硅片超声波清洗装置及其制造方法、应用

本发明涉及太阳能光伏板制造，具体涉及一种硅片超声波清洗装置及其制造方法、应用。

背景技术：

1、近年来，随着传统能源所引发的问题日益凸显，全球正逐渐转向新能源领域，寻求更为清洁、可持续的能源解决方案。太阳能行业的发展尤为引人注目，以其清洁、可再生的特性成为未来能源发展的重要方向。而太阳能行业的发展离不开半导体产业的支持，尤其是硅晶圆作为其关键材料，其制成的硅片的质量和良品率直接影响到太阳能光伏板的效率和寿命。

2、硅片的质量和良品率不但与关键制备工序-制绒相关，而且还与硅片制绒后的洁净度密切相关。一旦硅片表面上出现了污垢或纤维类的污染，在制造为太阳能光伏板工作时就很容易引起短路。所以针对硅片制绒工序后的清洁工作是非常重要的。

3、针对硅片制绒工序后清洁的传统清洗方法包括：手工刷洗、蒸汽清洗和酸(碱)清洗等。这些方法存在许多缺点，如：清洗效率较低、污染较大、可能对人体产生危害等，并且不容易达到清洗要求。

4、而超声波清洗通过高频声波在液体中产生机械振动和空化效应，可以使得硅片表面的污染物被迅速剥离，达到高效清洗的目的。同时，超声波清洗还能有效避免对硅片绒面的损伤，保证了硅片的完整性。因此，结合工业实际需求进行高频超声波清洗装置的结构设计和分析尤为必要。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种硅片超声波清洗装置及其制造方法、应用，以实现对硅片的高效清洗，保障硅片投入太阳能光伏发电使用后的发电效率和使用寿命。

2、为实现上述发明目的之一，本发明采用如下技术方案：

3、一种硅片超声波清洗装置，包括清洗槽、机箱、动力组件、传动机构、托架、硅片夹具；

4、所述清洗槽设置于所述机箱顶部，所述托架与所述清洗槽固定连接，以支撑所述硅片夹具悬设于清洗槽内；

5、所述动力组件设置于机箱内部并通过传动机构与硅片夹具动力连接，以驱动所述硅片夹具旋动；

6、还包括超声机构，以在所述清洗槽内产生超声波。

7、作为本发明进一步改进的技术方案，所述超声机构包括超声发射器和设置于所述清洗槽外周的若干超声换能器。

8、作为本发明进一步改进的技术方案，所述超声换能器的固有频率为43khz，所述超声换能器的振型为纵向拉伸。

9、作为本发明进一步改进的技术方案，所述机箱内设有水泵，以向所述清洗槽内输送清洗液。

10、作为本发明进一步改进的技术方案，所述清洗槽的底部设有加热组件，以对清洗槽内的清洗液加热。

11、作为本发明进一步改进的技术方案，所述动力组件为减速电机；

12、所述传动机构包括第一传动轴、第一锥齿付、第二传动轴、第二锥齿付、第三传动轴、第三锥齿付、第四传动轴；

13、所述第一传动轴的两端分别与减速电机、第一锥齿付传动连接，所述第二传动轴的两端分别与第一锥齿付、第二锥齿付传动连接，所述第三传动轴的两端分别与第二锥齿付、第三锥齿付传动连接，所述第三锥齿付的从动齿轮与所述托架可旋转连接，所述第四传动轴的轴线竖直设置且两端分别与第三锥齿付、硅片夹具传动连接。

14、作为本发明进一步改进的技术方案，所述托架与所述清洗槽通过m16粗牙螺栓连接，所述托架的拐角处设有加强筋。

15、为实现上述剩余发明目的，本发明采用如下技术方案：

16、一种硅片超声波清洗装置的制造方法，通过对多种规格超声换能器进行仿真分析，将超声机构的超声换能器选取为固有频率是43khz、振型是纵向拉伸。

17、一种硅片超声波清洗装置的制造方法，通过对清洗槽内超声波的声压辐射场进行仿真分析，将硅片夹具在清洗槽内的位置设置于声压幅值超过2mpa的区域。

18、一种硅片超声波清洗装置的应用，所述硅片超声波清洗装置用于光伏发电单晶硅制绒工艺后的硅片清洗。

19、相对于现有技术，本发明的技术效果在于：

20、本发明通过超声机构产生的高频振动均匀地传递至清洗槽内，可使清洗液与硅片充分接触，利用超声空化效应强化清洗液扰动，同时，超声波在清洗液中的传播会产生正负交替变化的声压，这种声压变化形成强烈的射流，对硅片产生冲击，从而有效地清除附着在硅片表面的污垢，这种射流和冲击波的联合作用极大地增强了清洗过程的效率和效果；

21、通过动力组件、传动机构驱动装载有硅片的硅片夹具旋动，使得清洗液与硅片发生相对运动，可以使硅片与清洗液充分接触，让硅片表面的细微部分可以得到充分清洗，减少清洗所需时间；

22、通过仿真分析对超声换能器进行选型、对硅片夹具的设置区域进行优化，有助于进一步提高对硅片的清洗效果并缩短清洗时间。

技术特征：

1.一种硅片超声波清洗装置，其特征在于，包括清洗槽、机箱、动力组件、传动机构、托架、硅片夹具；

2.根据权利要求1所述的一种硅片超声波清洗装置，其特征在于，所述超声机构包括超声发射器和设置于所述清洗槽外周的若干超声换能器。

3.根据权利要求2所述的一种硅片超声波清洗装置，其特征在于，所述超声换能器的固有频率为43khz，所述超声换能器的振型为纵向拉伸。

4.根据权利要求1所述的一种硅片超声波清洗装置，其特征在于，所述机箱内设有水泵，以向所述清洗槽内输送清洗液。

5.根据权利要求1所述的一种硅片超声波清洗装置，其特征在于，所述清洗槽的底部设有加热组件，以对清洗槽内的清洗液加热。

6.根据权利要求1所述的一种硅片超声波清洗装置，其特征在于，所述动力组件为减速电机；

7.根据权利要求1所述的一种硅片超声波清洗装置，其特征在于，所述托架与所述清洗槽通过m16粗牙螺栓连接，所述托架的拐角处设有加强筋。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的硅片超声波清洗装置的制造方法，其特征在于，通过对多种规格超声换能器进行仿真分析，将超声机构的超声换能器选取为固有频率是43khz、振型是纵向拉伸。

9.一种如权利要求1-7任一项所述的硅片超声波清洗装置的制造方法，其特征在于，通过对清洗槽内超声波的声压辐射场进行仿真分析，将硅片夹具在清洗槽内的位置设置于声压幅值超过2mpa的区域。

10.一种如权利要求1-7任一项所述的硅片超声波清洗装置的应用，其特征在于，所述硅片超声波清洗装置用于光伏发电单晶硅制绒工艺后的硅片清洗。

技术总结
本发明揭示了一种硅片超声波清洗装置，包括清洗槽、机箱、动力组件、传动机构、托架、硅片夹具；清洗槽设置于机箱顶部，托架与清洗槽固定连接，以支撑硅片夹具悬设于清洗槽内；动力组件设置于机箱内部并通过传动机构与硅片夹具动力连接，以驱动硅片夹具旋动；还包括超声机构，以在清洗槽内产生超声波。本发明通过在清洗槽的清洗液内产生超声波，利用超声波的高频振动，产生超声空化现象，对硅片实施高效清洗，并通过驱动装载有硅片的硅片夹具旋动，以及仿真分析对超声换能器进行选型、对硅片夹具的设置区域进行优化，有助于进一步提高对硅片的清洗效果并缩短清洗时间。

技术研发人员：郭星吟,苗情,王曦唱,刘妍,袁苏昊,王启航
受保护的技术使用者：苏州科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5