本發(fā)明涉及光伏行業(yè)中硅片的清洗，具體為等離子體清洗光伏硅片有機(jī)污物設(shè)備。

背景技術(shù)：

隨著太陽能快速高效的發(fā)展，硅片的大直徑化、超薄化和組件結(jié)構(gòu)的高集成化，對(duì)硅片清洗要求越來越高。這就要求清洗設(shè)備向綜合化、集成化及全自動(dòng)化的方向發(fā)展，以減少工藝過程中帶來的再次污染，滿足硅片清洗工藝的要求。盡管到目前為止，非在線式硅片清洗技術(shù)已有了很大的發(fā)展， 但是清洗設(shè)備本身所產(chǎn)生的污染問題卻一直沒能徹底解決，從而成為影響成品率的一個(gè)重要因素。 因此人們迫切需要一種新方法。能夠在線清除在硅片的取放、傳輸、升降、托盤旋轉(zhuǎn)、設(shè)備抽氣、排風(fēng)以及反應(yīng)室物理化學(xué)反應(yīng)過程中所產(chǎn)生的污染?？傊?，硅片清洗的發(fā)展趨勢(shì)是全自動(dòng)在線干法清洗技術(shù)，特別是隨著硅片尺寸的大直徑化，一些落后的非自動(dòng)非在線清洗工藝必將被淘汰。

硅片清洗是指在氧化、光刻、外延、擴(kuò)散和引線 蒸發(fā)等工序前，采用物理或化學(xué)的方法去除硅片表面的污染物和自身氧化物，以得到符合清潔度要求的硅片表面的過程。在硅片加工工藝中，有多達(dá)20％的步驟為清洗。制造一種設(shè)備將硅片表面的沾污全部除去是不可能的。在硅片清洗過程中，將每片上的沾污從百萬級(jí)降低到十萬級(jí)相對(duì)容易，但要把沾污全部去除或在全部工藝中保證沾污不再增加卻是非常困難的。所以，不同的工藝技術(shù)所要求的硅片最終表面態(tài)不同，其所需要的清洗方法也不相同。

清洗的一般思路是首先去除硅片表面的有機(jī)沾污，因?yàn)橛袡C(jī)物會(huì)遮蓋部分硅片表面，從而使氧化膜和與之相關(guān)的沾污難以去除；然后溶解氧化膜，因?yàn)檠趸瘜邮恰罢次巯葳濉?，也?huì)引入外延缺陷；最后再去除顆粒、金屬等沾污。

現(xiàn)有技術(shù)是用NH₄OH+H₂0₂+H₂0清洗液去除硅片表面的小顆粒，在清洗液 中，由于硅片表面的電位為負(fù)，與大部分粒子間都 存在排斥力，防止了粒子向硅片表面吸附。去除粒子對(duì)硅片表面有一定的腐蝕，影響硅片的微粗糙度。

而用H₂S0₄+H₂0₂+H₂0溶液去除硅片表面有機(jī)物則是有巨大的環(huán)境隱患，該溶液具有很高的氧化能力，可將金屬氧化后溶于溶液中，并能把有機(jī)物氧化生成C0₂和H₂0。清洗硅片可去除硅片表面的有機(jī)沾污和部分金屬，但是當(dāng)有機(jī)物沾污較重時(shí)會(huì)使有機(jī)物碳化而難以去除。清洗后，硅片表面會(huì)殘留有硫化物，這些硫化物很難用去離子水沖洗掉。清洗時(shí)要用到大量高濃度的H₂S0₄溶液并且要在高溫(120～150℃)下完成，對(duì)環(huán)境極為不利。

現(xiàn)有的光伏行業(yè)單晶硅和多晶硅片表面有機(jī)污物清洗的缺點(diǎn)很明顯。硅片濕式清洗技術(shù)要用到大量的化學(xué)試劑，對(duì)生產(chǎn)成本和環(huán)境污染都極為不利。而且，工業(yè)上用的超純化學(xué)試劑和超凈水中也含有一定的污染物，過高的清洗液濃度和過長的工藝時(shí)間都會(huì)對(duì)清洗效果帶來不利影響。如超純水中溶有一定濃度的氧，若硅片在超純水中沖洗的時(shí)間太長，則會(huì)造成硅片表面的粗糙度增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明采用低溫等離子體噴射器，利用強(qiáng)氣流將等離子體高速噴出，對(duì)硅片表面進(jìn)行有機(jī)污物清洗，同時(shí)可以有效去除表面的小顆粒。

本發(fā)明提供了等離子體清洗光伏硅片有機(jī)污物設(shè)備，采用的技術(shù)方案為：

等離子體清洗光伏硅片有機(jī)污物設(shè)備，包括倒U型的支撐框架，支撐框架的頂邊上設(shè)置有可以水平方向移動(dòng)的移動(dòng)工作臺(tái)，所述的移動(dòng)工作臺(tái)上設(shè)有等離子體滅菌器，支撐框架的下方為傳送需要清洗的光伏硅片的流水線傳送帶，等離子體滅菌器與流水線傳送帶的垂直距離可調(diào)；所述的等離子體滅菌器包括等離子體發(fā)生電源、等離子體噴射機(jī)頭和安裝件，該安裝件為C字型，等離子體噴射機(jī)頭與安裝件的一端相連，安裝件與移動(dòng)工作臺(tái)的中部連接，等離子體噴射機(jī)頭通過高壓絕緣線纜與等離子體發(fā)生電源的一極連接，等離子體發(fā)生電源的另一極連接安裝臺(tái)。

優(yōu)選地，所述的支撐框架、移動(dòng)工作臺(tái)、流水線傳送帶、等離子體滅菌器的等離子體發(fā)生電源和安裝件均接地。

優(yōu)選地，所述的等離子體發(fā)生電源為交流電源，電源電壓為3~30kV，交流頻率包含低頻、中頻、高頻、射頻、微波。

優(yōu)選地，所述的等離子體發(fā)生電源的交流頻率為中頻、高頻或射頻。

優(yōu)選地，所述等離子體滅菌器的等離子體噴射機(jī)頭由依次連接的噴嘴、機(jī)頭外殼和后筒所形成的圓柱形殼體、其內(nèi)部的等離子發(fā)生裝置及兩者之間的絕緣層構(gòu)成，該后筒與等離子體滅菌器的安裝件連接；該機(jī)頭外殼內(nèi)測(cè)為臺(tái)階結(jié)構(gòu)，其臺(tái)階面與后筒的端面壓緊固定絕緣層；該絕緣層由臺(tái)階結(jié)構(gòu)的第一絕緣筒和圓筒形的第二絕緣筒構(gòu)成，第一絕緣筒的臺(tái)階面與第二絕緣筒壓緊固定有進(jìn)氣柵；等離子發(fā)生裝置包括：與噴嘴內(nèi)側(cè)接近的內(nèi)電極，該內(nèi)電極固定在進(jìn)氣柵上，內(nèi)電極的后端設(shè)有圓柱狀的內(nèi)孔一，該內(nèi)孔一中安裝有銅電極，該銅電極的后端設(shè)有圓柱狀的內(nèi)孔二，內(nèi)孔二的內(nèi)部用固定有連接銅電極和等離子體發(fā)生電源的高壓絕緣線纜。所述進(jìn)氣柵與內(nèi)電極通過內(nèi)外螺紋連接，噴嘴與機(jī)頭外殼通過內(nèi)外螺紋連接。所述內(nèi)電極為不銹鋼材質(zhì)。所述后筒上設(shè)有用于通入高壓絕緣線纜的圓孔一和用于安裝氣流進(jìn)氣管道的圓孔二。 所述進(jìn)氣柵的表面上開有若干個(gè)螺旋形通孔，通孔連接進(jìn)氣柵左右兩個(gè)氣室，通過的氣流為旋轉(zhuǎn)氣流。所述內(nèi)電極的前端與噴嘴的內(nèi)側(cè)為放電區(qū)域，兩者之間的最小距離為3~20mm。所述噴嘴由空心圓柱狀的前端和錐形的后端組成，該圓柱狀前端的內(nèi)徑為1~5mm。所述第一絕緣筒、第二絕緣筒和高壓絕緣線纜的耐壓等級(jí)高于30kV。

本發(fā)明提供的等離子體清洗光伏硅片有機(jī)污物設(shè)備，工作過程為：將需要清洗的光伏硅片放于傳送帶上，通過安裝件與移動(dòng)工作臺(tái)的安裝位置調(diào)整等離子體噴射機(jī)頭距離待清洗表面的位置，使其滿足使用要求，開啟等離子體發(fā)生電源，移動(dòng)工作臺(tái)控制等離子體噴射機(jī)頭來回運(yùn)動(dòng)、流水線傳送帶以一定配合速度進(jìn)行工件傳送，橫向縱向分開控制，聯(lián)合動(dòng)作，使等離子體噴射機(jī)頭噴射出來的等離子體射流可以覆蓋所有的待清洗表面上，等離子體噴射機(jī)頭可順著設(shè)置的路徑對(duì)被處理硅片表面噴射等離子體射流，對(duì)待清洗表面進(jìn)行等離子體滅菌。關(guān)閉等離子體發(fā)生電源后，可取下單晶硅或多晶硅片，無殘留無污染。

本發(fā)明的有益效果為：

將需要清洗的光伏硅片置于置物臺(tái)上，通過移動(dòng)工作臺(tái)和流水線傳送帶的位移，可對(duì)光伏硅片進(jìn)行全方位的清洗。設(shè)備工作時(shí)，由高速氣體將放電區(qū)域產(chǎn)生的一些活性成分、激發(fā)態(tài)粒子、甚至荷電粒子導(dǎo)出放電區(qū)域，使其噴射至需要滅菌物件所在的工作區(qū)域，從噴嘴內(nèi)噴出的大量電子、離子、活性粒子和包含氣體分子在內(nèi)的中性粒子，即包含等離子體與高速氣體的混合物，其中等離子體對(duì)待清洗表面的有機(jī)污物進(jìn)行分解、清洗，同時(shí)吹走小顆粒和吹干水跡。

本發(fā)明的噴嘴設(shè)計(jì)使得其內(nèi)部的高速氣流還可以進(jìn)一步抑制放電過程中可能產(chǎn)生的放電通道過于集中的問題，有利于等離子體的穩(wěn)定性和均勻性；其后端的錐形空間強(qiáng)迫通過的高速氣流由大截面通道進(jìn)入小截面通道，壓縮氣流的同時(shí)將所有放點(diǎn)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的等離子體全部導(dǎo)出，同時(shí)也保護(hù)放點(diǎn)區(qū)域后部不會(huì)產(chǎn)生放電和粒子濺射。支撐框架、移動(dòng)工作臺(tái)、流水線傳送帶、等離子體滅菌器的等離子體發(fā)生電源和安裝件均保持接地，增加了操作的安全性。

本發(fā)明解決了現(xiàn)有硅片清洗技術(shù)對(duì)環(huán)境造成的嚴(yán)重污染問題，采用物理方法，簡(jiǎn)單便捷，成本低廉，不涉及化學(xué)溶劑，無酸液無殘留，環(huán)境友好；同時(shí)還可以去除硅片表面的小顆粒，減少工序。

附圖說明

通過閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。而且在整個(gè)附圖中，用相同的參考符號(hào)表示相同的部件。在附圖中：

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的等離子體滅菌器的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1為等離子體滅菌器，2為移動(dòng)工作臺(tái)，3為流水線傳送帶，4為支撐框架，5為光伏硅片；

101為噴嘴，102為內(nèi)電極，103為機(jī)頭外殼，104為第一絕緣筒，105為進(jìn)氣柵，106為第二絕緣筒，107為后筒，108為安裝臺(tái)，109為銅電極，110為等離子體發(fā)生電源，111為高壓絕緣線纜。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實(shí)施方式。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實(shí)施方式，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施方式所限制。相反，提供這些實(shí)施方式是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，如附圖1所示，本發(fā)明提供的等離子體清洗光伏硅片有機(jī)污物設(shè)備，包括U型的支撐框架4，支撐框架4的頂邊上安裝有可以水平方向移動(dòng)的移動(dòng)工作臺(tái)2，移動(dòng)工作臺(tái)2上固定有等離子體滅菌器1，支撐框架4的下方為傳送需要清洗的光伏硅片5的流水線傳送帶3，等離子體滅菌器1距離需要清洗的光伏硅片5的表面距離通過調(diào)整等離子體滅菌器1安裝在移動(dòng)工作臺(tái)2的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)；其中支撐框架4、移動(dòng)工作臺(tái)2、流水線傳送帶3均接地。

如附圖2所示，等離子體滅菌器1的噴嘴101由空心圓柱狀的前端和錐形的后端組成，該圓柱狀前端的內(nèi)徑為1~5mm。噴嘴101通過內(nèi)外螺紋連接安裝在機(jī)頭外殼103上，機(jī)頭外殼103與其后部的后筒107和安裝臺(tái)108安裝在一起，后筒107上設(shè)有用于通入高壓絕緣線纜的圓孔一107a和用于安裝氣流進(jìn)氣管道的圓孔二107b。機(jī)頭外殼103的內(nèi)側(cè)為臺(tái)階結(jié)構(gòu)，其中臺(tái)階面103a和后筒107的端面壓緊第一絕緣筒104和第二絕緣筒106，該第一絕緣筒104和第二絕緣筒106的耐壓等級(jí)高于30kV；第一絕緣筒104為臺(tái)階結(jié)構(gòu)，其臺(tái)階面104a和第二絕緣筒106壓緊進(jìn)氣柵105。進(jìn)氣柵105的表面上開有2~6個(gè)螺旋形通孔，通孔連接進(jìn)氣柵105左右的兩個(gè)氣室，使得通過的氣流為旋轉(zhuǎn)氣流；進(jìn)氣柵105上有內(nèi)螺紋105a，內(nèi)螺紋105a上連接有不銹鋼材質(zhì)的內(nèi)電極102。內(nèi)電極102的前端與噴嘴101的內(nèi)端最近距離為3~20mm，此部分形成了放電區(qū)域，等離子體最先在這里產(chǎn)生。內(nèi)電極102的前端與噴嘴101內(nèi)端在通入交流電后產(chǎn)生等離子體，經(jīng)高速氣體吹出噴嘴101，使等離子體噴射到工作區(qū)域。內(nèi)電極102內(nèi)部有圓柱狀內(nèi)孔一，內(nèi)孔一安裝有銅電極109，銅電極109后端有圓柱狀內(nèi)孔二109a，內(nèi)孔二109a內(nèi)部用螺釘固定有高壓絕緣線纜111，高壓絕緣線纜111穿過圓孔一107a連接銅電極109和等離子體發(fā)生電源110，等離子體電源的另一極連接安裝臺(tái)108并接地，該高壓絕緣線纜的耐壓等級(jí)高于30kV。

該等離子體發(fā)生電源110為交流電源，電源電壓為3~30kV，交流頻率包含低頻、中頻、高頻、射頻、微波。

本發(fā)明的操作工藝流程為：

1.安裝等離子體噴射機(jī)頭到移動(dòng)工作臺(tái)上，移動(dòng)工作臺(tái)固定在支撐框架上。移動(dòng)工作臺(tái)可帶動(dòng)等離子體噴射機(jī)頭橫向來回移動(dòng)。

2.固定待清洗硅片到流水線輸送帶上，輸送帶沿縱向運(yùn)動(dòng)。

3.利用高壓線纜連接等離子體噴射機(jī)頭和等離子體發(fā)生電源，接通電源，即可在放電區(qū)域產(chǎn)生等離子體。

4.通入0.1~0.5MPa氣壓的氣體后，高速氣流將等離子體導(dǎo)出放電空間區(qū)域，使其噴射至工作區(qū)域內(nèi)的硅片表面上。等離子體內(nèi)帶有能量的粒子將硅片表面的有機(jī)污物分解并清洗干凈，同時(shí)吹走小顆粒吹干水跡。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。