專利名稱：：硅太陽(yáng)能電池清洗刻蝕、干燥工藝及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及硅太陽(yáng)能電池清洗刻蝕、干燥方法及一體化處理機(jī)。技術(shù)背景太陽(yáng)能光伏電池是新技術(shù)和可再生環(huán)保型能源的重要組成部分，是當(dāng)今世界最有發(fā)展前景的能源技術(shù)。硅太陽(yáng)能電池是光伏電池的核心部分，高效的硅太陽(yáng)能電池需要通過(guò)一系列的技術(shù)來(lái)完成硅表面處理。目前在硅太陽(yáng)能電池的表面處理上，主要沿用傳統(tǒng)的RCA方法對(duì)硅片進(jìn)行清洗，該工藝完成對(duì)硅片的清洗需要耗費(fèi)大量的化學(xué)試劑和水源，其中大部分化學(xué)試劑對(duì)操作者和環(huán)境都會(huì)帶來(lái)相當(dāng)大污染和危險(xiǎn)。目前的清洗是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)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(xiàn)粗糙度不一致現(xiàn)象。蝕刻清洗需消耗大量強(qiáng)酸強(qiáng)堿，用水量很大，工藝復(fù)雜，設(shè)備造價(jià)相當(dāng)昂貴。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種硅太陽(yáng)能電池清洗刻蝕、干燥工藝及其設(shè)備。本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)硅太陽(yáng)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(chǎn)生03，并在去離子水中添加HF，HF濃度為25X，在常溫下進(jìn)行清洗；②將硅片放入去離子水中進(jìn)行超聲清洗，其中兆聲波頻率為1MHZ以上，功率50600W可調(diào)；③通過(guò)以上清洗后，在硅片被抬出液面時(shí)進(jìn)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(jìn)行干燥處理，然后裝片。進(jìn)一步地，上述的硅太陽(yáng)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(jìn)一步地，硅太陽(yáng)能電池清洗刻蝕、干燥工藝的設(shè)備，特點(diǎn)是包括兆聲清洗槽、去離子水清洗槽及裝片臺(tái)，兆聲清洗槽、去離子水清洗槽及裝片臺(tái)三者呈并排布置，其中，兆聲清洗槽配置有兆聲波發(fā)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(qū)動(dòng)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(fā)明技術(shù)方案突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在本發(fā)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(chǎn)生03并輔助清洗的過(guò)程。兆聲波槽式清洗去損傷層、腐蝕磷硅玻璃，所用化學(xué)試劑為HF、IPA、03、去離子水。由于整個(gè)過(guò)程中都采用槽式清洗，在生產(chǎn)上可以最大效益的節(jié)省成本，在清洗過(guò)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(qiáng)的03，可很好的去除各類有機(jī)物污染，HF對(duì)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(jìn)行脫水。整個(gè)清洗、干燥過(guò)程只采用極少量的化學(xué)試劑，大大減少了環(huán)境污染，節(jié)約了水資源，且工藝十分簡(jiǎn)單，顯著降低生產(chǎn)成本，經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。該工藝可用于制絨前對(duì)硅片損傷層的清洗，也可用在注入后對(duì)硅片的清洗。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明圖l:本發(fā)明清洗刻蝕、干燥設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中各附圖標(biāo)記的含義見(jiàn)下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>具體實(shí)施方式硅太陽(yáng)能電池清洗刻蝕、干燥工藝，利用兆聲能量產(chǎn)生03，作為蝕刻液對(duì)硅片進(jìn)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(chǎn)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(jìn)行清洗，理想溫度控制在23'C;兆聲波一方面起到產(chǎn)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(jìn)行超聲清洗，其中兆聲波頻率為1MHZ以上，功率50600W可調(diào)；能夠去除F離子的影響，達(dá)到均勻清洗效果，使清洗更加徹底；③通過(guò)以上清洗后，在硅片被抬出液面時(shí)進(jìn)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(jìn)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(chǎn)生臭氧，利用氣穴現(xiàn)象和聲流高能量將水中02轉(zhuǎn)為03，03的特性為不穩(wěn)定氣體，具有強(qiáng)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(shì)H2S04、HCL、H202都要高，因此用臭氧超凈水去除有機(jī)物及金屬的效率比傳統(tǒng)的SPM、HPM等方法要高。另外，該清洗方法可在室溫下進(jìn)行，比傳統(tǒng)的RCA清洗法有較大優(yōu)勢(shì)。在溶液里面還含有一定比例的HF，硅片表面經(jīng)過(guò)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(dá)到去除粒子的目的。同時(shí)在整個(gè)清洗過(guò)程都伴有兆聲震動(dòng)，表面清潔均勻度提高。在整個(gè)清洗制絨過(guò)程中，所用的化學(xué)試劑比較少，溫度為室溫。槽內(nèi)的清洗對(duì)雜質(zhì)離子的去除率可達(dá)90%以上，與傳統(tǒng)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(jīng)過(guò)一定時(shí)間的反應(yīng)后，硅片被慢慢抬出液面立即進(jìn)行干燥處理，采用IPA進(jìn)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(duì)酸堿用量非常的少，對(duì)水的耗量也相當(dāng)小。如圖1所示，硅太陽(yáng)能電池清洗刻蝕、干燥的設(shè)備，主要包括兆聲清洗槽l、去離子水清洗槽4及裝片臺(tái)10，兆聲清洗槽l、去離子水清洗槽4及裝片臺(tái)IO三者呈并排布置，其中，兆聲清洗槽1配置有兆聲波發(fā)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(qū)動(dòng)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(jī)構(gòu)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(jìn)入N2(IPA)氛圍下的干燥裝載系統(tǒng)。具體應(yīng)用時(shí)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(fā)生裝置2在槽內(nèi)產(chǎn)生03，加入一定比例的HF，并在常溫下對(duì)硅片進(jìn)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(nèi)，利用超聲裝置5完成清洗。最后將清洗籃3提出液面，打開(kāi)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(zhuǎn)移清洗籃3，將清洗完成的硅片和硅片盒放入裝片臺(tái)10。本發(fā)明工藝可在制絨前對(duì)硅片的損傷層進(jìn)行清洗，也可以用在注入后對(duì)硅片的清洗。采用一體機(jī)完成對(duì)太陽(yáng)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(chǎn)生03并輔助清洗的過(guò)程。兆聲波槽式清洗去損傷層、腐蝕磷硅玻璃，所用化學(xué)試劑為HF、IPA、03、去離子水。由于整個(gè)過(guò)程中都采用槽式清洗，在生產(chǎn)上可以最大效益的節(jié)省成本，在清洗過(guò)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(qiáng)的03，可以很好的去除各類有機(jī)物污染，其中HF對(duì)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(jìn)行脫水。整個(gè)清洗、干燥過(guò)程采用極少量的化學(xué)試劑，減少了環(huán)境污染，大量節(jié)約水資源，且工藝非常簡(jiǎn)單，大大節(jié)約生產(chǎn)成本。以上僅是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例，對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍不構(gòu)成任何限制。凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1.硅太陽(yáng)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(chǎn)生O3，并在去離子水中添加HF，HF濃度為2～5％，在常溫下進(jìn)行清洗；②將硅片放入去離子水中進(jìn)行超聲清洗，其中兆聲波頻率為1MHZ以上，功率50～600W可調(diào)；③通過(guò)以上清洗后，在硅片被抬出液面時(shí)進(jìn)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(jìn)行干燥處理，然后裝片。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅太陽(yáng)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(yáng)能電池清洗刻蝕、干燥的設(shè)備，其特征在于包括兆聲清洗槽、去離子水清洗槽及裝片臺(tái)，兆聲清洗槽、去離子水清洗槽及裝片臺(tái)三者呈并排布置，其中，兆聲清洗槽配置有兆聲波發(fā)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(qū)動(dòng)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(fā)明提供硅太陽(yáng)能電池清洗刻蝕、干燥工藝及其設(shè)備，其工藝先兆聲波槽式清洗利用兆聲在去離子水中產(chǎn)生O<sub>3</sub>，并在去離子水中添加HF，在常溫下進(jìn)行清洗；再將硅片放入去離子水中進(jìn)行超聲清洗；通過(guò)以上清洗后，在硅片被抬出液面時(shí)進(jìn)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(jìn)行干燥處理，然后裝片。放置硅片的清洗籃，由傳送機(jī)構(gòu)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(jìn)入N<sub>2</sub>(IPA)氛圍下的干燥裝載系統(tǒng)。整個(gè)清洗、干燥過(guò)程只采用極少量的化學(xué)試劑，大大減少了環(huán)境污染，節(jié)約了水資源，工藝十分簡(jiǎn)單。文檔編號(hào)B08B3/12GK101276856SQ20081002544公開(kāi)日2008年10月1日申請(qǐng)日期2008年4月30日優(yōu)先權(quán)日2008年4月30日發(fā)明者張寶順,曾春紅,王敏銳申請(qǐng)人:蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所