太陽能電池濕法設備濃度恒定的PLC校準方法

郭麗 梁玲 張波 李雪方 孟秀峰

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

【關鍵詞】 PLC;濃度恒定;校準;太陽能電池;濕法設備

【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換效率;二是由于太陽能電池片生產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結的正面所收集到的光生電子會沿著邊緣擴散有磷的區域流到PN結的背面從而造成短路，這就需要在擴散制結后清除表面的磷硅玻璃。在這兩個作用中都要用到化學品，而所有的濕法工藝用的化學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，以防反應不充分造成過程不良片。但是目前，化學品補充即為補液，補液次數與補液時間的值是個經驗值，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，加上不能根據片子的尺寸、片間距、每道的片數來做調整，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，了解當前槽體刻蝕情況即濃度，并進行跟蹤補液。這樣的重復性的工作，不僅工作量大，經驗性強，可靠性差，而且過刻和欠刻現象時有發生，這將會影響刻蝕質量。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校準系統實現方法

校準的實現方法主要為PLC的計算工作內容，它的內容大致為三步分別如下：

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

設槽體體積為K，HNO3的設定濃度e（這里不考慮HF設定濃度，是因為HF為弱電解質，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溶液中的離子反應方程式為：

3Si+16H++4NO-3+18F-→3SiF2-6+4NO↑+8H2O

根據離子反應方程式可得消耗HF的理論值x為：

4NO-3 —————18F-

4 —————— 18

（e-f）K —————x

2校準結果驗證

為測試校準結果好壞與否，采用車間現有的穩定性良好的一臺C-TEX制絨設備進行測試，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備組裝上濃度校準系統。數據采集為抽樣采集，采集方法為每10分鐘對設備中五道中第三道刻蝕量測量一次，共進行了十次測量。測量結果如下表1。

圖1為表現刻蝕量的波動情況，產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定性變好。

3結論

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

該方法可以在線自動檢控刻蝕濃度，校準結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，保證了刻蝕的有效性與穩定性。

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

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