專利名稱：：硅太陽能電池清洗刻蝕、干燥工藝及其設備的制作方法
技術領域：
：本發明涉及硅太陽能電池清洗刻蝕、干燥方法及一體化處理機。技術背景太陽能光伏電池是新技術和可再生環保型能源的重要組成部分，是當今世界最有發展前景的能源技術。硅太陽能電池是光伏電池的核心部分，高效的硅太陽能電池需要通過一系列的技術來完成硅表面處理。目前在硅太陽能電池的表面處理上，主要沿用傳統的RCA方法對硅片進行清洗，該工藝完成對硅片的清洗需要耗費大量的化學試劑和水源，其中大部分化學試劑對操作者和環境都會帶來相當大污染和危險。目前的清洗是一個十分復雜的過程，清潔工藝采用攪拌、N2鼓泡的方法，高耗能，高污染，加工紋理容易出現粗糙度不一致現象。蝕刻清洗需消耗大量強酸強堿，用水量很大，工藝復雜，設備造價相當昂貴。
發明內容本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種硅太陽能電池清洗刻蝕、干燥工藝及其設備。本發明的目的通過以下技術方案來實現硅太陽能電池清洗刻蝕、干燥工藝，具體的步驟為①兆聲波槽式清洗利用兆聲在去離子水中產生03，并在去離子水中添加HF，HF濃度為25X，在常溫下進行清洗；②將硅片放入去離子水中進行超聲清洗，其中兆聲波頻率為1MHZ以上，功率50600W可調；③通過以上清洗后，在硅片被抬出液面時進行干燥處理，干燥槽的上方安裝有N2的噴嘴，使硅片被抬出水面后就與高濃度的N2直接接觸，采用含有飽和IPA的N2進行干燥處理，然后裝片。進一步地，上述的硅太陽能電池清洗刻蝕、干燥工藝，步驟①兆聲波槽式清洗，其中O3的溶解度在10ppm以上，清洗溫度控制在23。C。更進一步地，硅太陽能電池清洗刻蝕、干燥工藝的設備，特點是包括兆聲清洗槽、去離子水清洗槽及裝片臺，兆聲清洗槽、去離子水清洗槽及裝片臺三者呈并排布置，其中，兆聲清洗槽配置有兆聲波發生裝置，去離子水清洗槽配置有超聲裝置，兆聲清洗槽上方和去離子水清洗槽上方分別安裝有清洗籃升降裝置，兩升降裝置與橫移裝置驅動連接，另外，在去離子水清洗槽上方還安裝有N2氣氛裝置。本發明技術方案突出的實質性特點和顯著的進步主要體現在本發明不僅包含水、HF、異丙醇(IPA)、03、N2參與蝕刻清洗外，還包含兆聲波產生03并輔助清洗的過程。兆聲波槽式清洗去損傷層、腐蝕磷硅玻璃，所用化學試劑為HF、IPA、03、去離子水。由于整個過程中都采用槽式清洗，在生產上可以最大效益的節省成本，在清洗過程中采用兆聲波，使清洗的均勻性得到很好保障，在清洗中使用氧化性極強的03，可很好的去除各類有機物污染，HF對各類金屬離子和Si02有很好的清洗效果；干燥采用在N2氣充入飽和的IPA進行脫水。整個清洗、干燥過程只采用極少量的化學試劑，大大減少了環境污染，節約了水資源，且工藝十分簡單，顯著降低生產成本，經濟效益非常可觀。該工藝可用于制絨前對硅片損傷層的清洗，也可用在注入后對硅片的清洗。下面結合附圖對本發明技術方案作進一步說明圖l:本發明清洗刻蝕、干燥設備的結構示意圖。圖中各附圖標記的含義見下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>具體實施方式硅太陽能電池清洗刻蝕、干燥工藝，利用兆聲能量產生03，作為蝕刻液對硅片進行清洗，并加入HF去除金屬離子和Si02層，具體的步驟為①兆聲波槽式清洗去損傷層利用兆聲在去離子水中產生03，03的溶解度在10ppm以上，并在去離子水中添加HF，HF濃度為25X，在常溫下進行清洗，理想溫度控制在23'C;兆聲波一方面起到產生臭氧的作用，另一方面起到均勻清洗的作用；②將硅片放入去離子水中進行超聲清洗，其中兆聲波頻率為1MHZ以上，功率50600W可調；能夠去除F離子的影響，達到均勻清洗效果，使清洗更加徹底；③通過以上清洗后，在硅片被抬出液面時進行干燥處理，干燥槽的上方安裝有一組N2的噴嘴，使硅片被抬出水面后就與高濃度的N2直接接觸，采用含有飽和IPA的N2進行干燥處理，然后裝片；IPA起到脫水作用，N2氛圍下防止硅片表面被氧化。采用兆聲波產生臭氧，利用氣穴現象和聲流高能量將水中02轉為03，03的特性為不穩定氣體，具有強烈的蝕刻性和氧化性。在常溫常壓下，臭氧在水中的飽和水溶解度約為15xK)a—6。臭氧的氧化還原勢H2S04、HCL、H202都要高，因此用臭氧超凈水去除有機物及金屬的效率比傳統的SPM、HPM等方法要高。另外，該清洗方法可在室溫下進行，比傳統的RCA清洗法有較大優勢。在溶液里面還含有一定比例的HF，硅片表面經過了03的蝕刻氧化后，在表面形成一層自然氧化膜(Si02)，呈親水性，硅片表面和粒子之間可被清洗液浸透。由于硅片表面的自然氧化層與硅片表面的Si被HF蝕刻，因此附著在硅片表面的顆粒便落入清洗液中，從而達到去除粒子的目的。同時在整個清洗過程都伴有兆聲震動，表面清潔均勻度提高。在整個清洗制絨過程中，所用的化學試劑比較少，溫度為室溫。槽內的清洗對雜質離子的去除率可達90%以上，與傳統的CR法媲美。第二步清洗是去除F離子的影響，采用常溫下將硅片放入去離子水中清洗，利用超聲波加大清洗均勻性。在經過一定時間的反應后，硅片被慢慢抬出液面立即進行干燥處理，采用IPA進行氣相干燥法，為避免在空氣中氧化，將IPA充入到N2氣里面，在N2氛圍下干燥。對酸堿用量非常的少，對水的耗量也相當小。如圖1所示，硅太陽能電池清洗刻蝕、干燥的設備，主要包括兆聲清洗槽l、去離子水清洗槽4及裝片臺10，兆聲清洗槽l、去離子水清洗槽4及裝片臺IO三者呈并排布置，其中，兆聲清洗槽1配置有兆聲波發生裝置2，去離子水清洗槽4配置有超聲裝置5，兆聲清洗槽1的上方安裝有清洗籃升降裝置6，去離子水清洗槽4的上方安裝有清洗籃升降裝置9，兩升降裝置與橫移裝置7驅動連接，另外，在去離子水清洗槽4的上方還安裝有N2氣氛裝置8。放置硅片的清洗籃3，由傳送機構分別按順序送入到兆聲波清洗槽、去離子水超聲清洗槽，最后進入N2(IPA)氛圍下的干燥裝載系統。具體應用時將承載有硅片的清洗籃3由清洗籃升降裝置6送入到兆聲清洗槽1中，利用兆聲波發生裝置2在槽內產生03，加入一定比例的HF，并在常溫下對硅片進行清洗。完成清洗后由清洗籃升降裝置6及橫移裝置7將清洗籃3移到去離子水清洗槽4內，利用超聲裝置5完成清洗。最后將清洗籃3提出液面，打開N2(IPA)氣氛裝置8，在N2氛圍下完成裝片工作，由清洗籃升降裝置9轉移清洗籃3，將清洗完成的硅片和硅片盒放入裝片臺10。本發明工藝可在制絨前對硅片的損傷層進行清洗，也可以用在注入后對硅片的清洗。采用一體機完成對太陽能硅片的清洗、干燥工藝，不僅包含水、HF、異丙醇(IPA)、03、N2參與蝕刻清洗外，還包含了兆聲波產生03并輔助清洗的過程。兆聲波槽式清洗去損傷層、腐蝕磷硅玻璃，所用化學試劑為HF、IPA、03、去離子水。由于整個過程中都采用槽式清洗，在生產上可以最大效益的節省成本，在清洗過程中采用了兆聲波，使清洗的均勻性得到很好保障，在清洗中使用氧化性極強的03，可以很好的去除各類有機物污染，其中HF對各類金屬離子和Si02有很好的清洗效果。干燥采用在N2氣充入飽和的IPA進行脫水。整個清洗、干燥過程采用極少量的化學試劑，減少了環境污染，大量節約水資源，且工藝非常簡單，大大節約生產成本。以上僅是本發明的具體應用范例，對本發明的保護范圍不構成任何限制。凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術方案，均落在本發明權利保護范圍之內。權利要求1.硅太陽能電池清洗刻蝕、干燥工藝，其特征在于具體包括以下步驟——①兆聲波槽式清洗利用兆聲在去離子水中產生O3，并在去離子水中添加HF，HF濃度為2～5％，在常溫下進行清洗；②將硅片放入去離子水中進行超聲清洗，其中兆聲波頻率為1MHZ以上，功率50～600W可調；③通過以上清洗后，在硅片被抬出液面時進行干燥處理，干燥槽的上方安裝有N2的噴嘴，使硅片被抬出水面后就與高濃度的N2直接接觸，采用含有飽和IPA的N2進行干燥處理，然后裝片。2.根據權利要求1所述的硅太陽能電池清洗刻蝕、干燥工藝，其特征在于步驟①兆聲波槽式清洗，其中03的溶解度在10ppm以上，清洗溫度控制在23°C。3.硅太陽能電池清洗刻蝕、干燥的設備，其特征在于包括兆聲清洗槽、去離子水清洗槽及裝片臺，兆聲清洗槽、去離子水清洗槽及裝片臺三者呈并排布置，其中，兆聲清洗槽配置有兆聲波發生裝置，去離子水清洗槽配置有超聲裝置，兆聲清洗槽上方和去離子水清洗槽上方分別安裝有清洗籃升降裝置，兩升降裝置與橫移裝置驅動連接，另外，在去離子水清洗槽上方還安裝有N2氣氛裝置。全文摘要本發明提供硅太陽能電池清洗刻蝕、干燥工藝及其設備，其工藝先兆聲波槽式清洗利用兆聲在去離子水中產生O<sub>3</sub>，并在去離子水中添加HF，在常溫下進行清洗；再將硅片放入去離子水中進行超聲清洗；通過以上清洗后，在硅片被抬出液面時進行干燥處理，干燥槽的上方安裝有N<sub>2</sub>的噴嘴，使硅片被抬出水面后就與高濃度的N<sub>2</sub>直接接觸，采用含有飽和IPA的N<sub>2</sub>進行干燥處理，然后裝片。放置硅片的清洗籃，由傳送機構分別按順序送入到兆聲波清洗槽、去離子水超聲清洗槽，最后進入N<sub>2</sub>(IPA)氛圍下的干燥裝載系統。整個清洗、干燥過程只采用極少量的化學試劑，大大減少了環境污染，節約了水資源，工藝十分簡單。文檔編號B08B3/12GK101276856SQ20081002544公開日2008年10月1日申請日期2008年4月30日優先權日2008年4月30日發明者張寶順,曾春紅,王敏銳申請人:蘇州納米技術與納米仿生研究所