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摘要：随着经济的快速发展，能源问题日益突出，人们开始不断研发新能源来解决能源短缺的问题，其中太阳能具有很好的前景，随着太阳能电池转换效率及技术的不断提高，其应用领域不断的扩大。全自动太阳能制绒设备的工艺对电池片十分重要，本文对制绒设备的工艺进行简单的总结，并对工艺不断的完善和改进。
关键词：太阳能电池；制绒设备；工艺
一、设备的工艺流程
1.制绒目的和原理
制绒的目的是由于太阳能硅片在多线切割的时候会有机械损伤层和氧化层，利用氢氧化钠对多晶硅腐蚀作用，消除硅片在切割时产生的损伤和氧化层，并且利用氢氧化钠对硅腐蚀的各向异性，使得表面较低反射率较低的表面织构。
制绒的原理是将长方体晶锭由多线切割机锯切成一片片多晶硅方片。切片是钢丝砂溶液作用下多次往返作用，金刚砂的硬度很高，使得硅片表面有机械损伤。如果不进行及时处理，就会影响太阳能电池的填充因子。
2.本工艺步骤
应粗抛光去掉硅片的损伤层，然后进行细抛光，使表面产生部分反射率较低的织构表面，再通过盐酸中和残余的氢氧化钠，最后氢氟酸络合掉硅片表面的二氧化硅层。
二、晶体硅太阳电池制绒工艺
太阳电池是利用光生伏打效应直接把光能转换成电能的装置，其中研究最早、应用最广的是晶体硅太阳电池。晶体硅太阳电池的主要制作工艺分为下列几个步骤：表面处理、扩散制结、去边、去背结、制作减反射膜、制作电极、烧结。
1.表面处理
硅片的表面处理是制作太阳电池的第一步，主要包括硅片的化学清洗和表面织构。
化学清洗一般采用标准的半导体清洗工艺，主要去除硅片表面由切割造成的损伤和杂质。通常，由单晶棒所切割的硅片表面可能污染的杂质大致可归纳为三类：
（1）油脂、松香、蜡蜡等有机物质。
（2）金属、金属离子及各种无机化合物
（3）尘埃以及其它可溶性物质。
通过一些化学清洗剂可以达到去污的目的。如硝酸、氢氟酸、和碱性过氧化氢溶液等。
表面织构工艺的引入，使太阳电池效率得到了极大的提高。它通过减少光在硅片表面的反射损伤，降低了表面反射率，从而增大太阳电池的短路电流达到提高太阳电池效率的目的。短路电流的増加主要来源于三个机制，都与以一定角度入射到电池表面的光子有关。
（1）某些光束以一定角度入射到硅片上表面，反射进入相邻的有一定角度的硅表面，于是增加了光子的吸收，降低反射率。
（2）相对于于平坦的上表面，线面可以增加光束的折射角，光束倾斜的角度更大，增加了光束在硅材料中的光程，使更多的光子在p-n结附近被吸收，这种作用对于扩散长度接近或小于于电池厚度的硅材料尤其重要。
（3）对于背表面反射过来的长波光子，遇到倾斜的上表面，增加了内部再次反射的几率，起到了陷光作用。陷光作用随电池厚度的减小面越发明显。
2.等离子体刻蚀（RIE，Reactive Iron Etching）又称反应离子刻蚀，是一种干法腐蚀工艺，广泛应用于微电子工业。反应离子刻蚀是低压气体产生等离子体，利用物理机制辅助化学刻蚀或产生反应离子参与化学刻蚀的一种干法腐蚀工艺。等离子体刻蚀工艺中最常用的气体混合物为SF6，O2和CHF3。
辉光放电在零点几到几十帕的低真空下进行。硅片处于阴极电位，放电时的电位大部分落在阴极附近。大量带电粒子受垂直于硅片表面的电场加速，垂直入射到硅片表面上，以较大的动量进行物理刻蚀，同时它们还与薄膜表面发生强烈烈的化学反应，产生化学刻蚀作用。选择合适的气体组分，不仅可以获得理想的刻蚀选择性和速度，还可以使活性基团的寿命短，这就有效地抑制了因这些基团在薄膜表面附近的扩散所能造成的侧向反应，大大提高了刻蚀的各向異性特性。
其优点在于不需要大量的酸液，因此不会产生大量的废液污染，并且在刻蚀的过程中所消耗的硅材料很少，有利于用料的节省。采用无掩膜的等离子体刻蚀和有掩膜的等离子体刻蚀两种方法均可制造出较好的表面形貌，并刻蚀出高密度且陡峭的腐性坑，但其产量较低且造价昂贵，不利于大规模工业化生产。
单晶片制线反应过程中需要保持内温度在80℃左右才能达到最的工艺效果，设备在槽体底部安装有若干独立的易拆卸的加热管，保证加热功能的可和易维护性。为了保证整个工艺内化学反应稳定和可控，温控精度要在±1℃内，制绒槽内的温度传感器采用进口温控仪，精度为0.1℃，实时监控槽内溶液的温度。
多晶硅片制绒反应过程中会产生大量的热量，使制绒槽的温度升高，过高的温度往往会影响制绒的质量。由于高产能时制绒槽内每批次需要处理大量的硅片，这就对设备制线槽内溶液的控温提出了很高的要求。本设备在制绒槽的旁边设计了一个辅槽，通过制绒与辅槽之间进行大流量的药液循环能迅速带走多余的热量。槽内四周还设有盘管，通人冷却水对槽内溶液制冷，来实现控温的目的。
3.移载机械手
移载机械手主要用于工艺过程中硅片在各清洗工艺槽及上、下料台之间的传递，提高清洗制绒工艺的自动化程度，减少人工干预并有利于提高整台设备的密封性，从而降低清洗工艺所用酸碱挥发对环境的腐蚀和操作人员的伤害。
考虑到移载机械手的承载能力，采用不锈钢手臂外包PP材料，能载40kg的料蓝，同时具有良好的耐腐蚀性能。移载机械手升降和水平移动均采用进口伺服电机驱动，实现承载筐在各工艺槽体间的传送，移动时运行平稳，定位精确度优于±2mm。本设备配备两套移载机械手，每个机械手负责一段距离的硅片承载筐的传送以提高生产效率。
硅片从制线槽中提出时，表面温度很高，表面溶液很容易挥发，在后续清洗工序中很难清洗于净，从而影响硅片的表面质量。因此移载机械手上装有喷淋装置，当料篮从溶液中提出后，喷淋装置启动，DI水以雾状方式喷射，防止平移提升过程中由于水分挥发在硅片表面产成水纹印，影响硅片的质量。
结语
高产能晶体硅太阳能电池制绒设备有效地解决制绒槽的尺寸变大使得制绒时溶液的配比、时间、温度等参数变化。有效的解决溶液的均匀性问题。碎片率的问题上也得到有效的解决。设备能满足大规模生产要求，达到光伏电池厂商节约成本、增加经济效益的目的。
参考文献：
[1]冯小强；陈平；赵永进；关宏武；舒福璋；；全自动太阳能制绒设备的工艺浅谈[J]；电子工业专用设备；2011年12期
[2]王斯成.中国光伏发电现状及前景展望[J].中国科技成果，2012，15（4）：47-48.
[3]张晓红，王锐廷.太阳能电池制绒设备研究的几点心得[J].电子工业专用设备.2007，（6）：24-25.
关键词：太阳能电池；制绒设备；工艺
一、设备的工艺流程
1.制绒目的和原理
制绒的目的是由于太阳能硅片在多线切割的时候会有机械损伤层和氧化层，利用氢氧化钠对多晶硅腐蚀作用，消除硅片在切割时产生的损伤和氧化层，并且利用氢氧化钠对硅腐蚀的各向异性，使得表面较低反射率较低的表面织构。
制绒的原理是将长方体晶锭由多线切割机锯切成一片片多晶硅方片。切片是钢丝砂溶液作用下多次往返作用，金刚砂的硬度很高，使得硅片表面有机械损伤。如果不进行及时处理，就会影响太阳能电池的填充因子。
2.本工艺步骤
应粗抛光去掉硅片的损伤层，然后进行细抛光，使表面产生部分反射率较低的织构表面，再通过盐酸中和残余的氢氧化钠，最后氢氟酸络合掉硅片表面的二氧化硅层。
二、晶体硅太阳电池制绒工艺
太阳电池是利用光生伏打效应直接把光能转换成电能的装置，其中研究最早、应用最广的是晶体硅太阳电池。晶体硅太阳电池的主要制作工艺分为下列几个步骤：表面处理、扩散制结、去边、去背结、制作减反射膜、制作电极、烧结。
1.表面处理
硅片的表面处理是制作太阳电池的第一步，主要包括硅片的化学清洗和表面织构。
化学清洗一般采用标准的半导体清洗工艺，主要去除硅片表面由切割造成的损伤和杂质。通常，由单晶棒所切割的硅片表面可能污染的杂质大致可归纳为三类：
（1）油脂、松香、蜡蜡等有机物质。
（2）金属、金属离子及各种无机化合物
（3）尘埃以及其它可溶性物质。
通过一些化学清洗剂可以达到去污的目的。如硝酸、氢氟酸、和碱性过氧化氢溶液等。
表面织构工艺的引入，使太阳电池效率得到了极大的提高。它通过减少光在硅片表面的反射损伤，降低了表面反射率，从而增大太阳电池的短路电流达到提高太阳电池效率的目的。短路电流的増加主要来源于三个机制，都与以一定角度入射到电池表面的光子有关。
（1）某些光束以一定角度入射到硅片上表面，反射进入相邻的有一定角度的硅表面，于是增加了光子的吸收，降低反射率。
（2）相对于于平坦的上表面，线面可以增加光束的折射角，光束倾斜的角度更大，增加了光束在硅材料中的光程，使更多的光子在p-n结附近被吸收，这种作用对于扩散长度接近或小于于电池厚度的硅材料尤其重要。
（3）对于背表面反射过来的长波光子，遇到倾斜的上表面，增加了内部再次反射的几率，起到了陷光作用。陷光作用随电池厚度的减小面越发明显。
2.等离子体刻蚀（RIE，Reactive Iron Etching）又称反应离子刻蚀，是一种干法腐蚀工艺，广泛应用于微电子工业。反应离子刻蚀是低压气体产生等离子体，利用物理机制辅助化学刻蚀或产生反应离子参与化学刻蚀的一种干法腐蚀工艺。等离子体刻蚀工艺中最常用的气体混合物为SF6，O2和CHF3。
辉光放电在零点几到几十帕的低真空下进行。硅片处于阴极电位，放电时的电位大部分落在阴极附近。大量带电粒子受垂直于硅片表面的电场加速，垂直入射到硅片表面上，以较大的动量进行物理刻蚀，同时它们还与薄膜表面发生强烈烈的化学反应，产生化学刻蚀作用。选择合适的气体组分，不仅可以获得理想的刻蚀选择性和速度，还可以使活性基团的寿命短，这就有效地抑制了因这些基团在薄膜表面附近的扩散所能造成的侧向反应，大大提高了刻蚀的各向異性特性。
其优点在于不需要大量的酸液，因此不会产生大量的废液污染，并且在刻蚀的过程中所消耗的硅材料很少，有利于用料的节省。采用无掩膜的等离子体刻蚀和有掩膜的等离子体刻蚀两种方法均可制造出较好的表面形貌，并刻蚀出高密度且陡峭的腐性坑，但其产量较低且造价昂贵，不利于大规模工业化生产。
单晶片制线反应过程中需要保持内温度在80℃左右才能达到最的工艺效果，设备在槽体底部安装有若干独立的易拆卸的加热管，保证加热功能的可和易维护性。为了保证整个工艺内化学反应稳定和可控，温控精度要在±1℃内，制绒槽内的温度传感器采用进口温控仪，精度为0.1℃，实时监控槽内溶液的温度。
多晶硅片制绒反应过程中会产生大量的热量，使制绒槽的温度升高，过高的温度往往会影响制绒的质量。由于高产能时制绒槽内每批次需要处理大量的硅片，这就对设备制线槽内溶液的控温提出了很高的要求。本设备在制绒槽的旁边设计了一个辅槽，通过制绒与辅槽之间进行大流量的药液循环能迅速带走多余的热量。槽内四周还设有盘管，通人冷却水对槽内溶液制冷，来实现控温的目的。
3.移载机械手
移载机械手主要用于工艺过程中硅片在各清洗工艺槽及上、下料台之间的传递，提高清洗制绒工艺的自动化程度，减少人工干预并有利于提高整台设备的密封性，从而降低清洗工艺所用酸碱挥发对环境的腐蚀和操作人员的伤害。
考虑到移载机械手的承载能力，采用不锈钢手臂外包PP材料，能载40kg的料蓝，同时具有良好的耐腐蚀性能。移载机械手升降和水平移动均采用进口伺服电机驱动，实现承载筐在各工艺槽体间的传送，移动时运行平稳，定位精确度优于±2mm。本设备配备两套移载机械手，每个机械手负责一段距离的硅片承载筐的传送以提高生产效率。
硅片从制线槽中提出时，表面温度很高，表面溶液很容易挥发，在后续清洗工序中很难清洗于净，从而影响硅片的表面质量。因此移载机械手上装有喷淋装置，当料篮从溶液中提出后，喷淋装置启动，DI水以雾状方式喷射，防止平移提升过程中由于水分挥发在硅片表面产成水纹印，影响硅片的质量。
结语
高产能晶体硅太阳能电池制绒设备有效地解决制绒槽的尺寸变大使得制绒时溶液的配比、时间、温度等参数变化。有效的解决溶液的均匀性问题。碎片率的问题上也得到有效的解决。设备能满足大规模生产要求，达到光伏电池厂商节约成本、增加经济效益的目的。
参考文献：
[1]冯小强；陈平；赵永进；关宏武；舒福璋；；全自动太阳能制绒设备的工艺浅谈[J]；电子工业专用设备；2011年12期
[2]王斯成.中国光伏发电现状及前景展望[J].中国科技成果，2012，15（4）：47-48.
[3]张晓红，王锐廷.太阳能电池制绒设备研究的几点心得[J].电子工业专用设备.2007，（6）：24-25.