專利名稱：制絨系統(tǒng)及制絨方法
技術領域：
本發(fā)明屬于太陽電池技術領域，具體涉及一種太陽電池的制絨系統(tǒng)及制絨方法。
背景技術：
由于常規(guī)能源供給的有限性和環(huán)保壓力的增加，目前世界上許多國家掀起了開發(fā)利用太陽能和可再生能源的熱潮，太陽能利用技術得到了快速的發(fā)展，其中利用半導體的光生伏特效應將太陽能轉變?yōu)殡娔艿睦迷絹碓綇V泛。而單晶硅太陽電池就是其中最為普遍被用來將太陽能轉換為電能的器件。在單晶硅太陽電池的制備過程中，主要包括以下步驟(一)去損傷層、制絨及清洗；(二)擴散制備PN結；(三)刻蝕去邊；(四)擴散后清洗過程；(五)制備減反射膜； (六)絲網(wǎng)印刷電極；(七)燒結；(八)電池測試。通過以上過程單片的單晶硅太陽電池將形成，然后通過組件生產形成太陽電池組件。在以上步驟(一)中，必須先去除單晶硅片表面的損傷層和污物。一般地，通過化學反應的方法即用20%的氫氧化鈉溶液腐蝕單晶硅片表面，剝離單晶硅片表面的一層硅， 從而達到去除損傷層的目的。然后在制絨過程中，采用含有氫氧化鈉(NaOH)、Na2SiO3(硅酸鈉)和IPA(異丙醇)的制絨液來制作絨面，其原理是氫氧化鈉對單晶硅片表面各晶向的腐蝕速度不同，從而導致單晶硅片表面形成凹凸不平的狀態(tài)(較佳的形成類金字塔形的狀態(tài))，這就是所謂的絨面。絨面的作用是使光線在硅片表面發(fā)生多次反射，從而增加光線射入單晶硅片的幾率，單晶硅片相應地得到更多的能量。因此，制絨有利于提高太陽電池的轉換效率。制絨過程中隨著各批次單晶硅片的反應的不斷進行，制絨液中的各組分的濃度不斷發(fā)生變化?，F(xiàn)有技術中，為使制絨液的濃度符合工藝要求，主要是通過工人依靠經(jīng)驗來判斷制絨液的濃度是否符合要求，如過不符合要求，并進一步依照經(jīng)驗來添加制絨液所需的藥品或溶液。因此，現(xiàn)有的制絨系統(tǒng)中，對制絨液的各組分的濃度不能進行有效的監(jiān)控和檢測，并且通過人工經(jīng)驗來控制濃度，制絨液的濃度難以精確控制，容易導致制絨產品的一致性變差。有鑒于此，有必要提出一種新型的單晶硅太陽電池的制絨系統(tǒng)及制絨方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是，相對精確控制制絨液的各組分的濃度值、提高制絨的一致穩(wěn)定性。為解決以上技術問題，按照本發(fā)明的一方面，提供一種制絨系統(tǒng)，用于在單晶硅片表面形成絨面，其包括制絨槽，其用于盛放制絨液并使所述單晶硅片在所述制絨液中反應；離線濃度檢測裝置，其用于離線檢測所述制絨液中各組分的濃度值；以及補充裝置，其用于根據(jù)所述離線濃度檢測裝置所檢測的濃度值向所述制絨槽中補充對應的組分以使所述制絨液各組分的濃度值保持在預定的濃度范圍內。具體地，所述制絨液的主要組分包括NaOH、Na2Si03和異丙醇。按照本發(fā)明提供的制絨系統(tǒng)的一實施例，其中，離線濃度檢測裝置包括酸堿滴定儀和折射儀，所述酸堿滴定儀用于檢測NaOH和Na2SiO3的濃度，所述折射儀用于檢測異丙醇的濃度。較佳地，所述NaOH的預定的質量百分比濃度范圍為到5%，所述Na2SiO3W 預定的質量百分比濃度不大于10%，所述異丙醇的預定的質量百分比濃度范圍為5%到 10%。較佳地，所述制絨槽上設置有進水孔以及排液孔。按照本發(fā)明的再一方面，提供一種制絨方法，用于在單晶硅片表面形成絨面，在該方法中，離線檢測制絨液中各組分的濃度值，并根據(jù)所述檢測結果進行組分補充，以使所述制絨液的各組分的濃度值保持在預定的濃度范圍內。具體地，所述制絨液的主要組分包括NaOH、Na2Si03和異丙醇。較佳地，離線檢測所述制絨液中各組分的濃度值的步驟包括步驟從制絨槽中提取用于檢測其各組分的濃度值的制絨液；通過酸堿滴定儀檢測所提取的制絨液中的NaOH和Na2SiO3的濃度值，以及通過折射儀檢測所提取制絨液的IPA的濃度值；根據(jù)該濃度值的結果進行組分補充的步驟包括步驟根據(jù)檢測的NaOH和Na2SiO3的濃度值定量添加NaOH和/或Na2SiO3,以及根據(jù)檢測的IPA的濃度值定量添加異丙醇。較佳地，所述單晶硅片插置在承載盒中，并按批次通過花籃架置放于所述制絨液中進行制絨。較佳地，所述離線檢測步驟和所述組分補充步驟在每批次的單晶硅片在制絨液中完成制絨后進行。較佳地，在進行所述組分補充以后，再次離線檢測被補充后的制絨液中各組分的濃度值，如果所述制絨液的各組分的濃度值沒有保持在預定的濃度范圍內，則再次根據(jù)濃度值的結果進行對應組分的補充。本發(fā)明的技術效果是，通過使用該制絨系統(tǒng)和制絨方法，可以相對精確控制制絨液中各組分的濃度值，提高制絨的一致穩(wěn)定性，特別是提高各批次的制絨之間的一致性。同時可以延長制絨液的使用壽命，降低制絨成本。


圖1所示為按照本發(fā)明實施例提供的制絨系統(tǒng)的結構示意圖；圖2所示為按照本發(fā)明實施例提供的制絨方法的流程示意圖。
具體實施例方式下面介紹的是本發(fā)明的多個可能實施例中的一些，旨在提供對本發(fā)明的基本了解。并不旨在確認本發(fā)明的關鍵或決定性的要素或限定所要保護的范圍。容易理解，根據(jù)本發(fā)明的技術方案，在不變更本發(fā)明的實質精神下，本領域的一般技術人員可以提出可相互替換的其它實現(xiàn)方式。因此，以下具體實施方式
以及附圖僅是對本發(fā)明的技術方案的示例性說明，而不應當視為本發(fā)明的全部或者視為對本發(fā)明技術方案的限定或限制。在下文中，為方便說明，“濃度”統(tǒng)一是指質量百分比濃度。但是，也需要理解，本領域技術人員可以將該質量百分比濃度換算為其它形式的濃度，例如體積百分比濃度等，“濃度”的具體單位和表現(xiàn)形式不是限制性的。圖1所示為按照本發(fā)明實施例提供的制絨系統(tǒng)的結構示意圖。該系統(tǒng)主要用于制備單晶硅太陽電池，其對用于制備單晶硅太陽電池的單晶硅片進行腐蝕制絨。在該實施例中，以模塊結構圖對該制絨系統(tǒng)進行簡單示意，但不應理解為對該發(fā)明的限制。并且，在該實施例中，主要是對單晶硅表面進行腐蝕，因此，制絨液的主要組分選擇為NaOH(氫氧化鈉)、Na2SiO3 (硅酸鈉)和IPA(異丙醇)，制絨液當然包括形成溶劑的水(一般為去離子水)。使用這些組分的制絨液，在腐蝕時其主要發(fā)生以下化學反應Si+2Na0H+H20 = Na2Si03+2H2 個因此，NaOH是腐蝕Si的主要組分，組分Na2SiO3同時也是生成物，硅酸鈉在制絨過程中，可以起到抑制以上反應速率的作用，從而避免反應過于劇烈，影響制絨面大小的控制。反應生成的H2被直接排放出去，其中，IPA主要就是起到脫泡作用(去除Si表面吸附的 H2)。在以上制絨液的實施例中，Na0H、Na2Si03和IPA是關鍵的組分，需要將其分別控制在預定的濃度范圍，從而可以穩(wěn)定制絨工藝，提高制絨的一致穩(wěn)定性。較佳地，NaOH的預定質量百分比濃度范圍為至5%，Na2SiO3W預定質量百分比濃度范圍為不大于10%， IPA的預定質量百分比濃度范圍為5%到10%。需要說明的是，制絨液的具體組分不受本發(fā)明實施例限制，其還可以為其它可以腐蝕Si的化學溶液，例如，中國專利申請?zhí)枮?00910215805. 7的、發(fā)明名稱為“一種硅片表面制絨液及硅片表面制絨的方法”的中國專利中所公開的制絨液的各組分。各組分的預定質量百分比濃度范圍也不是限制性，本領域技術人員可以根據(jù)具體工藝條件要求來選擇。請參閱圖1，制絨系統(tǒng)主要包括制絨槽110、離線濃度檢測裝置130以及補充裝置 150。其中，制絨槽110盛放制絨液，經(jīng)過去損傷層并清洗后的、用于制備單晶硅太陽電池的單晶硅片被置放于該制絨液中，進行以上的化學反應過程，從而在硅片表面形成絨面。具體地，多片單晶硅片插置在承載盒中，承載盒置于花籃架115上成批進行制絨。每一批次制絨完成以后，通過花籃架115置放下一批單晶硅片。制絨槽110中的具體反應時間、反應溫度根據(jù)制絨液以及絨面要求等因素確定，其不是限制性的。另外，制絨槽110還設置有進水孔 111以及排液孔113，制絨槽110的具體形狀、容積等不是限制性的。為精確控制制絨液中各組分的濃度，使其落在預定的濃度范圍中。該實施例中，通過離線濃度檢測裝置130定時地檢測制絨槽110中的制絨液的各組分的濃度值。優(yōu)選地， 可以在每批次單晶硅片制絨完成以后來實現(xiàn)定時地檢測，如果制絨液仍然符合預定的濃度范圍值要求，則繼續(xù)進行制絨，如果不符合預定的濃度范圍值要求，則通過補充裝置150對制絨液進行組分調整。當然，檢測的時間間隔并不受以上實施例限制，本領域技術工作人員可以根據(jù)多次檢測值結果進行調整，例如，如果發(fā)現(xiàn)兩批次制絨以后制絨液還是符合預定的濃度范圍值要求，則可以調整為每三批次制絨完成以后進行一次濃度檢測。在該實施例中，離線濃度檢測裝置130包括酸堿滴定儀131和折射儀133，其中酸堿滴定儀131用來檢測NaOH和Na2SiO3的濃度值，折射儀133用來檢測IPA的濃度值。由于是離線檢測方式，檢測所需的制絨液可以從制絨槽中直接少量提取。離線濃度檢測裝置130所檢測出的濃度值基本反應了制絨槽110中的制絨液的濃度值。并且，離線濃度檢測裝置130通常相對結構簡單、成本低，尤其適用于制絨液的濃度檢測要求。另外，離線濃度檢測裝置130的具體檢測精度不是限制性，其可以根據(jù)實際要求來選擇，例如，酸堿滴定儀131和折射儀133的檢測精度可以控制在0. 的數(shù)量級。酸堿滴定儀131和折射儀133的具體檢測原理為本領域所悉知，在此不作詳細說明。繼續(xù)請參閱圖1，離線濃度檢測裝置130所檢測出的濃度值(例如，NaOH的濃度值、Na2SiO3的濃度值、IPA的濃度值等)將作為補充裝置150補充各組分對應的藥品或溶液的依據(jù)。補充裝置150可以定量地對制絨液進行組分補充。為使制絨液中的各組分保持在預定的濃度范圍(例如，NaOH: 到5%,Na2SiO3:不大于10%, IPA 到10% )，在某個檢測出的濃度值沒有落于預定的濃度值范圍時，可根據(jù)所檢測出的濃度值以及制絨液的體積值、計算得出每種組分的適合添加的量。例如，向制絨液容器120中補充Na0H、Na2Si03 和/或IPA，當然也可以通過補充裝置150或進水孔111補充去離子水。具體地，制絨液的體積值可以通過設置于制絨槽上的刻度值讀出或者換算得出。以上過程中，其具體計算方法為本領域技術人員所悉知，在此不再贅述。具體地，在優(yōu)選實施例中，通過補充裝置150進行組分補充后，然后再在制絨槽 110中充分攪拌均勻以后，可以通過離線濃度檢測裝置130再次檢測濃度，如果各組分的濃度值在預定范圍內，則繼續(xù)進行下批次的制絨量產；如果各組分的濃度值還不在預定范圍內，可以重復執(zhí)行以上所述過程，根據(jù)最新檢測的濃度值繼續(xù)進行組分補充。因此，由上述可知，使用圖1所示制絨系統(tǒng)進行制絨時，可以離線檢測所述制絨液中各組分的濃度值，并根據(jù)該濃度值的結果進行組分補充，以使所述制絨液的各組分的濃度值保持在預定的濃度范圍內。從而，解決了現(xiàn)有技術中組分添加隨意且不準確的問題，其可以相對精確控制制絨液中各組分的濃度值，提高制絨的一致穩(wěn)定性，特別是提高各批次的制絨之間的一致性。同時可以延長制絨液的使用壽命，降低制絨成本。圖2所示為按照本發(fā)明實施例提供的制絨方法的流程示意圖。結合圖1所示制絨系統(tǒng)，對圖2所示濃度控制方法進行詳細說明。該制絨方法中，離線檢測所述制絨液中各組分的濃度值，并根據(jù)該濃度值的結果進行組分補充，以使所述制絨液的各組分的濃度值保持在預定的濃度范圍。該方法具體可以包括以下步驟首先，步驟S10，從制絨槽110中提取用于離線檢測其各組分的濃度值的制絨液。在該步驟中，提取的制絨液的量根據(jù)檢測所需用量決定，例如，提取100至200毫升。所提取的制絨液能反應此時制絨槽110中的制絨液的特性。通過提取制絨液，為離線檢測作好準備。進一步，步驟S20，通過酸堿滴定儀131檢測所提取制絨液中的NaOH和Na2SiO3的濃度值。在該步驟中，是以制絨液的主要組分選擇為NaOH、Na2Si03和IPA為例進行說明的， NaOH和Na2SiO3的濃度值可以分別通過酸堿滴定儀131測量。進一步，步驟S30，通過折射儀133檢測所提取制絨液的IPA的濃度值。在該步驟中，是以制絨液的主要組分選擇為Na0H、Na2Si03和IPA為例進行說明的，并且需要說明的是，步驟S30和步驟S20的先后順序并不限定于本實施例，例如，其可以先執(zhí)行步驟S30再執(zhí)行步驟S20，也可以步驟S30和步驟S20同時執(zhí)行。因此，以上步驟S20 和步驟S30的過程為離線檢測制絨液中各組分的濃度值的過程，具體組分的檢測的先后順序并不是限制性的。進一步，步驟S40，根據(jù)檢測的NaOH和Na2SiO3的濃度值補充對應量的NaOH和/或 Na2SiO3以使制絨液中NaOH和Na2SiO3的濃度保持在預定的濃度范圍內。在該步驟中，可以通過補充裝置150來執(zhí)行完成，NaOH和/或Na2SiO3所需定量添加的量可以通過根據(jù)酸堿滴定儀131檢測的NaOH和Na2SiO3的濃度值來計算，當然在計算過程中，還需要結合NaOH和Na2SiO3預定的濃度范圍以及制絨槽中的制絨液的體積。在該實例中，NaOH預定的質量百分比濃度范圍為到5%，Na2SiO3預定的質量百分比濃度不大于10%。進一步，步驟S50，根據(jù)檢測的IPA的濃度值補充對應量的IPA以使制絨液中IPA 的濃度保持在預定的濃度范圍內。同樣地，在該步驟中，可以通過補充裝置150來執(zhí)行完成，IPA所需定量添加的量可以通過根據(jù)折射儀133檢測的IPA的濃度值來計算，當然在計算過程中，還需要結合IPA 預定的濃度范圍以及制絨槽中的制絨液的體積。在該實例中，IPA預定的質量百分比濃度范圍為5%到10%。需要說明的是，步驟S40和步驟S50的先后順序并不限定于本實施例，例如，其可以先執(zhí)行步驟S50再執(zhí)行步驟S40，也可以步驟S40和步驟S50同時執(zhí)行。因此，因此，以上步驟S40和步驟S50的過程為根據(jù)該濃度值的結果進行組分補充的過程，具體組分的補充先后順序并不是限制性的。并且需要說明的是，在步驟S40中，有可能NaOH和/或Na2SiO3的濃度值分別都符合預定的濃度范圍，則不需要補償NaOH和/或Na2Si03。此時可以省去步驟S40，或者在步驟S40中將NaOH和/或Na2SiO3定量為零。同樣地，在步驟S50中，有可能IPA的濃度值符合預定的濃度范圍，則不需要補償IPA。此時可以省去步驟S50，或者在步驟S50中將IPA 的補充量定為零。至此，制絨方法過程中的濃度控制過程結束，然后可以在制絨槽中置入單晶硅片， 進行正常的制絨作業(yè)。優(yōu)選地，以上步驟SlO至步驟S50在一批次的單晶硅片在制絨液中完成制絨后進行，這樣，可以保證每批次的單晶硅片置入制絨液制絨時，各批次使用的制絨液的各組分的濃度基本一致，各批次制絨之間的一致性好。以上例子主要說明了本發(fā)明的制絨系統(tǒng)及制絨方法。盡管只對其中一些本發(fā)明的實施方式進行了描述，但是本領域普通技術人員應當了解，本發(fā)明可以在不偏離其主旨與范圍內以許多其他的形式實施。因此，所展示的例子與實施方式被視為示意性的而非限制性的，在不脫離如所附各權利要求所定義的本發(fā)明精神及范圍的情況下，本發(fā)明可能涵蓋各種的修改與替換。
權利要求
1.一種制絨系統(tǒng)，用于在單晶硅片表面形成絨面，其特征在于，包括 制絨槽，其用于盛放制絨液并使所述單晶硅片在所述制絨液中反應； 離線濃度檢測裝置，其用于離線檢測所述制絨液中各組分的濃度值；以及補充裝置，其用于根據(jù)所述濃度檢測裝置所檢測的濃度值向所述制絨槽中補充對應的組分以使所述制絨液各組分的濃度值保持在預定的濃度范圍內。
2.如權利要求1所述的制絨系統(tǒng)，其特征在于，所述制絨液的主要組分包括NaOH、 Na2SiO3和異丙醇。
3.如權利要求2所述的制絨系統(tǒng)，其特征在于，濃度檢測裝置包括酸堿滴定儀和折射儀，所述酸堿滴定儀用于檢測NaOH和Na2SiO3的濃度，所述折射儀用于檢測異丙醇的濃度。
4.如權利要求2所述的制絨系統(tǒng)，其特征在于，所述NaOH預定的質量百分比濃度范圍為1 %到5 %，所述Na2SiO3預定的質量百分比濃度不大于10%，所述異丙醇的預定的質量百分比濃度范圍為5%到10%。
5.如權利要求1所述的制絨系統(tǒng)，其特征在于，所述制絨槽上設置有進水孔以及排液孔。
6.一種制絨方法，用于在單晶硅片表面形成絨面，其特征在于，離線檢測制絨液中各組分的濃度值，并根據(jù)所述檢測結果進行組分補充，以使所述制絨液的各組分的濃度值保持在預定的濃度范圍內。
7.如權利要求6所述的制絨方法，其特征在于，所述制絨液的主要組分包括NaOH、 Na2SiO3和異丙醇。
8.如權利要求7所述的制絨方法，其特征在于，離線檢測所述制絨液中各組分的濃度值的步驟包括從制絨槽中提取用于檢測其各組分的濃度值的制絨液；通過酸堿滴定儀檢測所提取的制絨液中的NaOH和Na2SiO3的濃度值，以及通過折射儀檢測所提取制絨液的IPA的濃度值；根據(jù)該濃度值的結果進行組分補充的步驟包括根據(jù)檢測的NaOH和Na2SiO3的濃度值添加NaOH和/或Na2SiO3,以及根據(jù)檢測的異丙醇的濃度值添加異丙醇。
9.如權利要求6所述的制絨方法，其特征在于，所述單晶硅片插置在承載盒中，并按批次通過花籃架置放于所述制絨液中進行制絨。
10.如權利要求9所述的制絨方法，其特征在于，所述離線檢測步驟和所述組分補充步驟在每批次的單晶硅片在制絨液中完成制絨后進行。
11.如權利要求6或8或9所述的制絨方法，其特征在于，在進行所述組分補充以后，再次離線檢測被補充后的制絨液中各組分的濃度值，如果所述制絨液的各組分的濃度值沒有保持在預定的濃度范圍內，則再次根據(jù)濃度值的結果進行對應組分的補充。
全文摘要
本發(fā)明提供一種制絨系統(tǒng)及制絨方法，屬于太陽電池技術領域。該制絨系統(tǒng)用于在單晶硅片表面形成絨面，其包括用于盛放制絨液并使單晶硅片在其中反應的制絨槽；用于離線檢測所述制絨液中各組分的濃度值的離線濃度檢測裝置；以及用于根據(jù)所述離線濃度檢測裝置所檢測的濃度值向所述制絨槽中補充對應的組分以使所述制絨液各組分的濃度值保持在預定的濃度范圍內的補充裝置。該制絨方法通過制絨液腐蝕單晶硅片的表層，并離線檢測所述制絨液中各組分的濃度值，并根據(jù)該濃度值的結果進行組分補充，以使所述制絨液的各組分的濃度值保持在預定的濃度范圍。本發(fā)明具有制絨液各組分濃度相對精確可控、一致性穩(wěn)定性好、制絨液使用壽命長、成本低的特點。
文檔編號H01L31/18GK102569499SQ20101062311
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月23日 優(yōu)先權日2010年12月23日
發(fā)明者何悅, 葉俊, 馬曉光, 黃治國 申請人:尚德太陽能電力有限公司, 無錫尚德太陽能電力有限公司