晶硅电池的刻蚀装置及其刻蚀方法

技术领域

本发明涉及晶硅电池刻蚀技术领域，尤其涉及一种晶硅电池的刻蚀装置及其刻蚀方法。

背景技术

以目前光伏电池工艺流程制程来看，在整个电池制造过程中涉及到两道扩散工艺：硼扩散与磷扩散。其中，对电池的硅衬底进行硼扩散，从而形成300纳米以内的硼硅玻璃层(BSG)；在本征非晶硅层表面进行磷扩散，从而形成50纳米以内磷硅玻璃层(PSG)。由于扩散过程是在气相氛围中进行，在工艺面成膜过程中，非工艺面边缘侧也出现了不可避免的少量沉积(即绕镀)，这些绕镀膜层会对硅片正反面形成短路导致电池产生严重漏电，极大的影响了电池片综合电性能，因此绕镀层必须得到稳定且彻底的去除。

现有技术中，针对BSG与PSG绕镀层的去除，最普遍的方案是利用滚轮带液的方式，将氢氟酸带到电池片背面即绕镀面进行刻蚀。即下表面绕镀面在具有特定纹路的滚轮上进行传输，滚轮下半部浸泡于特定浓度氢氟酸中，随着输送过程的进行，浸泡于药水中的滚轮会随着本体的旋转，把氢氟酸源源不断的带到电池片绕镀面，从而实现了绕镀面BSG或PSG的刻蚀去除。但是上述方法由于流体自身流动的随机性与滚轮传输的平稳性，氢氟酸会在传输过程中的硅片尾部出现随机上翻，传输的速度越快，上翻越明显且越难克服，上翻的氢氟酸将对电池片工艺面的扩散层造成不可逆的损伤。为减少药液上翻的影响，电池片上表面还会采用水膜的保护或酸气排除从而防止扩散层被酸气破坏，进而对硅片进行保护，一定程度减少了上翻药液对扩散面的影响。但其无法从根源解决稳定性问题，首先滚轮传输过程中，滚轮因自身精度问题会出现跳动现象，传输速度越快，跳动频率越高，跳动现象将导致水膜滑落，从而失去了保护的目的。另外，持续的水膜滑落也将导致氢氟酸槽药液浓度的降低，提升了药水单耗，增加了运营成本。

所以，亟需一种晶硅电池的刻蚀装置及其刻蚀方法，以解决上述问题。

发明内容

基于以上所述，本发明的目的在于提供一种晶硅电池的刻蚀装置及其刻蚀方法，能有效地保护晶硅电池的工艺面的同时去除绕镀层，且刻蚀过程更加可靠，提高了产品良率和产能，成本更低。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

晶硅电池的刻蚀装置，包括：

输送模块，用于沿输送方向输送晶硅电池；

制冰模块，包括供水单元和制冷单元，所述供水单元用于向所述晶硅电池的上表面供给临界冷水，所述制冷单元用于冷却临界冷水，以使所述晶硅电池的上表面形成冰膜；

刻蚀模块，设置于所述制冰模块的下游，且位于所述输送模块的下方，用于刻蚀所述晶硅电池的下表面；

去冰模块，设置于所述刻蚀模块的下游，用于熔化所述冰膜。

作为晶硅电池的刻蚀装置的一种优选方案，所述供水单元包括：

水箱，用于供给纯水；

热交换组件，用于将所述水箱内的纯水冷却至临界冰点，以形成所述临界冷水；

喷淋头，设置于所述输送模块的上方，并与所述水箱连通。

作为晶硅电池的刻蚀装置的一种优选方案，所述供水单元还包括输送泵，所述输送泵设置于所述水箱和所述喷淋头之间。

作为晶硅电池的刻蚀装置的一种优选方案，所述供水单元还包括循环泵，所述循环泵的进水口和出水口均与所述水箱连通。

作为晶硅电池的刻蚀装置的一种优选方案，所述刻蚀装置还包括涡流管，所述涡流管包括进气口和与所述进气口均连通的冷气出口和热气出口，所述冷气出口形成所述制冷单元以冷却临界冷水，所述热气出口形成所述去冰模块用于熔化所述冰膜。

作为晶硅电池的刻蚀装置的一种优选方案，所述制冷单元还包括冷气喷嘴，所述冷气喷嘴设置于所述冷气出口；所述去冰模块还包括热气喷嘴，所述热气喷嘴设置于所述热气出口；所述冷气喷嘴和/或所述热气喷嘴均设置有多个。

作为晶硅电池的刻蚀装置的一种优选方案，置于所述晶硅电池的上表面的临界冷水的厚度设置为1mm-2.2mm。

作为晶硅电池的刻蚀装置的一种优选方案，所述刻蚀装置还包括沿所述输送方向依次设置的清洗模块和干燥模块，所述清洗模块设置于所述去冰模块的下游，用于冲洗熔化的所述冰膜，所述干燥模块用于干燥所述晶硅电池。

作为晶硅电池的刻蚀装置的一种优选方案，所述清洗模块包括设置于所述输送模块上方的上清洗头和设置于所述输送模块下方的下清洗头；所述干燥模块包括设置于所述输送模块上方的上干燥头和设置于所述输送模块下方的下干燥头。

晶硅电池的刻蚀方法，采用如以上任一方案所述的晶硅电池的刻蚀装置，所述刻蚀方法包括如下步骤：

在所述晶硅电池的上表面设置临界冷水；

冷却临界冷水以在所述晶硅电池的上表面形成冰膜；

刻蚀所述晶硅电池的下表面；

熔化所述冰膜。

本发明的有益效果为：

本发明通过设置输送模块，用于实现对晶硅电池沿输送方向的输送，输送过程中，晶硅电池的工艺面朝向上，待刻蚀的背面朝向下设置。通过设置沿输送方向依次设置的制冰模块、刻蚀模块和去冰模块，其中制冰模块的供水单元能向晶硅电池的工艺面供给临界冷水，然后制冷单元能将晶硅电池的工艺面的临界冷水进一步冷却形成冰膜，该冰膜能有效地对晶硅电池的工艺面进行保护，以有效地避免刻蚀过程中翻液而造成的晶硅电池的工艺面暴露在后续刻蚀的酸性氛围中，因此对晶硅电池的工艺面的保护更加可靠，提高了产品良率。同时，冰膜不会因输送模块的输送造成脱落，更不会因为脱落而影响刻蚀模块的刻蚀液的浓度造成的影响，减少了刻蚀液的消耗，节约了成本；另外，通过冰膜保护晶硅电池的工艺面，使得输送装置可以以较高的输送速度进行输送，而无需考虑输送速度对冰膜的影响，进而提高了加工效率和产能。刻蚀模块位于输送模块的下方，用于刻蚀工艺面被冰膜保护后的晶硅电池的待刻蚀背面；最后通过去冰模块熔化冰膜。综上，上述晶硅电池的刻蚀装置能有效地保护晶硅电池的工艺面的同时去除绕镀层，且刻蚀过程更加可靠，提高了产品良率和产能，成本更低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明具体实施方式提供的晶硅电池的刻蚀装置的示意图；

图2是本发明具体实施方式提供的晶硅电池的刻蚀装置的供水单元的示意图；

图3是本发明具体实施方式提供的晶硅电池的刻蚀装置的涡流管与喷嘴的示意图；

图4是本发明具体实施方式提供的晶硅电池的刻蚀装置的涡流管的示意图。

图中：

1、晶硅电池；11、冰膜；

100、输送模块；110、输送辊；

200、制冰模块；210、供水单元；211、水箱；212、热交换组件；2121、制冷机；2122、热交换器；213、喷淋头；214、输送泵；215、循环泵；220、制冷单元；221、冷气喷嘴；

300、刻蚀模块；310、刻蚀箱；320、刻蚀液供给箱；330、刻蚀液供给泵；

400、去冰模块；410、热气喷嘴；

500、涡流管；510、进气口；520、冷气出口；530、热气出口；

600、清洗模块；610、上清洗头；620、下清洗头；630、清洗水箱；640、清洗泵；

700、干燥模块；710、上干燥头；720、下干燥头。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。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。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；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。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1-图4所示，本实施方式提供一种晶硅电池的刻蚀装置，该晶硅电池的刻蚀装置包括输送模块100以及沿输送模块100依次设置的制冰模块200、刻蚀模块300和去冰模块400，输送模块100用于沿输送方向输送晶硅电池1；制冰模块200包括供水单元210和制冷单元220，供水单元210用于向晶硅电池1的上表面供给临界冷水，制冷单元220用于冷却临界冷水，以使晶硅电池1的上表面形成冰膜11；刻蚀模块300位于输送模块100的下方，用于刻蚀晶硅电池1的下表面；去冰模块400用于熔化冰膜11。

通过设置输送模块100，用于实现对晶硅电池1沿输送方向的输送，输送过程中，晶硅电池1的工艺面朝向上，待刻蚀的背面朝向下设置。通过设置沿输送方向依次设置的制冰模块200、刻蚀模块300和去冰模块400，其中制冰模块200的供水单元210能向晶硅电池1的工艺面供给临界冷水，然后制冷单元220能将晶硅电池1的工艺面的临界冷水进一步冷却形成冰膜11，该冰膜11能有效地对晶硅电池1的工艺面进行保护，以有效地避免刻蚀过程中翻液而造成的晶硅电池1的工艺面暴露在后续刻蚀的酸性氛围中，因此对晶硅电池1的工艺面的保护更加可靠，提高了产品良率。同时，冰膜11不会因输送模块100的输送造成脱落，更不会因为脱落而影响刻蚀模块300的刻蚀液的浓度造成的影响，减少了刻蚀液的消耗，节约了成本；另外，通过冰膜11保护晶硅电池1的工艺面，使得输送装置可以以较高的输送速度进行输送，而无需考虑输送速度对冰膜11的影响，进而提高了加工效率和产能。刻蚀模块300位于输送模块100的下方，用于刻蚀工艺面被冰膜11保护后的晶硅电池1的待刻蚀背面；最后通过去冰模块400熔化冰膜11。综上，上述晶硅电池的刻蚀装置能有效地保护晶硅电池1的工艺面的同时去除绕镀层，且刻蚀过程更加可靠，提高了产品良率和产能，成本更低。

值得说明的是，采用冷却临界冷水来形成冰膜11，可以有效地加快冰膜11的形成效率，提高加工效率；同时，使得在冰膜11形成过程中，只需制冷单元220提供少量的低温环境即可形成冰膜11，更有利于节能。

本实施例中，输送方向为如图1所示由左至右的方向。刻蚀模块300包括刻蚀箱310和刻蚀液供给箱320，刻蚀箱310设置于输送模块100的下方，刻蚀液供给箱320通过刻蚀液供给泵330与刻蚀箱310连通。

具体地，供水单元210包括水箱211、热交换组件212和喷淋头213，其中水箱211用于供给纯水，即水箱211内暂存有足量的纯水，用于后续形成冰膜11，采用纯水可以有效地避免冰膜11对刻蚀造成的影响；热交换组件212包括相互电连接的制冷机2121和热交换器2122，热交换器2122设置于水箱211内，制冷机2121控制热交换器2122与水箱211内的纯水进行热交换，用于将水箱211内的纯水冷却至临界冰点，以形成临界冷水，可以理解的是，临界冷水为冷却至临界冰点的液体，即0℃的水。喷淋头213设置于输送模块100的上方，并与水箱211连通，用于将冷却至临界冰点的临界冷水喷淋至晶硅电池1的上表面，即工艺面。可选地，喷淋头213的喷淋范围不小于晶硅电池1的宽度，即晶硅电池1沿输送方向的宽度方向能被均匀地喷淋临界冷水，进而保证后续形成的冰膜11能完全覆盖晶硅电池1的工艺面。

进一步地，供水单元210还包括输送泵214，输送泵214设置于水箱211和喷淋头213之间，输送泵214的设置用于将水箱211内的临界冷水输送至喷淋头213，并将临界冷水通过喷淋头213均匀性喷洒至晶硅电池1的上表面。

优选地，供水单元210还包括循环泵215，循环泵215的进水口和出水口均与水箱211连通。循环泵215的设置可以有效地实现水箱211内临界冷水的循环，进而防止水箱211内结冰的现象。

示例性地，置于晶硅电池1的上表面的临界冷水的厚度设置为1mm-2.2mm，既可以使得临界冷水可以暂时停留在晶硅电池1的上表面，又可以保证冷却形成冰膜11后能对晶硅电池1的工艺面起到有效保护。

作为晶硅电池的刻蚀装置的一种可选方案，刻蚀装置还包括涡流管500，涡流管500包括进气口510和与进气口510均连通的冷气出口520和热气出口530。可以理解的是，常温压缩气体进入涡流管500，在涡流管500中从切线方向射入涡流室，形成涡流。自由涡流的旋转角速度愈靠近中心愈大，由于角速度不同，在自由涡流的层与层之间就产生了摩擦。中心部分的气流角速度最大，摩擦结果是将能量传递给外层角速度较低的气流，中心层部分的气流失去能量，动能低，速度降低，温度降低，通过涡流管500中心的孔板从一端(即冷气出口520)引出，形成制冷单元220以冷却临界冷水，使临界冷水迅速冷却形成冰膜11。而外层部分的气流获得动量，动能增加，同时又与涡轮管壁摩擦，将部分动能转换成热能，从涡流管500的另一端(即热气出口530)引出，形成去冰模块400用于熔化冰膜11，进而完全暴露晶硅电池1的上表面。通过设置涡流管500，可以只通过常温高压气体就可以产生低于零下30度的冷气流，以及超过70度的热气流，有利于简化结构。

具体地，制冷单元220还包括冷气喷嘴221，冷气喷嘴221设置于冷气出口520，用于将涡流管500产生的冷气流均匀地喷射至晶硅电池1上表面的临界冷水上；去冰模块400还包括热气喷嘴410，热气喷嘴410设置于热气出口530，用于将涡流管500产生的热气流均匀地喷射至晶硅电池1上表面的冰膜11上。

优选地，冷气喷嘴221和/或热气喷嘴410均设置有多个，通过相应地设置多个喷嘴，可以有效地提高气流的喷射均匀性以及覆盖面积，使得气流作用于晶硅电池1上表面时更加均匀。

本实施例中，刻蚀装置还包括沿输送方向依次设置的清洗模块600和干燥模块700，清洗模块600设置于去冰模块400的下游，用于冲洗熔化的冰膜11，干燥模块700用于干燥晶硅电池1。值得说明的是，为进一步提高冲洗效果，还可以沿输送方向设置两个清洗模块600。

可选地，输送模块100通过沿输送方向间隔设置的多个输送辊110实现对晶硅电池1的输送。刻蚀装置的最下游，即干燥模块700的下游还设置有下料模块(图中未示出)，用于将刻蚀完成的晶硅电池1取出。

进一步地，清洗模块600包括设置于输送模块100上方的上清洗头610和设置于输送模块100下方的下清洗头620；清洗模块600包括清洗水箱630，清洗水箱630通过清洗泵640与上清洗头610和下清洗头620均连通。干燥模块700包括设置于输送模块100上方的上干燥头710和设置于输送模块100下方的下干燥头720。通过对晶硅电池1的上、下表面同时清洗和干燥，有利于提高作业效率，同时保证作业效果。优选地，上清洗头610、下清洗头620、上干燥头710和下干燥头720均可以沿输送方向设置有多个，同时均需要不小于晶硅电池1的宽度，以保证对晶硅电池1的各处的清洗和干燥效果。

本实施方式还公开一种晶硅电池的刻蚀方法，采用如上任一方案所述的晶硅电池的刻蚀装置，刻蚀方法包括如下步骤：晶硅电池1首先通过上游装置输送至刻蚀装置的输送模块100上；然后通过供水单元210在晶硅电池1的上表面喷淋临界冷水；再通过涡流管500的冷气出口520形成的制冷单元220冷却临界冷水以在晶硅电池1的上表面形成冰膜11；接下来通过刻蚀模块300刻蚀晶硅电池1的下表面；最后通过涡流管500的热气出口530形成的去冰模块400熔化冰膜11。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。