CN219246632U - 硅片清洗系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及硅片生产的技术领域，提供一种硅片清洗系统，包括：预清洗槽，用于对硅片进行清洗；清洗剂槽，设置于预清洗槽下游，用于对硅片进行药剂清洗；氧化清洗槽，设置于清洗剂槽的下游，用于对硅片进行氧化清洗；第一漂洗槽，设置于氧化清洗槽的下游，用于清洗硅片表面残留的氧化剂；螯合剂槽，设置于第一漂洗槽的下游，用于螯合硅片表面的金属离子。氧化清洗完成后的硅片放入第一漂洗槽中，以减小硅片表面残留的药剂对后续螯合剂槽的影响，螯合剂槽可以进一步除去硅片表面的金属离子，螯合剂还可以在硅片表面形成一层保护膜，阻止金属离子在硅片上再次吸附，从而进一步降低硅片表面金属离子的含量，提高硅片的光电转化效率。
Description
技术领域
本发明涉及硅片生产的技术领域，尤其涉及一种硅片清洗系统。
背景技术
随着能源和环境问题的日益严峻，人们迫切希望可再生清洁能源的开发。太阳能是可再生清洁能源的一种，通过太阳能电池可以直接将光能转化为电能。硅片是生产太阳能电池的主要原料，在光伏产业的发展中起到了举足轻重的作用。硅片的清洗是硅片生产的重要工序，主要用于清除硅片表面的各种杂质，清洗系统的优劣也直接影响着硅片的质量。
相关技术中，一般采用多槽式清洗系统对硅片进行清洗，即采用纯水槽对硅片进行清洗后，使用双氧水槽对硅片表面的金属离子以及有机成分进行清洗。
但目前单晶硅片朝向大尺寸、薄片化快速发展，随着单晶硅片的尺寸越来越大，人们对单晶硅片表面清洁度和光电性能要求越来越高，传统的清洗系统很难将硅片表面的金属离子含量进一步降低，导致硅片的光电转化效率难以提升。
发明内容
本发明提供一种硅片清洗系统，用以解决现有的清洗系统难以进一步降低硅片表面金属离子含量的缺陷，以进一步降低硅片表面的金属离子含量，提高硅片的光电转化效率。
本发明提供一种硅片清洗系统，包括：
预清洗槽，用于对硅片进行清洗；
清洗剂槽，设置于所述预清洗槽下游，用于对硅片进行药剂清洗；
氧化清洗槽，设置于所述清洗剂槽的下游，用于对硅片进行氧化清洗；
第一漂洗槽，设置于所述氧化清洗槽的下游，用于清洗硅片表面残留的氧化剂；
螯合剂槽，设置于所述第一漂洗槽的下游，用于螯合硅片表面的金属离子。
根据本发明提供的一种硅片清洗系统，还包括第二漂洗槽，所述第二漂洗槽设置于所述清洗剂槽和氧化清洗槽之间。
根据本发明提供的一种硅片清洗系统，还包括第三漂洗槽，所述第三漂洗槽设置于所述螯合剂槽的下游。
根据本发明提供的一种硅片清洗系统，还包括设置于所述第三漂洗槽下游的慢提拉槽，所述慢提拉槽内设置有用于将硅片缓慢提升的提升机构。
根据本发明提供的一种硅片清洗系统，还包括烘箱，所述烘箱设置于所述慢提拉槽的下游。
根据本发明提供的一种硅片清洗系统，所述预清洗槽包括至少一个槽体，所述预清洗槽的槽体为溢流超声槽。
根据本发明提供的一种硅片清洗系统，所述清洗剂槽包括至少三个槽体，所述清洗剂槽的槽体为超声槽。
根据本发明提供的一种硅片清洗系统，所述第三漂洗槽包括至少三个槽体，所述第三漂洗槽的槽体为溢流超声槽。
根据本发明提供的一种硅片清洗系统，所述第一漂洗槽包括至少一个槽体，所述第一漂洗槽的槽体为溢流超声槽。
根据本发明提供的一种硅片清洗系统，所述第二漂洗槽包括至少一个槽体，所述第二漂洗槽的槽体为溢流超声槽。
本发明提供的硅片清洗系统，通过设置预清洗槽、清洗剂槽、氧化清洗槽、第一漂洗槽和螯合剂槽，在对硅片进行清洗时，将氧化清洗完成后将硅片放入第一漂洗槽中，洗去硅片表面残留的药剂，同时保持第一漂洗槽内纯水的洁净度，以减小硅片表面残留的药剂对后续螯合剂槽的影响，漂洗完成后将硅片放入螯合剂槽内，螯合剂槽内的螯合剂可以螯合硅片表面残存的金属离子并形成沉淀，从而进一步除去硅片表面的金属离子，此外，螯合剂可以在硅片表面形成一层保护膜，阻止金属离子在硅片上再次吸附，从而进一步降低硅片表面金属离子的含量，提高硅片的光电转化效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的硅片清洗系统的示意图。
附图标记：
1、预清洗槽；2、清洗剂槽；3、氧化清洗槽；4、第一漂洗槽；5、螯合剂槽；6、第二漂洗槽；7、第三漂洗槽；8、慢提拉槽；9、烘箱。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了方便理解本实用新型提供的硅片清洗系统，首先说明其应用场景，单晶硅片是生产太阳能电池的重要材料，硅片的清洗是硅片生产的重要工序，清洗系统的优劣直接影响着硅片的质量，从而影响硅片的光电转化效率，现有技术中，一般采用多槽式清洗系统清洗硅片，即使用预清洗槽对硅片清洗后，使用清洗剂槽对硅片进行药剂清洗，然后使用双氧水槽对硅片氧化清洗，除去硅片表面的金属离子及有机成分，但随着单晶硅片朝向大尺寸、薄片化发展，人们对于单晶硅片的光电性能要求越来越高，传统的清洗系统难以进一步降低硅片表面的金属离子含量，从而导致硅片的光电转化效率难以进一步提升。因此，本实用新型提供了一种硅片清洗系统，以进一步降低硅片表面的金属离子含量，从而提高硅片的光电转化效率。
下面结合图1描述本发明的硅片清洗系统。
参照图1，一种硅片清洗系统，包括预清洗槽1、清洗剂槽2、氧化清洗槽3、第一漂洗槽4和螯合剂槽5；其中，预清洗槽1上连通有纯水管，用于供纯水流入预清洗槽1内对硅片进行预清洗，以初步除去硅片表面的杂质；清洗剂槽2设置于预清洗槽1的下游，清洗剂槽2内装有化学清洗剂，用于进一步除去硅片表面的颗粒杂质和部分金属离子；氧化清洗槽3设置于清洗剂槽2的下游，氧化清洗槽3内盛装有强碱和氧化剂，氧化剂用于对硅片表面的杂质进行氧化，强碱可以除去硅片表面的应力损伤层，从而有效的除去硅片表面的深层污染和部分金属杂质，提高硅片表面的光滑度和洁净度；第一漂洗槽4设置于氧化清洗槽3的下游，第一漂洗槽4连通有纯水管，用于供纯水流入，对硅片表面残留的氧化剂和强碱进行清洗，以减小对螯合剂槽5的影响；螯合剂槽5设置于第一漂洗槽4的下游，螯合剂槽5内盛装有螯合剂液，可以螯合硅片表面残留的金属离子并形成沉淀，还可以在硅片表面形成保护膜，可以阻止金属离子的再次吸附。
在对硅片进行清洗时，首先将硅片放入预清洗槽1内，使用纯水对硅片进行初步清洗，除去硅片表面吸附性较弱的颗粒杂质；预清洗完成后将硅片放入清洗剂槽2内使用化学清洗剂进行清洗，除去硅片表面吸附能力相对较强的杂质，例如油污等；清洗剂清洗完成后将硅片放入氧化清洗槽3内，在氧化剂的作用下可以对硅片表面吸附性较强的杂质进行氧化分解，在强碱的作用下腐蚀硅片表面的机械应力损伤层，从而除去硅片表面的深层污染和部分金属杂质；氧化清洗完成后将硅片放入第一漂洗槽4中，洗去硅片表面残留的氧化剂或碱，同时保持第一漂洗槽4内纯水的洁净度，以减小硅片表面残留的氧化剂或碱对后续螯合剂槽5的影响，避免因pH值急剧变化影响螯合效果；漂洗完成后将硅片放入螯合剂槽5内，螯合剂槽5内的螯合剂液可以螯合硅片表面残存的金属离子并形成沉淀，从而进一步除去硅片表面的金属离子，此外，螯合剂可以在硅片表面形成一层保护膜，阻止金属离子在硅片上再次吸附，从而进一步降低硅片表面金属离子的含量，提高硅片的光电转化效率。
参照图1，预清洗槽1包括至少一个槽体，并且预清洗槽1的槽体为溢流超声槽，在超声、溢流的作用下，可以有效提高硅片表面杂质的除去效果，同时可以保证预清洗槽1内纯水的洁净度。其具体清洗的温度、清洗时间和超声频率可以根据实际的需求进行选择，本实施例中，预清洗槽1内纯水的水温为室温，清洗时间160-220秒，超声的频率为20-40千赫兹。
清洗剂槽2包括至少三个槽体，并且清洗剂槽2的槽体为超声槽，清洗剂槽2内的清洗液为清洗剂与纯水的混合液，将硅片放入清洗剂槽2内后，开启超声，在超声和清洗剂的作用下可以除去硅片表面吸附能力相对较强的杂质以及部分金属离子。清洗剂的种类可以根据实际的需求进行选择，例如可以为现有技术中的水基清洗剂。清洗剂与纯水的比例，以及清洗温度、超声波频率等都可以根据实际的需求进行选择，只需要达到既定的清洗效果即可。
氧化清洗槽3包括至少一个槽体，用于盛装氧化清洗液，还可以将氧化清洗槽3设置为具有鼓泡功能，以提高氧化清洗效果。氧化清洗液的具体种类可以根据实际需求进行选择，本实施例中，氧化剂清洗液为双氧水、氢氧化钾和纯水的混合液，双氧水起到氧化作用，氢氧化钾为强碱，可以充分除去硅片表面的油污，同时腐蚀硅片表面的应力损伤层，以除去部分金属离子，此外，碱性环境还可以使金属离子充分沉淀，阻止金属离子重新吸附到硅片上。氧化清洗剂中各个组分的比例、清洗温度以及清洗时间可以根据实际需求进行选择。
参照图1，第一漂洗槽4包括至少一个槽体，并且第一漂洗槽4的槽体为溢流超声槽，第一漂洗槽4连通有纯水管，用于供纯水通入，在超声和溢流的作用下，洗去硅片表面残留的氧化剂或碱，同时保持第一漂洗槽4内纯水的洁净度。通过设置第一漂洗槽4，可以减小硅片表面残留的氧化剂或碱对后续螯合剂槽5的影响，避免因pH值急剧变化影响螯合效果。
螯合剂槽5包括至少一个槽体，内部装有螯合剂液，可以将螯合剂槽5设置为具有鼓泡功能，以提高螯合效果；螯合剂的种类可以根据实际的需求进行选择，例如可以采用乙二胺四乙酸、酒石酸、葡萄糖酸或其相应钠盐、钾盐，本实施例中，螯合剂液为乙二胺四乙酸与纯水的混合液。螯合剂和纯水的比例可以根据实际的需求进行选择，同样的，反应时间、温度也可以根据螯合剂种类、螯合剂液的浓度不同进行调整。
参照图1，清洗剂槽2与氧化清洗槽3之间设置有第二漂洗槽6，以对硅片上残留的清洗剂进行清洗，减小清洗剂对氧化清洗槽3清洗效果的影响。具体的，第二漂洗槽6包括至少一个槽体，并且第二漂洗槽6的槽体为溢流超声槽，在超声和溢流的作用下，提高清洗效果，同时保持第二漂洗槽6内纯水的洁净度。
螯合剂槽5的下游设置有第三漂洗槽7，用于对硅片上残留的螯合剂进行清洗；具体的，第三漂洗槽7包括至少三个槽体，并且第三漂洗槽7的槽体为溢流超声槽，在超声和溢流的作用下，提高清洗效果，同时保持第三漂洗槽7内纯水的洁净度。第三漂洗槽7的清洗温度、超声波频率等都可以根据实际的需求进行选择，以达到既定的清洗效果。
参照图1，硅片清洗系统还包括设置于第三漂洗槽7下游的慢提拉槽8和烘箱9；其中，慢提拉槽8为溢流槽并且内装有纯水，慢提拉槽8内置有提升机构，通过溢流对硅片进行清洗，同时，通过提升机构对硅片进行缓慢提升，在水的表面张力的作用下，以沥干硅片表面的水分。还可以在慢提拉槽8上设置吹气机构，在对硅片进行提升的同时，吹气机构可以对硅片表面进行吹扫，以进一步减小硅片表面水分的残留，提高烘干效果和效率。慢提拉槽8内纯水的温度、慢提拉时间等参数均可以根据实际的需求进行选择。相应的，烘箱9的烘干温度和烘干时间也可以根据实际的需求进行选择。
具体的，提升机构可以采用气缸、电机驱动的丝杠、机械抓手等任意可以实现硅片提升的结构或装置。
具体的，硅片可以采用现有的硅片清洗花篮进行盛装。
具体的，硅片清洗时，可以通过人工对盛装有硅片的花篮进行转运，还可以通过机械手对花篮进行搬运。
本实用新型的创新点在于：通过设置预清洗槽1、清洗剂槽2、氧化清洗槽3、第一漂洗槽4和螯合剂槽5，在对硅片进行清洗时，首先将硅片放入预清洗槽1内，使用纯水对硅片进行初步清洗，除去硅片表面吸附性较弱的颗粒杂质；预清洗完成后将硅片放入清洗剂槽2内使用化学清洗剂进行清洗，除去硅片表面吸附能力相对较强的杂质，例如油污等；清洗剂清洗完成后将硅片放入氧化清洗槽3内，在氧化剂的作用下可以对硅片表面吸附性较强的杂质进行氧化，同时腐蚀硅片表面的机械应力损伤层，从而除去硅片表面的深层污染和部分金属杂质；将氧化清洗完成后将硅片放入第一漂洗槽4中，洗去硅片表面残留的氧化剂或碱，同时保持第一漂洗槽4内纯水的洁净度，以减小硅片表面残留的氧化剂或碱对后续螯合剂槽5的影响，避免因pH值急剧变化影响螯合效果；漂洗完成后将硅片放入螯合剂槽5内，螯合剂槽5内的螯合剂可以螯合硅片表面残存的金属离子并形成沉淀，从而进一步除去硅片表面的金属离子，此外，螯合剂可以在硅片表面形成一层保护膜，阻止金属离子在硅片上再次吸附，从而进一步降低硅片表面金属离子的含量，提高硅片的光电转化效率。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种硅片清洗系统，其特征在于，包括：
预清洗槽(1)，用于对硅片进行清洗；
清洗剂槽(2)，设置于所述预清洗槽(1)下游，用于对硅片进行药剂清洗；
氧化清洗槽(3)，设置于所述清洗剂槽(2)的下游，用于对硅片进行氧化清洗；
第一漂洗槽(4)，设置于所述氧化清洗槽(3)的下游，用于清洗硅片表面残留的氧化剂；
螯合剂槽(5)，设置于所述第一漂洗槽(4)的下游，用于螯合硅片表面的金属离子。
2.根据权利要求1所述的硅片清洗系统，其特征在于，还包括第二漂洗槽(6)，所述第二漂洗槽(6)设置于所述清洗剂槽(2)和氧化清洗槽(3)之间。
3.根据权利要求1或2所述的硅片清洗系统，其特征在于，还包括第三漂洗槽(7)，所述第三漂洗槽(7)设置于所述螯合剂槽(5)的下游。
4.根据权利要求3所述的硅片清洗系统，其特征在于，还包括设置于所述第三漂洗槽(7)下游的慢提拉槽(8)，所述慢提拉槽(8)内设置有用于将硅片缓慢提升的提升机构。
5.根据权利要求4所述的硅片清洗系统，其特征在于，还包括烘箱(9)，所述烘箱(9)设置于所述慢提拉槽(8)的下游。
6.根据权利要求1所述的硅片清洗系统，其特征在于，所述预清洗槽(1)包括至少一个槽体，所述预清洗槽(1)的槽体为溢流超声槽。
7.根据权利要求1所述的硅片清洗系统，其特征在于，所述清洗剂槽(2)包括至少三个槽体，所述清洗剂槽(2)的槽体为超声槽。
8.根据权利要求3所述的硅片清洗系统，其特征在于，所述第三漂洗槽(7)包括至少三个槽体，所述第三漂洗槽(7)的槽体为溢流超声槽。
9.根据权利要求1所述的硅片清洗系统，其特征在于，所述第一漂洗槽(4)包括至少一个槽体，所述第一漂洗槽(4)的槽体为溢流超声槽。
10.根据权利要求2所述的硅片清洗系统，其特征在于，所述第二漂洗槽(6)包括至少一个槽体，所述第二漂洗槽(6)的槽体为溢流超声槽。
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