一种链式晶硅制绒设备及制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种链式晶硅制绒设备及制备方法，属于晶硅太阳能电池领域，其包括沿所述晶硅的操作方向依次间隔排列的制绒槽、清洗槽、后处理槽、烘干槽以及用于传动花篮的链式传动系统；所述花篮用于装载硅片，所述链式传动系统包括所述制绒槽、清洗槽、后处理槽和烘干槽中每个槽体均设置的独立的传动装置。本发明提供的一种链式晶硅制绒设备能够满足分别对多晶硅和单晶硅进行制绒，还可以应用于金属催化刻蚀制绒工艺中，通用性能好，解决现有的制绒设备用途单一的问题。本发明提供的一种晶硅制绒的制备方法，能够适用于多晶硅和单晶硅的制绒工艺。
【专利说明】
一种链式晶硅制绒设备及制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及晶硅太阳能电池领域，特别是涉及一种链式晶硅制绒设备及制备方法。
【背景技术】
[0002]在晶硅太阳能电池制造中，湿法制绒工艺是对晶体硅片表面进行湿法刻蚀，形成表面绒面结构，降低硅片表面的反射率，使得太阳光在硅片表面进行多次发射，进而增加对太阳光的吸收。通常采用的制绒方法是首先通过碱液对单晶硅片表面进行刻蚀，形成金字塔绒面结构，或者采用酸液对多晶硅片表面进行刻蚀，形成蠕虫状的绒面结构。但是，单晶硅制绒通常需要将碱液加热到75°C?85°C，刻蚀至少20分钟，而多晶硅制绒则是需要将酸液降温到10°C左右，制绒过程通常在5分钟左右。因而针对单晶和多晶制绒，就需要设计和使用不同的制绒设备，通常对单晶硅使用槽式制绒设备，而对多晶硅使用链式制绒设备。
[0003]但目前市场上并不存在能分别对多晶硅和单晶硅进行制绒的设备。
【发明内容】
[0004]本发明的一个目的是提供一种链式晶硅制绒设备，能够满足分别对多晶硅和单晶硅进行制绒，通用性能好，解决现有的制绒设备用途单一的问题。
[0005]本发明的另一个目的是提供一种晶硅制绒的制备方法，能够适用于多晶硅和单晶硅的制绒工艺。
[0006]特别地，本发明提供一种链式晶硅制绒设备，包括沿所述晶硅的操作方向依次间隔排列的制绒槽、清洗槽、后处理槽、烘干槽以及用于传动花篮的链式传动系统，所述花篮用于装载硅片，所述链式传动系统包括所述制绒槽、清洗槽、后处理槽和烘干槽中每个槽体均设置的独立的传动装置。
[0007 ]进一步地，所述制绒槽、清洗槽、后处理槽和烘干槽中每个槽体内设有传动马达，所述制绒槽、清洗槽、后处理槽和烘干槽中每个槽体上部设置有传动滚轮，所述传动滚轮与所述传动马达连接，以用于传动所述花篮;优选地，所述传动滚轮上设置有用于放置所述花篮传动带。
[0008]进一步地，所述每个槽体中独立设置的传动装置相互配合，形成一条沿所述晶硅的操作方向的完整的链式传动条，使得所述花篮沿所述链式传动条依次传动至所述制绒槽、清洗槽、后处理槽和烘干槽;所述硅片竖直放入所述花篮，所述硅片的方向与所述链式传动系统传动的方向相同；可选地，所述链式传动条的数量为一条或者多条。
[0009]进一步地，所述的制绒槽、清洗槽、后处理槽、烘干槽中每个槽体选用同时耐酸耐碱的材料制成，所述每个槽体的容纳空间大小，包括槽体的深度，槽体的长度，槽体的宽度根据一次批量处理的晶硅的大小和数量所设计。
[0010]进一步地，所述制绒槽包括沿所述晶硅的操作方向排列的制绒工艺槽和第一水槽;所述制绒工艺槽和第一水槽为溢流结构，药液从内槽四周溢流到外槽，再由外槽通过循环栗将药液从内槽底部输送回槽内，形成循环。
[0011]进一步地，所述制绒工艺槽包括位于其中的温度控制装置、鼓泡装置、制绒液浓度检测装置和制绒液输送装置中的一种或者多种;其中，所述温度控制装置用于控制所述制绒工艺槽中制绒液的温度;所述制绒液浓度检测装置用于检测制绒液的各个成分的浓度，其中包括银离子、铜离子、氟离子的检测装置;所述制绒液输送装置用于向所述制绒工艺槽中输送制绒液，使得制绒液体的浓度在预定的范围内。
[0012]进一步地，所述清洗槽包括沿所述晶硅的操作方向排列的清洗工艺槽和第二水槽;可选地，所述清洗工艺槽包括位于其中的的超声波清洗装置。
[0013]进一步地，所述后处理槽包括沿所述晶硅的操作方向排列的后处理工艺槽和第二水槽。
[0014]进一步地，所述烘干槽包括位于其中的加热器和鼓风机。
[0015]本发明还提供了一种晶硅制绒的制备方法，所述晶硅制绒的制备方法采用如前述的链式晶硅制绒设备，其步骤包括:
[0016]S1、在所述制绒工艺槽中加入制绒液，加热到预定温度，通过所述链式传动系统将装载预定数量硅片的花篮传输到制绒液中，反应预定时间后，将制绒后的硅片通过花篮传输到所述第一水槽中去除晶硅表面的制绒液；
[0017]S2、在所述清洗工艺槽中加入清洗液，通过所述链式传动系统将所述装载预定数量硅片的花篮传输到所述清洗工艺槽中，去除杂质后，传输到所述第二水槽中，去除晶硅表面的清洗液；
[0018]S3、在所述后处理工艺槽中加入后处理液，通过所述链式传动系统将所述装载预定数量硅片的花篮传输到所述后处理工艺槽中，去除晶硅表面的金属杂质和氧化物后，将晶硅传输到所述第三水槽中，用去离子水清洗晶硅表面的后处理液；
[0019]S4、将用去离子水清洗后的晶硅传输到所述烘干槽中对晶硅进行干燥处理。
[0020]本发明提供的一种链式晶硅制绒设备，能用于单晶硅和多晶硅产业化的制绒工艺中，还可以应用于金属催化刻蚀制绒工艺中，通用性能好，解决了现有的制绒设备用途单一的问题。
[0021]本发明提供的一种晶硅制绒的制备方法，工艺简单，易于操作，适用于单晶硅和多晶硅制绒工艺的产业化。
【附图说明】
[0022]后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中:
[0023]图1是根据本发明一个实施例的一种链式晶硅制绒设备的结构示意图；
[0024]图2是根据图1所示的一种链式晶硅制绒设备的局部结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]实施例1:
[0026]图1是根据本发明一个实施例的一种链式晶硅制绒设备的结构示意图。如图1所示，本发明的一种链式晶硅制绒设备，包括沿所述晶硅的操作方向D依次间隔排列的制绒槽
1、清洗槽2、后处理槽3、烘干槽4以及用于传动花篮(图中未示出)的链式传动系统5，所述花篮(图中未示出)用于装载硅片，所述链式传动系统包括所述制绒槽1、清洗槽2、后处理槽3和烘干槽4中每个槽体均设置的独立的传动装置51，其中晶硅的操作方向D为是晶硅在制绒工艺线上的移动或运动方向，每个槽体之间有间隔，确保相邻槽体之间的溶液隔开;独立设置的传动装置51使得能够通过控制每个槽体中的传动速度，进而控制每个槽体中的工艺时间。
[0027]具体地，所述制绒槽1、清洗槽2、后处理槽3和烘干槽4中每个槽体内设有传动马达(图中未示出)，所述制绒槽1、清洗槽2、后处理槽3和烘干槽4中每个槽体上部设置有传动滚轮(图中未示出)，所述传动滚轮(图中未示出)与所述传动马达(图中未示出)连接，以用于传动所述花篮(图中未示出)；所述每个槽体中独立设置的传动装置51相互配合，形成一条沿所述晶硅的操作方向D的完整的链式传动条，使得所述花篮能够沿所述链式传动条依次传动至所述制绒槽1、清洗槽2、后处理槽3和烘干槽4;所述硅片竖直放入所述花篮，所述硅片的方向与所述链式传动系统传动的方向(其方向即晶硅的操作方向D)相同，以减小传动时的阻力;可选地，所述链式传动条的数量为一条或者多条，所述链式传动条的数量根据槽体的大小、花篮的装载量设计。所述花篮可以放置在所述传动滚轮上直接传动，也可以在所述传动滚轮上设置传送带，以使得所述花篮传送时更加稳定可靠。本发明中的所述链式传动系统5并不局限于所述的传动方式，还可以包括其他本领域技术人员常用传动方式，如带传动或者摩擦轮传动等，其只要能够实现对装载有硅片的花篮进行可控制速度的传输即可。
[0028]进一步地，所述的制绒槽1、清洗槽2、后处理槽3、烘干槽4中每个槽体选用能够同时耐酸耐碱的材料制成，所述每个槽体的容纳空间大小，包括槽体的深度，槽体的长度，槽体的宽度根据一次批量处理的晶硅的大小和数量所设计。
[0029]具体地，图2是根据图1所示的一种链式晶硅制绒设备的局部结构示意图。如图2所示，所述制绒槽I包括沿所述晶硅的操作方向D排列的制绒工艺槽11和第一水槽12;所述制绒工艺槽11和第一水槽12为溢流结构，药液从内槽四周溢流到外槽，再由外槽通过循环栗将药液从内槽底部输送回槽内，形成循环。所述制绒工艺槽11包括位于其中的温度控制装置(图中未示出)、鼓泡装置(图中未示出)、制绒液浓度检测装置(图中未示出)和制绒液输送装置(图中未示出)中的一种或者多种;其中，所述温度控制装置用于控制所述制绒工艺槽中制绒液的温度;所述制绒液浓度检测装置用于检测制绒液的各个成分的浓度，其中包括银离子、铜离子、氟离子或其他离子的检测装置;所述制绒液输送装置用于向所述制绒工艺槽中持续地或者间断地输送制绒液，使得制绒液体的浓度在预定的范围内，所述制绒液可以是酸液或者碱液。
[0030]如图1所示，所述清洗槽2包括沿所述晶硅的操作方向D排列的清洗工艺槽21和第二水槽22;可选地，所述清洗工艺槽21包括位于其中的的超声波清洗装置(图中未示出)，超声波清洗装置用于对花篮中的硅片进行清洗。所述后处理槽3包括沿所述晶硅的操作方向D排列的后处理工艺槽31和第二水槽32。所述烘干槽4包括位于其中的加热器(图中未示出)和鼓风机(图中未示出)，烘干槽4采用加热器和鼓风方式加热，加热介质为空气。
[0031]本发明还提供了一种晶硅制绒的制备方法，所述晶硅制绒的制备方法采用如前述的链式晶硅制绒设备，其步骤包括:
[0032]S1、在所述制绒工艺槽中加入制绒液，加热到预定温度，通过所述链式传动系统将装载预定数量硅片的花篮传输到制绒液中，反应预定时间后，将制绒后的硅片通过花篮传输到所述第一水槽中去除晶硅表面的制绒液；
[0033]S2、在所述清洗工艺槽中加入清洗液，通过所述链式传动系统将所述装载预定数量硅片的花篮传输到所述清洗工艺槽中，去除杂质后，传输到所述第二水槽中，去除晶硅表面的清洗液；
[0034]S3、在所述后处理工艺槽中加入后处理液，通过所述链式传动系统将所述装载预定数量硅片的花篮传输到所述后处理工艺槽中，去除晶硅表面的金属杂质和氧化物后，将晶硅传输到所述第三水槽中，用去离子水清洗晶硅表面的后处理液；
[0035]S4、将用去离子水清洗后的晶硅传输到所述烘干槽中对晶硅进行干燥处理。
[0036]其中所述制绒液可以是碱性溶液或者酸性溶液，所述清洗液与所述制绒液的酸碱性相反的酸性溶液或者碱性溶液，以便于去除制绒过程中晶硅上残留的制绒液。所述后处理液可以是氢氟酸或者一定浓度的盐酸中的一种或者二者的混合液。
[0037]本发明提供的一种链式晶硅制绒设备，能用于单晶硅和多晶硅产业化的制绒工艺中，还可以应用于金属催化刻蚀制绒工艺中，通用性能好，解决了现有的制绒设备用途单一的问题。
[0038]本发明提供的一种晶硅制绒的制备方法，工艺简单，易于操作，适用于单晶硅和多晶硅制绒工艺的产业化。
[0039]在一个具体的实施例中，对于单晶硅制绒，在制绒过程中，制绒工艺槽11加入碱制绒液，并加热到预定温度，通过传动装置51将装载预定数量硅片的花篮传输到制绒液中，反应一定时间晶硅表面得到金字塔绒面。将制绒后的硅片通过花篮传输到第一水槽12中去除晶硅表面的碱性溶液。其中制绒工艺槽11中还包括制绒液输送装置，根据反应的批次具有自动补液功能，使得制绒液体的浓度在预定的范围内。
[0040]清洗槽2包括沿所述晶硅的操作方向D排列的清洗工艺槽21和第二水槽22。在清洗工艺槽21中加入预定浓度的盐酸。通过传动装置，将晶硅传输到清洗工艺槽21中，去除金属离子等杂质。再传输到第二水槽22中，去除晶硅表面的酸性液体。
[0041 ]后处理槽3包括沿所述晶硅的操作方向D排列的后处理工艺槽31和第三水槽32。在后处理工艺槽31中加入预定浓度的氢氟酸。通过传动装置，将晶硅传输到后处理工艺槽31中，去除晶硅表面的氧化物，使硅片更易脱水。再将晶硅传输到第三水槽32中，用去离子水清洗氢氟酸。
[0042]烘干槽4采用加热器和鼓风方式加热，加热介质为空气。将用去离子水清洗的晶硅传输到烘干槽4中对晶硅进行干燥处理，可保证晶硅表面不存在水痕迹。
[0043]实施例2
[0044]在另一个具体的实施方式中，其与实施例1相同的地方在此不做赘述，仅以不同的地方加以说明。
[0045]对于多晶硅制绒，在制绒过程中，制绒工艺槽11加入酸性制绒液，并降温到预定温度，通过传动装置将装载预定数量硅片的花篮传输到制绒液中，反应一定时间晶硅表面得到蠕虫结构的绒面。将制绒后的硅片通过花篮传输到第一水槽12中去除晶硅表面的酸性溶液。其中制绒工艺槽11中还包括制绒液输送装置，根据反应的批次具有自动补液功能，使得制绒液体的浓度在预定的范围内。
[0046]清洗槽2包括沿所述晶硅的操作方向D排列的清洗工艺槽21和第二水槽22。在清洗工艺槽21中加入预定浓度的碱性液体。通过传动装置，将晶硅传输到清洗工艺槽21中，去除晶硅表面的多孔硅、中和残留酸。再传输到第二水槽22中，去除晶硅表面的碱性液体。
[0047]后处理槽3包括沿所述晶硅的操作方向D排列的后处理工艺槽31和第三水槽32。在后处理工艺槽31中加入预定浓度的盐酸和氢氟酸。通过传动装置51，将晶硅传输到后处理工艺槽31中，去除晶硅表面的金属杂质和氧化物，使硅片更易脱水。再将晶硅传输到第三水槽32中，用去离子水清洗晶硅表面的酸液。
[0048]烘干槽14采用加热器和鼓风方式加热，加热介质为空气。将用去离子水清洗的晶硅传输到烘干槽4中对晶硅进行干燥处理，可保证晶硅表面不存在水痕迹。
[0049]实施例3
[0050]在另一个具体的实施方式中，其与实施例1相同的地方在此不做赘述，仅以不同的地方加以说明。
[0051]对于单晶多晶硅的金属催化刻蚀制绒，在制绒过程中，制绒工艺槽11加入酸性制绒液，并保持到预定温度，再由鼓泡装置像酸性制绒液中鼓入气泡。通过传动装置51将装载预定数量娃片的花篮传输到制绒液中，反应一定时间，娃表面得到绒面结构(纳米结构，微米结构，亚微米结构等)。将制绒后的硅片通过花篮传输到第一水槽12中，去除晶硅表面的酸性溶液。其中制绒工艺槽11中还包括制绒液输送装置，根据反应的批次具有自动补液功能，使得制绒液体的浓度在预定的范围内。
[0052]清洗槽2包括沿所述晶硅的操作方向D排列的清洗工艺槽21和第二水槽22;还包括位于清洗工艺槽21中的超声波清洗装置。在清洗工艺槽21中加入预定浓度的硝酸。通过传动装置，将晶硅传输到清洗工艺槽21中，在硝酸溶液和超声清洗作用下将晶硅表面的残余金属氧化成金属离子并进入硝酸溶液中。之后再将晶硅传输到第二水槽22中，去除晶硅表面的酸性液体。
[0053]后处理槽3包括沿所述晶硅的操作方向D排列的后处理工艺槽31和第三水槽32。在后处理工艺槽31中加入预定浓度的盐酸和氢氟酸。通过传动装置，将晶硅传输到后处理工艺槽31中，去除晶硅表面的金属杂质和氧化物，使硅片更易脱水。再将晶硅传输到第三水槽32中，用去离子水清洗晶硅表面的酸液。
[0054]烘干槽4采用加热器和鼓风方式加热，加热介质为空气。将用去离子水清洗的晶硅传输到烘干槽4中对晶硅进行干燥处理，可保证晶硅表面不存在水痕迹。
[0055]本发明提供的一种链式晶硅制绒设备，能用于单晶硅和多晶硅产业化的制绒工艺中，还可以应用于金属催化刻蚀制绒工艺中，通用性能好，解决了现有的制绒设备用途单一的问题。
[0056]本发明提供的一种晶硅制绒的制备方法，工艺简单，易于操作，适用于单晶硅和多晶硅制绒工艺的产业化。
[0057]至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
【主权项】
1.一种链式晶硅制绒设备，其特征在于，包括沿所述晶硅的操作方向依次间隔排列的制绒槽、清洗槽、后处理槽、烘干槽以及用于传动花篮的链式传动系统，所述花篮用于装载硅片，所述链式传动系统包括所述制绒槽、清洗槽、后处理槽和烘干槽中每个槽体均设置的独立的传动装置。2.根据权利要求1所述的链式晶硅制绒设备，其特征在于，所述制绒槽、清洗槽、后处理槽和烘干槽中每个槽体内设有传动马达，所述制绒槽、清洗槽、后处理槽和烘干槽中每个槽体上部设置有传动滚轮，所述传动滚轮与所述传动马达连接，以用于传动所述花篮;优选地，所述传动滚轮上设置有用于放置所述花篮传动带。3.根据权利要求1或2所述的链式晶硅制绒设备，其特征在于，所述每个槽体中独立设置的传动装置相互配合，形成一条沿所述晶硅的操作方向的完整的链式传动条，使得所述花篮沿所述链式传动条依次传动至所述制绒槽、清洗槽、后处理槽和烘干槽;所述硅片竖直放入所述花篮，所述硅片的方向与所述链式传动系统传动的方向相同；可选地，所述链式传动条的数量为一条或者多条。4.根据权利要求1-3中任一项所述的链式晶硅制绒设备，其特征在于，所述的制绒槽、清洗槽、后处理槽、烘干槽中每个槽体选用同时耐酸耐碱的材料制成，所述每个槽体的容纳空间大小，包括槽体的深度，槽体的长度，槽体的宽度根据一次批量处理的晶硅的大小和数量所设计。5.根据权利要求1-4中任一项所述的链式晶硅制绒设备，其特征在于，所述制绒槽包括沿所述晶硅的操作方向排列的制绒工艺槽和第一水槽;所述制绒工艺槽和第一水槽为溢流结构，药液从内槽四周溢流到外槽，再由外槽通过循环栗将药液从内槽底部输送回槽内，形成循环。6.根据权利要求1-5中任一项所述的链式晶硅制绒设备，其特征在于，所述制绒工艺槽包括位于其中的温度控制装置、鼓泡装置、制绒液浓度检测装置和制绒液输送装置中的一种或者多种;其中，所述温度控制装置用于控制所述制绒工艺槽中制绒液的温度;所述制绒液浓度检测装置用于检测制绒液的各个成分的浓度，其中包括银离子、铜离子、氟离子的检测装置;所述制绒液输送装置用于向所述制绒工艺槽中输送制绒液，使得制绒液体的浓度在预定的范围内。7.根据权利要求1-4中任一项所述的链式晶硅制绒设备，其特征在于，所述清洗槽包括沿所述晶硅的操作方向排列的清洗工艺槽和第二水槽;可选地，所述清洗工艺槽包括位于其中的的超声波清洗装置。8.根据权利要求1-4中任一项所述的链式晶硅制绒设备，其特征在于，所述后处理槽包括沿所述晶硅的操作方向排列的后处理工艺槽和第二水槽。9.根据权利要求1-4中任一项所述的链式晶硅制绒设备，其特征在于，所述烘干槽包括位于其中的加热器和鼓风机。10.一种晶硅制绒的制备方法，其特征在于，所述晶硅制绒的制备方法采用如权利要求1-9中任一项所述的链式晶硅制绒设备，其步骤包括: S1、在所述制绒工艺槽中加入制绒液，加热到预定温度，通过所述链式传动系统将装载预定数量硅片的花篮传输到制绒液中，反应预定时间后，将制绒后的硅片通过花篮传输到所述第一水槽中去除晶硅表面的制绒液； S2、在所述清洗工艺槽中加入清洗液，通过所述链式传动系统将所述装载预定数量硅片的花篮传输到所述清洗工艺槽中，去除杂质后，传输到所述第二水槽中，去除晶硅表面的清洗液； S3、在所述后处理工艺槽中加入后处理液，通过所述链式传动系统将所述装载预定数量硅片的花篮传输到所述后处理工艺槽中，去除晶硅表面的金属杂质和氧化物后，将晶硅传输到所述第三水槽中，用去离子水清洗晶硅表面的后处理液； S4、将用去离子水清洗后的晶硅传输到所述烘干槽中对晶硅进行干燥处理。
【文档编号】C30B33/10GK105932108SQ201610411087
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月13日
【发明人】陈伟, 刘尧平, 杨丽霞, 吴俊桃, 杜小龙
【申请人】中国科学院物理研究所