CN110459647A - 一种改善大尺寸硅片制绒均匀性的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种改善大尺寸硅片制绒均匀性的方法和装置，属于光伏设备技术领域。包括将大尺寸硅片依次经过预清洗臭氧‑碱抛‑前处理臭氧‑制绒‑后处理臭氧‑混酸‑烘干的步骤，得到绒面均匀的大尺寸硅片。本发明创造性的提出一种改善大尺寸硅片制绒均匀性的方法，增加含HF的臭氧预清洗槽，可提高清洗效果，改善因脏污导致的绒面不均一和绒面不良的情况，降低不良比例，降低生产成本；各臭氧槽体采用槽盖喷淋的形式代替臭氧槽之后的水洗槽，降低设备成本。底部和两个槽侧壁均设置鼓泡气管，解决了加深的槽体中底部鼓泡无法到达溶液上部和表面的问题，保证了大尺寸硅片制绒过程中的均匀性，提高了绒面质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种改善大尺寸硅片制绒均匀性的方法和装置，属于光伏设备技术领域。
背景技术
在太阳能光伏领域各技术工序中，制绒始终占据关键位置，在单晶电池制绒清洗设备中，硅片都是在槽中进行清洗和制绒的，槽体的底部设有加热、鼓泡、循环装置，这些装置能够确保制绒过程中硅片表面结构的均匀性。前臭氧制绒设备，预清洗槽使用HCl和臭氧对硅片进行预清洗，目的是清洗硅片表面脏污，但臭氧是单纯通过将脏污氧化来去除，含HCl的酸性溶液并没有微刻蚀的效果，就会出现被氧化后的脏污不能完全从硅片脱离，故臭氧预清洗的清洗效果并没有达到双氧水加碱的清洗效果(双氧水氧化污染物，碱与硅片的微腐蚀作用可将脏污脱离硅片)，还存在一定比例的外观脏污和绒面不均匀等异常情况。随着市场竞争加剧，诸多企业再次把目光投向硅片，希望通过扩大硅片尺寸提升组件功率以获得产品竞争力。当对于大尺寸硅片，现有的制绒槽体需要改造，然而改造后的制绒槽由于深度增加，难以满足制绒的温度均匀性和溶液浓度均匀性要求，从而导致大尺寸硅片绒面不均匀，密度小以及反射率大。因此如何改善制绒工艺和设备，获得大尺寸硅片表面均匀的绒面结构成了当今光伏行业推动大尺寸硅片使用的亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的制绒不均匀的缺陷，提出一种改善大尺寸硅片制绒均匀性的方法和装置,制备符合要求的大尺寸硅片。
本发明中所述大尺寸硅片的规格一般为200*200的单晶硅片。
本发明通过以下技术方案解决技术问题：一种改善大尺寸硅片制绒均匀性的方法，包括将大尺寸硅片依次经过预清洗臭氧-碱抛-前处理臭氧-制绒-后处理臭氧-混酸-烘干的步骤，得到绒面均匀的大尺寸硅片。
预清洗臭氧步骤中的反应溶液含体积比0.08％-0.5％的HCl、0.5％-5％HF和浓度为1-50ppm的臭氧，反应温度25-35℃，循环反应时间90-180s,之后经水喷淋清洗，清洗掉臭氧和酸性溶液。
碱抛步骤中的反应溶液含体积比为0.5％-5％的KOH，反应温度为65-75℃，循环反应时间90-150s，碱抛后经水槽清洗。
前处理臭氧步骤中的反应溶液含体积比0.08％-0.5％的HCl和浓度1-50ppm的臭氧，室温下循环反应80-150s，之后经水喷淋清洗，清洗掉臭氧和酸性溶液。
制绒步骤中的反应溶液含体积比为1％-5％的KOH,0.5-4％的快速制绒添加剂，在82℃循环反应350-450s，制绒后经水槽清洗。快速添加剂为现有添加剂。
后处理臭氧步骤中的反应溶液含体积比0.08％-0.5％的HCl和浓度1-50ppm的臭氧，室温下循环反应80-150s，之后经水喷淋清洗，清洗掉臭氧和酸性溶液。
混酸步骤中的反应溶液含体积比6％-10％HCl和8％-12％的HF，室温下反应100s-200s，酸洗后经水槽清洗。
烘干步骤中的温度为80-100℃。
本发明进一步提供一种改善大尺寸硅片制绒均匀性的装置，包括安置在预清洗臭氧槽,碱抛槽,前处理臭氧槽,制绒槽,后处理臭氧槽和混酸槽内的鼓泡板，所述鼓泡板分别安置在各槽的侧壁及底部，所述鼓泡板的下端连通气管。所述鼓泡板上设有4个阵列排列、经气管通入氮气进行鼓泡的导气孔。气管连接有N2通入槽内，两侧壁的鼓泡可改善槽体内溶液上部的均匀性，解决硅片表面反应形成的气泡冲刷痕,具体是用于预清洗臭氧槽反应时循环开启，鼓泡为槽底和左右槽壁鼓泡，氧化脏污并通过HF与硅表面的薄氧化层的微腐蚀效果使脏污脱离硅片表面；用于碱抛槽反应时循环开启，鼓泡为槽底和左右槽壁鼓泡，去除机械损伤层；用于前处理臭氧槽反应时循环开启，鼓泡为槽底和左右槽壁鼓泡，对硅片进行再次清洗并形成微薄氧化层，有助于制绒槽添加剂的附着反应；用于制绒槽反应时循环开启，鼓泡为槽底和左右槽壁鼓泡，有助于形成均匀绒面；用于后处理臭氧槽反应时循环开启，鼓泡为槽底和左右槽壁鼓泡，将添加剂氧化去除；用于混酸槽反应时循环开启，鼓泡为槽底和左右槽壁鼓泡，去除氧化层，使硅片表面呈脱水状态。
以上方法也可用于156*156mm-200*200mm尺寸或不规则形状所有单晶硅片规格。
本发明创造性的提出一种改善大尺寸硅片制绒均匀性的方法，通过增加含HF的臭氧预处理槽，且臭氧槽槽盖喷淋代替水槽清洗，解决现有预清洗槽清洗效果不佳的问题，预清洗槽加入HF，脏污被臭氧氧化后通过HF与硅表面的薄氧化层的微腐蚀效果使脏污脱离硅片表面，可提高清洗效果，改善因脏污导致的绒面不均一和绒面不良的情况，降低不良比例，降低生产成本；各臭氧槽体采用槽盖喷淋的形式代替臭氧槽之后的水洗槽，既达到将臭氧从硅片上清洗掉的效果也相当于减少3个水洗槽，降低设备成本。底部和两个槽侧壁均设置鼓泡气管，解决了加深的槽体中底部鼓泡无法到达溶液上部和表面的问题，保证了大尺寸硅片制绒过程中的均匀性，提高了绒面质量。
附图说明
图1为本发明一个实施例中鼓泡板的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例所用的硅片为200*200mm单晶硅片,将该硅片依次经过预清洗臭氧-碱抛-前处理臭氧-制绒-后处理臭氧-混酸-烘干的步骤，得到绒面均匀的大尺寸硅片。具体如下：
1)预清洗臭氧槽溶液含体积比0.2％的HCl、2％HF和臭氧发生器产生的臭氧，臭氧浓度为20ppm，温度为30℃，反应时间90s，反应时循环开启，鼓泡为槽底和左右槽壁鼓泡，鼓泡量为0.6，之后经水喷淋清洗。
2)碱抛槽溶液含体积比为1.5％的KOH，反应温度为70℃，反应时间120s，反应时循环开启，鼓泡为槽底和左右槽壁鼓泡，鼓泡量为0.6，碱抛后经水槽清洗。
3)前处理臭氧槽溶液含体积比0.2％的HCl和浓度10ppm的臭氧，室温下反应100s,反应时循环开启，鼓泡为槽底和左右槽壁鼓泡，之后经水喷淋清洗。
4)制绒槽溶液含体积比为2.5％的KOH,1.8％的快速制绒添加剂，在82℃反应400s,反应时循环开启，鼓泡为槽底和左右槽壁鼓泡形成均匀绒面；快速制绒添加剂为现有添加剂，不再赘述,制绒后经水槽清洗，。
5)后处理臭氧槽溶液含体积比0.15％的HCl和浓度20ppm的臭氧，室温下反应120s,反应时循环开启，鼓泡为槽底和左右槽壁鼓泡，将添加剂氧化去除；之后经水喷淋清洗。
6)混酸槽溶液含体积比8％HCl和10％的HF，室温下反应120s，反应时循环开启，鼓泡为槽底和左右槽壁鼓泡，去除氧化层，使硅片表面呈脱水状态；之后经水喷淋清洗。
7)烘干槽，90℃烘干。
如图1所示，各功能槽槽低及左右侧壁均设置大小相等均匀分布的鼓泡板1，每个鼓泡板上设有4个阵列排列的导气孔2，导气孔通入氮气进行鼓泡。制绒槽溶液配制好,将鼓泡开至最大,鼓泡循环3-5min后,将鼓泡大小调至正常生产所需值(0.4-0.8)，从而达到在鼓泡时形成均匀分布气泡的目的。
除上述实施外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种改善大尺寸硅片制绒均匀性的方法，包括将大尺寸硅片依次经过预清洗臭氧-碱抛-前处理臭氧-制绒-后处理臭氧-混酸-烘干的步骤，得到绒面均匀的大尺寸硅片。
2.根据权利要求1所述改善大尺寸硅片制绒均匀性的方法，其特征在于：预清洗臭氧步骤中的反应溶液含体积比0.08％-0.5％的HCl、0.5％-5％HF和浓度为1-50ppm的臭氧，反应温度25-35℃，循环反应时间90-180s,之后经水喷淋清洗，清洗掉臭氧和酸性溶液。
3.根据权利要求1所述改善大尺寸硅片制绒均匀性的方法，其特征在于：碱抛步骤中的反应溶液含体积比为0.5％-5％的KOH，反应温度为65-75℃，循环反应时间90-150s，碱抛后经水槽清洗。
4.根据权利要求1所述改善大尺寸硅片制绒均匀性的方法，其特征在于：前处理臭氧步骤中的反应溶液含体积比0.08％-0.5％的HCl和浓度1-50ppm的臭氧，室温下循环反应80-150s，之后经水喷淋清洗，清洗掉臭氧和酸性溶液。
5.根据权利要求1所述改善大尺寸硅片制绒均匀性的方法，其特征在于：制绒步骤中的反应溶液含体积比为1％-5％的KOH,0.5-4％的快速制绒添加剂，在82℃循环反应350-450s，制绒后经水槽清洗。
6.根据权利要求1所述改善大尺寸硅片制绒均匀性的方法，其特征在于：后处理臭氧步骤中的反应溶液含体积比0.08％-0.5％的HCl和浓度1-50ppm的臭氧，室温下循环反应80-150s，之后经水喷淋清洗，清洗掉臭氧和酸性溶液。
7.根据权利要求1所述改善大尺寸硅片制绒均匀性的方法，其特征在于：混酸步骤中的反应溶液含体积比6％-10％HCl和8％-12％的HF，室温下反应100s-200s，酸洗后经水槽清洗。
8.根据权利要求1所述改善大尺寸硅片制绒均匀性的方法，其特征在于：烘干步骤中的温度为80-100℃。
9.一种改善大尺寸硅片制绒均匀性的装置，包括安置在预清洗臭氧槽,碱抛槽,前处理臭氧槽,制绒槽,后处理臭氧槽和混酸槽内的鼓泡板，其特征在于：所述鼓泡板分别安置在各槽的侧壁及底部，所述鼓泡板的下端连通气管。
10.根据权利要求9所述改善大尺寸硅片制绒均匀性的装置，其特征在于：所述鼓泡板上设有4个阵列排列、经气管通入氮气进行鼓泡的导气孔。
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