[发明专利]一种离液式硅片湿法刻蚀装置

说明书

技术领域

本发明涉及晶硅太阳能电池硅片的刻蚀装置，尤其涉及太阳能电池片硅片湿法刻蚀装置。

背景技术

刻蚀技术是太阳能电池片制造工艺中一项相当重要的步骤。刻蚀分为干法刻蚀和湿法刻蚀。干法刻蚀一般利用等离子体进行材料的蚀刻，各同向性好、可控性高，但成本较高，设备复杂。湿法刻蚀是一个纯粹的化学反应过程，利用溶液与预刻蚀材料之间的化学反应来去除未被掩蔽膜材料掩蔽的部分而达到刻蚀目的，因为重复性好、低成本、生产效率高、设备简单，在太阳能电池行业中得到广泛应用。在太阳能电池片制造过程中，湿法刻蚀的主要目的是去除扩散背面及四周导电性硅，防止漏电；同时加大背面光滑程度，实验证明能够进一步提高开路电压，增加电池效率。目前，在国内太阳能电池组件生产企业中，多数采用德国RENA公司开发出的刻蚀机，它是利用沾液方式来进行湿法刻蚀的，它包括蚀刻槽和传送滚轮，其刻蚀原理如图1所示，蚀刻槽内放置足量的腐蚀液，使得放置于传送滚轮上的硅片漂浮在腐蚀液面上，腐蚀液对硅片的四周以及背面进行腐蚀，浸没在液面下的传送滚轮带动硅片的平移传送，通过调节传送滚轮转速来控制刻蚀时间。由于这种装置是利用腐蚀液表面张力来控制刻蚀区域和形貌的，对刻蚀液的粘度、设备排风等环境要求很高，刻蚀的稳定性较差，工艺不易控制，且蚀刻液也容易溢到硅片的正面，导致效率的降低。另外，蚀刻槽由于处在封闭环境中，硅片正面被大量蚀刻液雾气所包围，蚀刻液雾气容易对硅片正面产生腐蚀。

发明内容：

本发明提供了一种离液式硅片湿法刻蚀装置，它能大幅度提高湿法刻蚀的稳定性，工艺控制简单，同时能够避免刻蚀液挥发物对硅片正面PN结的腐蚀，提高电池效率。

本发明技术方案是：

一种离液式硅片湿法刻蚀装置，包括蚀刻槽、蚀刻液、吸雾管和吸液滚轮，吸液滚轮等间隔等高度地安装在蚀刻槽内的上端面，蚀刻液的液面高于吸液滚轮外圆的下端面，低于吸液滚轮的轴线，吸雾管设置在两只吸液滚轮之间，且位于蚀刻液之上，吸液滚轮外圆的上端面之下，在吸雾管的外圆上侧面上设有吸气孔，吸雾管与吸风机相连。

进一步，所述吸液滚轮是由聚氯乙烯制成的海绵轮，其直径为60mm～80mm。

进一步，相邻两吸液滚轮之间的中心间隔距离为80mm-85mm。

进一步，蚀刻液的液面距吸液滚轮轴线的距离为吸液滚轮半径的1/5～4/5。

由于本发明中将吸液滚轮的外圆上侧面露出蚀刻液的液面上，吸液滚轮可带动蚀刻液均匀地涂覆在硅片的下端面上，硅片的四周与蚀刻液的接触机率大幅度减小，硅片的上端面不会与蚀刻液接触，蚀刻液在刻蚀过程中产生的雾气由吸雾管吸除，这样使得硅片四周被污染的面积大幅度缩小，上端面不会受到污染，保证了刻蚀区域的准确性，稳定了刻蚀质量，蚀刻液的消耗量少，硅片刻蚀后的后续处理的工作量减小，现有刻蚀工艺中暴露出的缺陷都得以克服，排除了对各种外部不稳定因素的依赖，工艺控制简单，刻蚀效果稳定，刻蚀的合格品大幅度提高，还能进一步改善工作环境，防止蚀刻液雾气对操作者伤害。

附图说明：

图1是现有刻蚀设备的部分结构示意图；

图2是本发明结构示意图；

图3是吸雾管结构示意图；

图4是吸液滚轮与变速器的连接示意图；

图中，1-蚀刻槽；2-传送滚轮；3-蚀刻液；4-硅片；5-吸雾管；6-吸液滚轮；7-变速器；51-吸气孔。

具体实施方式：

下面结合附图说明本发明的具体实施方式。

一种离液式硅片湿法刻蚀装置，如图2、图3所示，包括蚀刻槽1、蚀刻液3、吸雾管5和吸液滚轮6，蚀刻槽1的长度控制在2000mm，深度控制在500mm，宽度600mm，吸液滚轮6等间隔等高度地安装在蚀刻槽1内的上端面，其直径为80mm，它是由聚氯乙烯制成的海绵轮，蚀刻液3的液面高度位于吸液滚轮6的轴线下，距吸液滚轮6的轴线的距离为15mm，吸雾管5呈中空管状，其直径为20mm，吸雾管5设置在相邻两只吸液滚轮6之间，吸雾管5的轴线与吸液滚轮6的轴线处于同一平面，在吸雾管5的外圆上侧面上设有吸气孔51，如图4所示，蚀刻槽1内所有的吸液滚轮6均由变速器7带动，吸液滚轮6的转速可根据效果进行调节，建议转速为1.5n/min。在刻蚀过程中，蚀刻液3采用常规工艺蚀刻液即可，一般为HF/NNO₃体系，吸液滚轮6在蚀刻液3中旋转，吸附蚀刻液3，硅片4在吸液滚轮6上传输的同时与其上吸附的蚀刻液3发生化学反应，吸雾管5经汇集后连接至吸风机，挥发性气体通过吸气孔51由吸风机吸入废气处理装置。