太阳能电池湿法设备浓度恒定的PLC校准方法

郭丽 梁玲 张波 李雪方 孟秀峰

【摘 要】 针对太阳能湿法设备中的化学品需要不断补充的人为操作过程具有一定的滞后性和经验性的问题，本文将PLC校准方法应用到了太阳能电池湿法设备浓度恒定当中，研究表明：在采用该方法作用下的系统减少了人工的参与度，可实现根据生产需要自行设定生产参数的目的，达到实时控制浓度恒定的效果，使用效果良好。

【关键词】 PLC;浓度恒定;校准;太阳能电池;湿法设备

【中图分类号】 D613 【文献标识码】 A

【文章编号】 2096-4102（2020）05-0098-02

在光伏电池中湿法工艺的作用可分为两个方面：一是在太阳能电池表面形成绒面，从而显著地提高电池的转换效率;二是由于太阳能电池片生产制造过程中的扩散过程采用背靠背扩散，硅片的所有表面包括边缘都将不可避免地扩散上磷。PN结的正面所收集到的光生电子会沿着边缘扩散有磷的区域流到PN结的背面从而造成短路，这就需要在扩散制结后清除表面的磷硅玻璃。在这两个作用中都要用到化学品，而所有的湿法工艺用的化学品在使用时都有一个消耗的过程。因此，这就需要外界进行不断的补充，以防反应不充分造成过程不良片。但是目前，化学品补充即为补液，补液次数与补液时间的值是个经验值，且需要操作员通过测刻蚀量来进行不断修正，相对具有一定的滞后性。同时自动补液一般不改，加上不能根据片子的尺寸、片间距、每道的片数来做调整，所以槽体浓度不能做到实时修正，仍会造成不良片。这就需要操作员不断手动测片，了解当前槽体刻蚀情况即浓度，并进行跟踪补液。这样的重复性的工作，不仅工作量大，经验性强，可靠性差，而且过刻和欠刻现象时有发生，这将会影响刻蚀质量。因此，针对这种情况，本文就这类问题展开研究，并为解决这类问题提出了方法。

1校准系统实现方法

校准的实现方法主要为PLC的计算工作内容，它的内容大致为三步分别如下：

1.1通过由离子计反馈的NO-3浓度与设定浓度的之差，计算HF和HNO3的补液量

设槽体体积为K，HNO3的设定浓度e（这里不考虑HF设定浓度，是因为HF为弱电解质，它在溶液中不能完成电离，单纯计算它的浓度就没有实际意义，而它的耗量可以通过方程式计算得到）;由离子计测得的NO-3浓度为f;则消耗NO-3量为：（e-f）K，由此可得硅在HF和HNO3溶液中的离子反应方程式为：

3Si+16H++4NO-3+18F-→3SiF2-6+4NO↑+8H2O

根据离子反应方程式可得消耗HF的理论值x为：

4NO-3 —————18F-

4 —————— 18

（e-f）K —————x

2校准结果验证

为测试校准结果好坏与否，采用车间现有的稳定性良好的一台C-TEX制绒设备进行测试，测试改造前的刻蚀量与改造后的刻蚀量。改造方法是对制绒设备组装上浓度校准系统。数据采集为抽样采集，采集方法为每10分钟对设备中五道中第三道刻蚀量测量一次，共进行了十次测量。测量结果如下表1。

图1为表现刻蚀量的波动情况，产线刻蚀量要求范围为3.3g-3.5g，从图中可以看出改造后的刻蚀量波动性要比改造前好，其方差也能充分显示改造后的稳定性变好。

3结论

本文在太阳能电池湿法设备上采用浓度恒定的PLC校准方法取得了良好的效果。结论如下：

该方法可以在线自动检控刻蚀浓度，校准结果也显示了该方法可将刻蚀浓度基本控制在目标范围之内，保证了刻蚀的有效性与稳定性。

该方法克服了传统湿法手动补液滞后性、工作量大、重复性高等缺陷，保证了槽体内酸液的反应速度均一，减少制程的不良片的产生，为产线提供了一种自动在线校准途径。

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