硅片烘干装置及烘干方法、制绒硅片后处理系统及方法

技术领域

本发明涉及太阳电池生产技术领域，特别是涉及一种硅片烘干装置及烘干方法、制绒硅片后处理系统及方法。

背景技术

异质结电池全称晶体硅异质结太阳电池，又称HIT、HJT、SHJ，是一种特殊的PN结，由非晶硅和晶体硅材料形成。异质结电池是在晶体硅上沉积非晶硅薄膜，其综合了晶体硅电池与薄膜电池的优势，被认为是高转换效率硅基太阳能电池的重要发展方向之一。

从未来的技术发展趋势上看，HJT技术能与钙钛矿结合形成硅基叠层电池，叠加高转换效率、工艺流程简单、高良率、薄片空间大、低温工艺以及与现有高效组件技术可兼容等特性，使得实现低成本量产的HJT异质结技术必将成为电池新产能扩产的最佳选择。而异质结电池高效率、高功率、高可靠性及高发电量是实现光伏发电进入平价上网时代的关键所在。同时，HJT基于其本身特性，在大尺寸硅片及双面率上，拥有其他几种可能的下一代电池技术所无法比拟的优势，从而成为目前已知的光伏电池技术的终极平台技术。

与目前主流的PERC(钝化发射极和背面电池)技术相比，异质结电池目前最大的问题是生产成本较高。因此，如何降低异质结电池的生产成本，提高产品的良率和电池效率，是其规模化量产的重要前提；而制绒机台(主要是制绒后处理阶段)导致的电池片水渍印迹隔离率偏高，严重影响电池片良率、电池效率和产能的爬坡。

在异质结电池片制备过程中，硅片需要经过粗抛→臭氧清洗→预清洗→制绒→后清洗→圆滑处理→氢氟酸钝化(预脱水)→慢提拉(脱水)→烘干。因为异质结电池独特的结构，要求制绒界面与非晶硅界面要有很好的匹配性，所以对硅片表面的清洁度、干燥度和绒面结构的均匀性、稳定性要求明显高于常规单晶硅太阳电池。

而制绒后的硅片在清洗时(清洗药剂中通常包括臭氧)，电池表面会生成一层氧化层(氧化硅)。制绒硅片表面在清洗时形成氧化层的反应式如下：

Si+2O

二氧化硅难溶于水，但是由二氧化硅组成的硅胶的空间结构有无数个小孔，使得硅胶的空间结构具有吸水性，并很容易吸附杂质，而且氧化硅不具有导电性，会影响电池效率。

如果氢氟酸钝化(预脱水)的药液配方不能很好地去除制绒硅片表面的氧化层，氧化层中吸附的水和杂质在慢提拉(脱水)和烘干步骤中极难完全去除。而且，如果烘干槽的设置不合理，也很难持续地将制绒硅片表面的水渍去除，会在镀膜工序产生沉积钝化不良，水渍和杂质将直接阻碍钝化沉积，形成“水渍印迹”，严重影响产品的良率和电池效率。而且频繁换液、停机维护、增加烘干时间会导致药液、能源、时间的浪费，使生产成本增加。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够减少制绒后硅片表面的水渍和杂质、提高电池片良率的硅片烘干装置及烘干方法、制绒硅片后处理系统及方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种硅片烘干装置，包括：

烘干槽体；

中空隔板，设于所述烘干槽体内，所述中空隔板将所述烘干槽体的内腔分隔形成多个硅片置放区，所述中空隔板朝向所述硅片置放区的侧壁开设有与所述中空隔板内腔连通的吹风孔；及

热风供应装置，与所述中空隔板的内腔连通，用于向所述中空隔板的内腔中通入热风。

在其中一些实施方式中，所述中空隔板的数量为多块，多块所述中空隔板依次间隔设于所述烘干槽体内，以将所述烘干槽体的内腔分隔形成多个依次间隔设置的所述硅片置放区。

在其中一些实施方式中，所述热风供应装置包括：

空气过滤器，用于对进入所述热风供应装置的空气中的臭氧和杂质进行过滤；

风机，所述风机的进风口与所述空气过滤器的出风口连通；

空气加热器，所述空气加热器的进风口与所述风机的出风口连通；及

输气管路，所述输气管路的进气口与所述空气加热器的出风口连通，所述输气管路的出气口与所述中空隔板的内腔连通。

在其中一些实施方式中，所述硅片烘干装置还包括：

保护气体通入装置，与所述烘干槽体的内腔连通，以向所述烘干槽体的内腔中通入保护气体。

在其中一些实施方式中，所述保护气体通入装置包括保护气体管路，所述保护气体管路置于所述烘干槽体内，所述保护气体管路的延伸方向与多个所述硅片置放区的间隔排列方向相同，所述保护气体管路上开设有多个朝向各所述硅片置放区的出气孔。

根据本发明的另一方面，提供了一种硅片烘干方法，包括如下步骤：

将待烘干的硅片放入本发明上述的硅片烘干装置的所述硅片置放区内；及

通过所述热风供应装置向所述中空隔板的内腔中通入热风，热风从所述吹风孔中吹出并吹向所述硅片。

在其中一些实施方式中，所述硅片置放区内的所述硅片与所述中空隔板的侧壁互相垂直设置。

根据本发明的另一方面，提供了一种制绒硅片后处理系统，包括：

钝化装置，用于对制绒后的硅片进行表面钝化处理，以去除所述硅片表面的氧化层；及

硅片烘干装置，用于对经过所述表面钝化处理后的所述硅片进行烘干处理，所述硅片烘干装置为本发明上述的硅片烘干装置。

在其中一些实施方式中，所述制绒硅片后处理系统还包括：

慢提拉脱水装置，用于在对制绒后的所述硅片进行表面钝化处理之后、烘干处理之前，对所述硅片进行慢提拉脱水。

根据本发明的另一方面，提供了一种制绒硅片后处理方法，采用本发明上述的制绒硅片后处理系统对制绒后的所述硅片进行后处理，包括如下步骤：

将制绒后的所述硅片置于所述钝化装置中，通过所述钝化装置中的钝化药液对所述硅片进行表面钝化处理，以去除所述硅片表面的氧化层；及

将经过表面钝化处理后的所述硅片置于所述硅片烘干装置中，对所述硅片进行烘干。

在其中一些实施方式中，所述钝化药液为氢氟酸水溶液，所述氢氟酸水溶液中氟化氢与水的质量比为1：(10～12)。

在其中一些实施方式中，每钝化处理320片～400片硅片之后，向所述氢氟酸水溶液中补加氢氟酸150mL～200mL，并排出所述钝化装置槽底的沉积物。

在其中一些实施方式中，在对所述硅片进行表面钝化处理的过程中，使所述钝化装置内的钝化药液循环流动，所述钝化药液的循环流量为40L/min～60L/min。

在其中一些实施方式中，对所述硅片进行烘干，包括如下步骤：

通过所述热风供应装置向所述中空隔板的内腔中通入热风，所述热风通过所述中空隔板侧面的所述吹风孔吹出，吹向所述硅片，以将所述硅片进行烘干。

在其中一些实施方式中，在对所述硅片进行烘干的过程中，还包括向所述硅片烘干装置内通入保护气体的步骤，所述保护气体的通入流量为2m

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

上述的硅片烘干装置，在烘干槽体内设置中空隔板将烘干槽体的内腔分隔成多个硅片置放区，中空隔板的侧壁开设吹风孔，热风供应装置与中空隔板内腔连通。在对硅片进行烘干时，将装有硅片的花篮放在硅片置放区内，通过中空隔板的吹风孔向硅片吹出热风，对硅片表面进行干燥。因中空隔板上带有吹风孔，气体在中空隔板的内部聚集后风压增大，出风气流速度加快，带走硅片表面水汽和水渍的能力增强，从而提高了烘干效果和烘干效率，可以减少电池片的水渍印迹不良。

进一步地，通过在热风供应装置中增设空气过滤器，对通入烘干槽体内的空气进行过滤，可以减少热风中的臭氧和杂质，避免硅片在烘干过程中表面被氧化；通过在烘干槽体内增设保护气体管路，在对硅片进行烘干时通入保护气体对硅片进行保护，可以进一步避免硅片在烘干过程中表面被氧化，从而进一步减少电池片的水渍印迹不良。

更进一步地，通过在表面钝化处理工序中补加氢氟酸、排出槽底沉积物、控制钝化药液的循环流量，提高了硅片表面钝化效果，减少了硅片表面氧化层，增强了硅片表面疏水性，使硅片表面不易吸附水和杂质，同时也使硅片表面的水和杂质在后续工序中更易去除，从而进一步减少了电池片的水渍印迹不良。

附图说明

图1为本发明一实施例的硅片烘干装置(不含热风供应装置)的结构示意简图；

图2为图1的硅片烘干装置放入硅片后的结构示意简图；

图3为本发明一实施例的硅片烘干装置中中空隔板与热风供应装置的连接示意图；

图4为本发明一实施例的硅片烘干装置中热风供应装置的结构示意简图；

图5为本发明一实施例的制绒硅片后处理系统的结构框图。

附图标记说明：

10、硅片烘干装置；11、烘干槽体；12、中空隔板；13、热风供应装置；15、硅片置放区；20、制绒硅片后处理系统；30、硅片；40、花篮；21、钝化装置；22、慢提拉脱水装置；121、吹风孔；131、空气过滤器；132、风机；133、空气加热器；134、输气管路；141、保护气体管路；142、出气孔；1341、输气主管路；1342、分气管路。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1和图2，本发明一实施方式提供了一种硅片烘干装置10，该硅片烘干装置10包括烘干槽体11、中空隔板12和热风供应装置13(见图4)。

其中，中空隔板12设置在烘干槽体11内，该中空隔板12将烘干槽体11的内腔分隔形成多个硅片置放区15，该硅片置放区15内用于放置待进行烘干处理的硅片30；中空隔板12朝向硅片置放区15的侧壁开设有与该中空隔板12的内腔相连通的一个或多个吹风孔121；热风供应装置13的出风端与中空隔板12的内腔相连通，用于向中空隔板12的内腔中通入热风，以对硅片置放区15内的硅片30表面的水进行干燥。

上述的硅片烘干装置10，在烘干槽体11内设置中空隔板12，将烘干槽体11的内腔分隔成多个硅片置放区15；该中空隔板12的侧面开设有与中空隔板12的内腔相连通的吹风孔121；且热风供应装置13的出风端与中空隔板12的内腔相连通。对硅片30进行烘干时，将装有硅片30的花篮40放在硅片置放区15内，通过中空隔板12侧面的吹风孔121向硅片30吹出热风，对硅片30表面的水进行干燥。由于中空隔板12为中空结构，将加热的干净气体充入中空隔板12内，因中空隔板12的侧面带有小而密细的吹风孔121，气体在中空隔板12的内部聚集后风压增大，出风气流速度加快，带走硅片30表面水汽和水渍的能力增强，从而提高了烘干效果和烘干效率，有利于减少电池片的水渍印迹不良。

在其中一个具体示例中，中空隔板12的数量为多块，多块中空隔板12依次间隔地设于烘干槽体11内，从而将烘干槽体11的内腔分隔形成多个依次间隔设置的硅片置放区15。

可以理解，烘干槽体11内中空隔板12的具体数量、中空隔板12的尺寸等可以根据烘干槽体11的内腔容积和形状进行具体设置。中空隔板12侧面的吹风孔121的数量和孔径大小，也可以根据实际所需的风压大小和出风流速进行具体设置。

在其中一个具体示例中，烘干槽体11内间隔并排设置有3块带有吹风孔121的中空隔板12，该中空隔板12的长度为30cm～45cm，宽度为23cm～30cm，厚度为3cm～5cm。相邻的中空隔板12之间的间距、位于端部的中空隔板12与烘干槽体11端板之间的间距(即硅片置放区15的宽度)以至少能够放入硅片30为准。

进一步地，请参阅图2，烘干槽体11内的中空隔板12沿竖直方向向上设置，硅片30放置在硅片置放区15内时，硅片30相对于中空隔板12互相垂直设置。如此设置，可以使热风能够充分吹到整块硅片30上，而且可使花篮40内的每块硅片30均能够同时吹到热风，使花篮40内的所有硅片30具有基本相同的干燥效果。

请参阅图3和图4，在其中一些实施例中，热风供应装置13包括空气过滤器131、风机132、空气加热器133和输气管路134。其中，空气过滤器131用于对进入热风供应装置13的空气中的臭氧和固体、液体杂质进行过滤；风机132的进风口与空气过滤器131的出风口之间通过管路相连通；空气加热器133的进风口与风机132的出风口之间通过管路相连通；输气管路134的进气口与空气加热器133的出风口相连通；中空隔板12的内腔与输气管路134相连通。

如此，开启风机132，空气从空气过滤器131吸入，经空气过滤器131对空气中的臭氧和固体杂质进行过滤，再经空气加热器133进行加热，然后形成洁净的热风通入输气管路134内，热风经输气管路134进入中空隔板12内，再通过吹风孔121吹向硅片30。通过设置空气过滤器131可以有效地过滤掉热风中的臭氧和杂质，得到洁净的热风，能够减少在干燥过程中硅片30表面的氧化，提高烘干效果和烘干效率，减少电池片的水渍印迹不良。通过采用上述的热风供应装置13，硅片30的烘干时间由原本的一批硅片30烘干时间约1050s，缩短为约950s。

具体来说，空气过滤器131可以采用市售的高效化学过滤器，空气加热器133可以采用市售的高效空气加热器，风机132可以采用变频器控制的风机132，空气过滤器131与风机132之间以及风机132与空气加热器133之间连接的管路可采用可伸缩的波纹管。

请参阅图3，在其中一个具体示例中，输气管路134包括输气主管路1341和分气管路1342。输气主管路1341的进气口与空气加热器133的出风口相连通，输气主管路1341与分气管路1342相连通，分气管路1342与中空隔板12的内腔相连通。如此，经空气加热器133加热后形成的洁净热风进入输气主管路1341，然后由输气主管路1341进入分气管路1342，再由分气管路1342进入各块中空隔板12内。输气主管路1341的内径大于分气管路1342的内径。

在其中一些实施例中，该硅片烘干装置10还包括保护气体通入装置。该保护气体通入装置与烘干槽体11的内腔相连通，用于向烘干槽体11的内腔中通入保护气体。通过设置上述的保护气体通入装置，在对硅片30进行烘干的过程中，可以向烘干槽体11内通入保护气体，进一步防止硅片30的表面被氧化，维持烘干槽体11内整体气体的化学稳定性，减少硅片30氧化后吸附水渍和杂质的情况。

具体地，该保护气体为在烘干温度下不会与硅片发生反应的气体。如氮气、惰性气体等。

请参阅图1和图2，在其中一个具体示例中，该保护气体通入装置包括多根保护气体管路141，多根保护气体管路141置于烘干槽体11内，在保护气体管路141上开设有多个出气孔142。保护气体管路141内通过保护气体，保护气体经出气孔142吹出进入烘干槽体11内。

在其中一些实施例中，保护气体管路141的延伸方向与多个硅片置放区15的间隔排列方向相同，保护气体管路141上开设有多个朝向各硅片置放区15的出气孔142。这样设置，可使多个硅片置放区15内均能够通入保护气体。

进一步地，多根保护气体管路141分为两组，两组保护气体管路141分别位于烘干槽体11的内腔两侧，且位于中空隔板12的两端。如此设置，可以从硅片置放区15的两端同时通入保护气体，对硅片30起到更好的保护作用。

在一些具体示例中，保护气体管路141相对于中空隔板12垂直设置。这样设置，可以使从出气孔142吹出的保护气体能够直接吹入硅片置放区15，且可使各个硅片置放区15均能够同时吹入保护气体，进一步提高对硅片30的保护效果。

请参阅图5，本发明的一实施方式还提供了一种制绒硅片后处理系统20，该制绒硅片后处理系统20包括钝化装置21和硅片烘干装置10。

其中，钝化装置21用于对制绒后的硅片30进行表面钝化处理，从而去除硅片30表面的氧化层；硅片烘干装置10用于对经过表面钝化处理后的硅片30进行烘干处理。该硅片烘干装置10为本发明上述的硅片烘干装置10。

本发明的制绒硅片后处理系统20，通过设置钝化装置21和本发明的硅片烘干装置10，能够对硅片30进行很好的钝化以去除制绒后的硅片30表面的氧化层，并对硅片30进行很好的烘干，从而能够有效地去除电池片的水渍印迹不良。

在其中一些实施例中，该制绒硅片后处理系统20还包括慢提拉脱水装置22，该慢提拉脱水装置22用于在对制绒后的硅片30进行表面钝化处理之后、进行烘干处理之前，对硅片30进行慢提拉脱水。通过设置上述的慢提拉脱水装置22，可以更好地去除经钝化装置21处理后的硅片30表面的钝化药剂，并尽量较少硅片30表面的水。

本发明的一实施方式还提供了一种制绒硅片后处理方法，采用本发明上述的制绒硅片后处理系统20对制绒后的硅片30进行后处理，该制绒硅片后处理方法包括如下步骤S100至步骤S300。

步骤S100：将制绒后的硅片30置于钝化装置21中，通过钝化装置21中的钝化药液对硅片30进行表面钝化处理，以去除硅片30表面的氧化层。

在其中一些实施例中，钝化药液为氢氟酸水溶液，该氢氟酸水溶液中氟化氢与水的质量比为1：(10～12)。采用上述组成配比的钝化药液，可以有效地去除制绒后的硅片30表面的氧化层，起到良好的表面钝化效果。

进一步地，每钝化处理完320片～400片硅片30之后，向氢氟酸水溶液中补加氢氟酸150mL～200mL，并排出钝化装置21槽底的沉积物。通过在处理完320片～400片硅片30之后，向氢氟酸水溶液中补加上述体积的氢氟酸，并及时排出槽底的沉积物，可以有效地提高钝化药液的反应活性，进而提高对硅片30的表面钝化效果。

在对硅片30进行表面钝化处理的过程中，使钝化装置21内的钝化药液循环流动；并且将钝化药液的循环流量控制在40L/min～60L/min。使钝化药液在上述循环流量下进行循环流动，可以有效地提高钝化药液的循环速度，减少钝化装置21内的药液残留，提高表面钝化处理效果。

通过上述钝化药液组成配比的调整、药液循环及循环流量的控制，可以有效地提高钝化药液的活性和反应效率，大大减少硅片30表面氧化层的残留，增强了硅片30表面的疏水性，为后续的慢提拉脱水和烘干做好充分的准备工作。

步骤S200：将经过表面钝化处理之后的硅片30置于慢提拉脱水装置22内，对硅片30进行慢提拉脱水，以尽量去除硅片30表面的水。

对制绒后的硅片30进行表面钝化处理之后，本发明将硅片30置于慢提拉脱水装置22内，进行慢提拉脱水处理。经过慢提拉脱水处理，一方面可以去除硅片30表面残留的钝化药液，另一方面可以尽量减少硅片30表面的水，更加有利于后续的烘干操作，减少电池片表面的水渍印迹不良。

步骤S300：将经过表面钝化处理之后的硅片30置于本发明上述的硅片烘干装置10中，对硅片30进行烘干。

具体地，将装有慢提拉脱水后的硅片30的花篮40放置在烘干槽体11内的硅片置放区15内，通过热风供应装置13向中空隔板12的内腔中通入热风，热风通过中空隔板12侧面的吹风孔121吹出，吹向硅片30，从而对硅片30表面的水进行烘干。该热风通过空气过滤器131进行了过滤处理，热风中不含有臭氧和固体、液体杂质，避免烘干过程中对硅片30的表面造成氧化和引入杂质。

在其中一些实施例中，在对硅片30进行烘干处理的过程中，还通过保护气体通入装置向烘干槽体11内通入氮气作为保护气体。具体地，保护气体的通入流量为2m

总体而言，本发明对硅片烘干装置进行改进，在烘干槽体11内增设多块中空隔板12将烘干槽体11的内腔分隔形成多个硅片置放区15，该中空隔板12的侧面开设有多个吹风孔121，中空隔板12的内腔与热风供应装置13连通；对热风供应装置13进行改进，增设空气过滤器131对通入烘干槽体11内的空气进行过滤；在烘干槽体11内增设保护气体管路141，通入保护气体对硅片30进行保护；并对表面钝化处理的工艺进行调整，补加氢氟酸、排出槽底沉积物、控制钝化药液以一定流量循环流动。通过上述多种技术手段相结合，显著降低了异质结电池片的水渍印迹隔离比例，提高了电池片的良率；并且提升了产量和电池片的电池效率(硅片30表面的氧化和水渍大幅减少，钝化效果更好，提升了电池片的Voc)。

产线应用结果显示，相比于传统的后处理系统和后处理方法，采用本发明的制绒硅片后处理系统及后处理方法，电池片的洁净度得到大大改善，电池片的水渍印迹不良大大减少，基本消失。电池片水渍印迹不良比例由传统后处理系统及方法的约3.88％下降至约0.0％，降幅约为100％；硅片30的界面洁净度更高，镀膜钝化效果更好，平均电池效率由原来的约24.25％提升到约24.31％，提升了约0.06％；水渍印迹问题解决后，换液时间、烘干时间、停机维护次数均减少，生产成本降低，产能获得提升，每班提升产量约1350片。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准，说明书及附图可以用于解释权利要求的内容。