太陽能電池濕法設(shè)備濃度恒定的PLC校準方法

郭麗 梁玲 張波 李雪方 孟秀峰

【摘 要】 針對太陽能濕法設(shè)備中的化學(xué)品需要不斷補充的人為操作過程具有一定的滯后性和經(jīng)驗性的問題，本文將PLC校準方法應(yīng)用到了太陽能電池濕法設(shè)備濃度恒定當(dāng)中，研究表明：在采用該方法作用下的系統(tǒng)減少了人工的參與度，可實現(xiàn)根據(jù)生產(chǎn)需要自行設(shè)定生產(chǎn)參數(shù)的目的，達到實時控制濃度恒定的效果，使用效果良好。

【關(guān)鍵詞】 PLC;濃度恒定;校準;太陽能電池;濕法設(shè)備

【中圖分類號】 D613 【文獻標識碼】 A

【文章編號】 2096-4102（2020）05-0098-02

在光伏電池中濕法工藝的作用可分為兩個方面：一是在太陽能電池表面形成絨面，從而顯著地提高電池的轉(zhuǎn)換效率;二是由于太陽能電池片生產(chǎn)制造過程中的擴散過程采用背靠背擴散，硅片的所有表面包括邊緣都將不可避免地擴散上磷。PN結(jié)的正面所收集到的光生電子會沿著邊緣擴散有磷的區(qū)域流到PN結(jié)的背面從而造成短路，這就需要在擴散制結(jié)后清除表面的磷硅玻璃。在這兩個作用中都要用到化學(xué)品，而所有的濕法工藝用的化學(xué)品在使用時都有一個消耗的過程。因此，這就需要外界進行不斷的補充，以防反應(yīng)不充分造成過程不良片。但是目前，化學(xué)品補充即為補液，補液次數(shù)與補液時間的值是個經(jīng)驗值，且需要操作員通過測刻蝕量來進行不斷修正，相對具有一定的滯后性。同時自動補液一般不改，加上不能根據(jù)片子的尺寸、片間距、每道的片數(shù)來做調(diào)整，所以槽體濃度不能做到實時修正，仍會造成不良片。這就需要操作員不斷手動測片，了解當(dāng)前槽體刻蝕情況即濃度，并進行跟蹤補液。這樣的重復(fù)性的工作，不僅工作量大，經(jīng)驗性強，可靠性差，而且過刻和欠刻現(xiàn)象時有發(fā)生，這將會影響刻蝕質(zhì)量。因此，針對這種情況，本文就這類問題展開研究，并為解決這類問題提出了方法。

1校準系統(tǒng)實現(xiàn)方法

校準的實現(xiàn)方法主要為PLC的計算工作內(nèi)容，它的內(nèi)容大致為三步分別如下：

1.1通過由離子計反饋的NO-3濃度與設(shè)定濃度的之差，計算HF和HNO3的補液量

設(shè)槽體體積為K，HNO3的設(shè)定濃度e（這里不考慮HF設(shè)定濃度，是因為HF為弱電解質(zhì)，它在溶液中不能完成電離，單純計算它的濃度就沒有實際意義，而它的耗量可以通過方程式計算得到）;由離子計測得的NO-3濃度為f;則消耗NO-3量為：（e-f）K，由此可得硅在HF和HNO3溶液中的離子反應(yīng)方程式為：

3Si+16H++4NO-3+18F-→3SiF2-6+4NO↑+8H2O

根據(jù)離子反應(yīng)方程式可得消耗HF的理論值x為：

4NO-3 —————18F-

4 —————— 18

（e-f）K —————x

2校準結(jié)果驗證

為測試校準結(jié)果好壞與否，采用車間現(xiàn)有的穩(wěn)定性良好的一臺C-TEX制絨設(shè)備進行測試，測試改造前的刻蝕量與改造后的刻蝕量。改造方法是對制絨設(shè)備組裝上濃度校準系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集為抽樣采集，采集方法為每10分鐘對設(shè)備中五道中第三道刻蝕量測量一次，共進行了十次測量。測量結(jié)果如下表1。

圖1為表現(xiàn)刻蝕量的波動情況，產(chǎn)線刻蝕量要求范圍為3.3g-3.5g，從圖中可以看出改造后的刻蝕量波動性要比改造前好，其方差也能充分顯示改造后的穩(wěn)定性變好。

3結(jié)論

本文在太陽能電池濕法設(shè)備上采用濃度恒定的PLC校準方法取得了良好的效果。結(jié)論如下：

該方法可以在線自動檢控刻蝕濃度，校準結(jié)果也顯示了該方法可將刻蝕濃度基本控制在目標范圍之內(nèi)，保證了刻蝕的有效性與穩(wěn)定性。

該方法克服了傳統(tǒng)濕法手動補液滯后性、工作量大、重復(fù)性高等缺陷，保證了槽體內(nèi)酸液的反應(yīng)速度均一，減少制程的不良片的產(chǎn)生，為產(chǎn)線提供了一種自動在線校準途徑。

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