒槽内的温度为95℃，制绒的时间为350S，同时进行循环鼓泡。
步骤(8)、将步骤(7)制绒后的硅片放入到第三纯水清洗槽进行纯水清洗。纯水清洗的时间为100S，温度为25℃。
步骤(9)、在臭氧水洗槽将步骤(8)纯水清洗后的硅片进行第三次臭氧水清洗处理。臭氧水清洗槽中的臭氧浓度为35ppm；温度为20℃，臭氧水清洗的时间为240S。
步骤(10)、将步骤(9)臭氧水清洗处理后的硅片放入到第四纯水清洗槽进行纯水清洗。纯水清洗的时间为120S，温度为25℃。
步骤(11)、将步骤(10)纯水清洗处理后的硅片放入到酸洗槽进行后酸清洗处理；HF体积浓度为5％。HCL体积浓度5％，其余为纯水。酸清洗温度为20℃，时间为100S，同时进行循环鼓泡。
步骤(12)、将步骤(11)后酸清洗处理后的硅片放入到第五纯水清洗槽进行纯水清洗。纯水清洗的时间为120S，温度为25℃。
步骤(13)、将步骤(10)纯水清洗后的硅片放入到慢提拉槽进行预脱水。预脱水的温度为60℃，预脱水的时间为60S。
步骤(14)、将步骤(11)预脱水后的硅片放入到烘干槽进行烘干。烘干槽中的温度为80℃的氮气烘干，烘干所需的时间为200S。
实施例3的制绒工艺后表面干净无污染，无齿痕、手印、白斑等，外观干净。经形貌观测后表面金字塔均匀，密集分布于硅片表面。金字塔尺寸在0.5-1.7um之间。平均金字塔尺寸在1.5um左右。400-1000nm波长范围内的综合反射率为8.9911％。
实施例4
一种PERC电池清洗制绒工艺，包括以下步骤：
步骤(1)、将原始硅片放入到酸洗槽进行前酸清洗处理。HF/HCL溶液中，HF体积浓度为10％，HCL体积浓度10％，其余为纯水；酸清洗的温度为30℃，酸清洗的时间为120S，同时进行循环鼓泡。
步骤(2)、将步骤(1)酸洗后的硅片放入到第一纯水清洗槽进行纯水清洗。纯水清洗的时间为60S，温度为20℃。
步骤(3)、在臭氧水洗槽将步骤(2)纯水清洗后的硅片进行第一次臭氧水清洗处理。臭氧水洗槽中的臭氧浓度为40ppm；温度为25℃，臭氧水清洗的时间为240S。
步骤(4)、在粗抛槽将步骤(3)臭氧水清洗处理后的硅片进行粗抛处理。粗抛槽内的溶液为KOH溶液，KOH的质量浓度为2％；粗抛槽内的温度为80℃，粗抛的时间为100S，同时进行循环鼓泡。
步骤(5)、将步骤(4)粗抛后的硅片放入到第二纯水清洗槽进行纯水清洗。纯水清洗的时间为100S，温度为25℃。
步骤(6)、在臭氧水洗槽将步骤(5)纯水清洗后的硅片进行第二次臭氧水清洗处理。臭氧水清洗槽中的臭氧浓度为40ppm；温度为20℃，臭氧水清洗的时间为150S。
步骤(7)、在制绒槽将步骤(6)臭氧水清洗后的硅片进行制绒处理。制绒槽溶液为NaOH与添加剂的混合溶液；NaOH的质量浓度为1％，添加剂体积浓度为1.2％；添加剂主要由表面活性剂、去泡剂及去污剂组成。制绒槽内的温度为95℃，制绒的时间为400S，同时进行循环鼓泡。
步骤(8)、将步骤(7)制绒后的硅片放入到第三纯水清洗槽进行纯水清洗。纯水清洗的时间为100S，温度为25℃。
步骤(9)、在臭氧水洗槽将步骤(8)纯水清洗后的硅片进行第三次臭氧水清洗处理。臭氧水清洗槽中的臭氧浓度为35ppm；温度为20℃，臭氧水清洗的时间为240S。
步骤(10)、将步骤(9)臭氧水清洗处理后的硅片放入到第四纯水清洗槽进行纯水清洗。纯水清洗的时间为120S，温度为25℃。
步骤(11)、将步骤(10)纯水清洗处理后的硅片放入到酸洗槽进行后酸清洗处理；HF体积浓度为5％。HCL体积浓度5％，其余为纯水。酸清洗温度为20℃，时间为100S，同时进行循环鼓泡。
步骤(12)、将步骤(11)后酸清洗处理后的硅片放入到第五纯水清洗槽进行纯水清洗。纯水清洗的时间为120S，温度为25℃。
步骤(13)、将步骤(10)纯水清洗后的硅片放入到慢提拉槽进行预脱水。慢提拉槽内设有纯水，预脱水的温度为80℃，预脱水的时间为30S。
步骤(14)、将步骤(11)预脱水后的硅片放入到烘干槽进行烘干。烘干槽中的温度为80℃的氮气烘干，烘干所需的时间为360S。
实施例4的制绒工艺后表面干净无污染，无齿痕、手印、白斑等，外观干净。经形貌观测后表面金字塔均匀，密集分布于硅片表面。金字塔尺寸在0.5-1.7um之间。平均金字塔尺寸在1.5um左右。400-1000nm波长范围内的综合反射率为9.0911％。
常规制绒工艺与实施例1、2、3、4之间的综合反射率对比如表1。
制绒工艺 绒面反射率/％(400-1000nm) 综合反射率提升/％
常规制绒 11.0573 0
实施例1 9.2497 1.8076
实施例2 9.2371 1.8202
实施例3 8.9911 2.0662
实施例4 9.0911 1.9662
表1。

Claims (1)

1.一种PERC电池清洗制绒系统，其特征在于，包括用于原始硅片进行前酸清洗处理的前酸洗槽、用于对前酸清洗处理后的硅片进行第一次纯水清洗的第一纯水清洗槽、对前三次纯水清洗后的硅片进行臭氧水清洗处理的臭氧水洗槽、对第一次臭氧水清洗处理后的硅片进行粗抛处理的粗抛槽、对粗抛后的硅片进行第二次纯水清洗的第二纯水清洗槽、对第二次臭氧水清洗处理后的硅片进行制绒处理的制绒槽、对制绒后的硅片进行纯水清洗的第三纯水清洗槽、对第三次臭氧水清洗处理后的硅片进行第四次纯水清洗的第四纯水清洗槽、对第四次纯水清洗处理后的硅片进行后酸清洗处理的后酸洗槽、对后酸清洗处理后的硅片进行第五次纯水清洗的第五纯水清洗槽、对第五次纯水清洗后的硅片进行预脱水的慢提拉槽、对预脱水后的硅片进行烘干的烘干槽。
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