專利名稱：硅晶片蝕刻廢水處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及化學(xué)腐蝕廢物體系的處理系統(tǒng)，具體地講，涉及一種硅晶片蝕刻廢水處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在太陽(yáng)能電池生產(chǎn)工藝一般分為擴(kuò)散前清洗(制絨)、擴(kuò)散、擴(kuò)散后清洗、蝕刻、PECVD、絲網(wǎng)印刷、燒結(jié)、分類檢測(cè)和封裝，其中制絨工序的主要作用是去除硅片表面切割損傷層，形成陷光結(jié)構(gòu)的表面絨面結(jié)構(gòu)；蝕刻的主要作用是去除擴(kuò)散后硅片四周的N型硅，以防漏電，目前，一般采用干法和濕法兩種蝕刻方法。制絨工序和濕法蝕刻通常使用包括氫氟酸和硝酸等的混合酸的酸腐蝕，和利用氫氧化鈉、氫氧化鉀等堿的堿清洗。酸腐蝕的原理是 先用HNO3將硅氧化生產(chǎn)SiO2，然后再通過HF去除SiO2，其中的化學(xué)反應(yīng)方程式如下3Si+4HN0s — 3Si02+4N0+2H20Si02+6HF — H2SiF6+2H20其中蝕刻溶液還對(duì)太陽(yáng)能電池表面進(jìn)行拋光和清潔，一般將蝕刻液噴射在太陽(yáng)能電池上或?qū)⑻?yáng)能電池浸入蝕刻溶液中。中國(guó)專利申請(qǐng)201010577683. 9公開了一種硅晶片的腐蝕廢水處理以及處理設(shè)備，具體公開了用氫氧化鈉水溶液蝕刻硅晶片時(shí)所排出的廢水的處理方法以及處理系統(tǒng)，包括向該蝕刻廢水中添加酸而析出二氧化硅并對(duì)二氧化硅進(jìn)行固液分離。至今還沒有公開對(duì)用酸腐蝕硅晶片后產(chǎn)生的廢物體系進(jìn)行處理的方法，在生產(chǎn)過程中，需要不斷地排出酸腐蝕產(chǎn)生的廢物體系，添加新鮮的酸腐蝕溶液，且清潔過程中產(chǎn)生的氣體沒有得到回收。這樣在太陽(yáng)能電池的蝕刻和制絨過程中，需要使用大量的酸腐蝕溶液，且會(huì)產(chǎn)生大量的酸腐蝕廢液和有毒氣體NO，在所述廢液中包含HF、HNO3> H2SiF6, Si和水。從資源利用和環(huán)境保護(hù)等方面來講，常規(guī)工藝沒有對(duì)酸腐蝕溶液充分利用，這樣造成了浪費(fèi)，增加了成本，同時(shí)也給環(huán)境處理增加了負(fù)擔(dān)。希望有一種處理系統(tǒng)，能夠?qū)λ岣g硅晶片后產(chǎn)生的廢物體系進(jìn)行處理，從而使得酸腐蝕溶液得到充分利用。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種硅晶片蝕刻廢水處理系統(tǒng)，以使酸腐蝕溶液得到充分利用。本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題可以通過以下技術(shù)方案得以解決本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種硅晶片蝕刻廢水處理系統(tǒng)，其包括A)與工作槽相連通以接收工作槽中的蝕刻廢水從而分離出固體Si和殘余廢液的固液分離裝置；B)用于接收所述殘余廢液的酸再生與硅再生系統(tǒng)，所述酸再生與硅再生系統(tǒng)與所述固液分離裝置相連通；[0014]C)與所述酸再生與硅再生系統(tǒng)相連通以接收所述酸再生與硅再生系統(tǒng)導(dǎo)出的含固體Si、氣體HF及多余H2SiF6溶液的混合物的減壓蒸餾裝置，所述減壓蒸餾裝置還與所述固液分離裝置相連通 '及D)與所述減壓蒸餾裝置以及工作槽相連通的酸性吸收塔。本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種硅晶片蝕刻廢水處理系統(tǒng)，是在工作槽中利用HF溶液和HNO3溶液組成的混合酸蝕刻溶液對(duì)硅晶片進(jìn)行蝕刻時(shí)所排出的H2SiF6溶液進(jìn)行循環(huán)再利用，其特征在于，所排出的H2SiF6溶液通過酸再生與硅再生系統(tǒng)中的電解反應(yīng)槽電解析出固體Si和酸性氣體HF，其中，所析出的固體Si被分離出并回收再利用，所析出的酸性氣體HF被水吸收后導(dǎo)入到所述工作槽中形成可回收利用的混合酸蝕刻溶液中的HF溶液。本實(shí)用新型還提供一種應(yīng)用于上述硅晶片蝕刻廢水處理系統(tǒng)的處理方法，其中，在工作槽中由HF溶液和HNO3溶液組成的混合酸蝕刻溶液對(duì)硅晶片進(jìn)行蝕刻以排出蝕刻廢 水，所述蝕刻廢水中包含有固體Si、以及產(chǎn)物H2SiF6溶液與第一部分氣體NO，其中，第一部分氣體NO和空氣中氣體O2進(jìn)一步反應(yīng)產(chǎn)生第一部分氣體NO2,其特征在于，所述處理方法包括如下步驟A)由固液分離裝置分離出固體Si，并得到殘余廢液；B)由酸再生與硅再生系統(tǒng)中的電解反應(yīng)槽使殘余廢液中的H2SiF6溶液發(fā)生電解反應(yīng)，以得到固體Si、氣體HF ;和C)將氣體HF和第一部分氣體NO2收集于水中，以形成HF溶液和HNO3溶液組成的混合酸蝕刻溶液；其中，所述電解得到的固體Si導(dǎo)入到固液分離裝置中進(jìn)行分離并回收再利用。本實(shí)用新型處理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池的酸腐蝕溶液的循環(huán)利用，從而減少酸腐蝕溶液的消耗，消除酸腐蝕廢液的產(chǎn)生并避免有毒廢氣的排放，且由于使蝕刻、拋光或清潔加工穩(wěn)定而改善電池效率，從而提供經(jīng)濟(jì)效益并保護(hù)環(huán)境。

圖I是本實(shí)用新型硅晶片蝕刻廢水處理系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，以使本實(shí)用新型的處理系統(tǒng)的特征和優(yōu)點(diǎn)更清楚，但本實(shí)用新型不局限于本文中列出的實(shí)施例。本實(shí)用新型涉及一種硅晶片蝕刻廢水處理系統(tǒng)，是在工作槽I中利用HF溶液和HNO3溶液組成的混合酸蝕刻溶液對(duì)硅晶片進(jìn)行蝕刻時(shí)所排出的H2SiF6溶液進(jìn)行循環(huán)再利用，所排出的H2SiF6溶液通過酸再生與硅再生系統(tǒng)3中的電解反應(yīng)槽3-1和3-2電解析出固體Si和酸性氣體HF，其中，所析出的固體Si被分離出并回收再利用，所析出的酸性氣體HF被水吸收后再次導(dǎo)入到所述工作槽I中以形成可回收利用的混合酸蝕刻溶液中的HF溶液。I、在工作槽I中，因HF溶液和HNO3溶液組成的混合酸蝕刻溶液對(duì)硅晶片進(jìn)行蝕亥IJ，所進(jìn)行的反應(yīng)如下3Si+4HN0s — 3Si02+4N0+2H20 I)[0028]3Si02+18HF — 3H2SiF6+6H20 2)即如式I)中，由HNO3溶液先對(duì)硅晶片進(jìn)行蝕刻，即可得到產(chǎn)物第一部分氣體NO和第一部分固體SiO2 ;接著，如式2)中，由HF溶液繼續(xù)與所產(chǎn)生的第一部分固體SiO2或Si被氧化成的SiO2反應(yīng)生成產(chǎn)物H2SiF6溶液，如此，不斷往復(fù)，進(jìn)行硅晶片的蝕刻，這樣，在工作槽I中得到了蝕刻廢水，所述蝕刻廢水中包含有固體Si、固體Si02、以及產(chǎn)物H2SiF6溶液與第一部分氣體NO，其中，第一部分氣體NO由于在敞開的工作槽I中，第一部分氣體NO和空氣中氣體O2進(jìn)一步反應(yīng)產(chǎn)生第一部分氣體NO2,此第一部分氣體NO2通過抽風(fēng)裝置(未圖示)導(dǎo)入并收集于酸性吸收塔5中，形成工作槽I中可回收利用的混合酸蝕刻溶液中的HNO3溶液。2、由固液分離裝置2接收工作槽I中的蝕刻廢水，以分離出固體Si和殘余廢液，并將殘余廢液導(dǎo)入到酸再生與硅再生系統(tǒng)3中。 3、由酸再生與硅再生系統(tǒng)3接收所述殘余廢液，并由其中的電解反應(yīng)槽3-1和3-2對(duì)殘余廢液中H2SiF6溶液進(jìn)行電解反應(yīng)，以產(chǎn)生固體Si、氣體HF，其中，其中電解反應(yīng)包括陰極反應(yīng)H2SiF6+4e_(通電電解)一>Si+4F_+2HF陽(yáng)極反應(yīng)=H2O(電解)一> 2H.+1/202 f +2e_其中，產(chǎn)物Si對(duì)應(yīng)“硅再生”；產(chǎn)物HF對(duì)應(yīng)“酸再生”。4、由減壓蒸餾裝置4接收所述酸再生與硅再生系統(tǒng)3導(dǎo)出的含固體Si、氣體HF及多余的H2SiF6溶液的混合物，將在溶液中的氣體HF通過減壓蒸餾的方法提取出來并也導(dǎo)出含固體Si、多余H2SiF6溶液的混合物。其中，所述減壓蒸餾裝置4導(dǎo)出的含固體Si、多余H2SiF6溶液的混合物再次回流到固液分離裝置2中，由固液分離裝置分離2出固體Si、以及H2SiF6溶液，固體Si被回收再利用，而H2SiF6溶液繼續(xù)導(dǎo)入到酸再生與硅再生系統(tǒng)3中進(jìn)行循環(huán)再利用。5、由酸性吸收塔5將第一部分氣體N02、以及由減壓蒸餾裝置4提取出的氣體HF收集于水中，以形成工作槽I中可利用的HF溶液和HNO3溶液組成的混合酸蝕刻溶液。其中，在所述酸再生與硅再生系統(tǒng)3中，如式3)，所述殘余廢液中的HNO3溶液與電解產(chǎn)生的固體Si反應(yīng)生成第二部分氣體NO、第二部分固體SiO2并導(dǎo)入到所述減壓蒸餾裝置4中；在減壓蒸餾裝置4中，如式4)，第二部分固體SiO2與其中的氣體HF反應(yīng)生成H2SiF6溶液；如式5)，第二部分氣體NO和空氣中氣體O2進(jìn)一步反應(yīng)產(chǎn)生第二部分氣體NO2,第二部分氣體NO2進(jìn)入酸性吸收塔5中被水吸收形成工作槽I中的HNO3溶液。在所述酸再生與硅再生系統(tǒng)3中3Si+4HN0s — 3Si02+4N0+2H20 3)在減壓蒸餾裝置4中3Si02+18HF — 3H2SiF6+6H20 4)N0+02— > NO25)作為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，若固液分離裝置2分離出的殘余廢液導(dǎo)入到酸再生與硅再生系統(tǒng)3的太多，或酸再生與硅再生系統(tǒng)3來不及消化，可將所述固液分離裝置2分離出的含HNO3溶液的蝕刻廢水導(dǎo)入到減壓蒸餾裝置4中，如下一系列反應(yīng)，在所述減壓蒸餾裝置4中所述HNO3溶液與所述固體Si反應(yīng)生成第三部分固體Si02、以及第三部分氣體NO，其中，第三部分固體SiO2進(jìn)一步與其中的氣體HF反應(yīng)生成H2SiF6溶液；而第三部分氣體NO和空氣中氣體O2進(jìn)一步反應(yīng)產(chǎn)生氣體第三部分NO2,第三部分氣體NO2進(jìn)入酸性吸收塔5中被水吸收形成工作槽I中的HNO3溶液。3Si+4HN0s — 3Si02+4N0+2H203Si02+18HF — 3H2SiF6+6H20N0+02— > NO2以上較佳實(shí)施例所述的硅晶片蝕刻廢水處理系統(tǒng)所采用的處理方法的本質(zhì)主要如下所敘述在工作槽I中由HF溶液和HNO3溶液組成的混合酸蝕刻溶液對(duì)硅晶片進(jìn)行蝕刻以排出蝕刻廢水，所述蝕刻廢水中包含有固體Si、以及產(chǎn)物H2SiF6溶液與第一部分氣體NO，其 中，第一部分氣體NO和空氣中氣體O2進(jìn)一步反應(yīng)產(chǎn)生第一部分氣體NO2，所述處理方法包括如下步驟A)由固液分離裝置I分離出固體Si，并得到殘余廢液；B)由酸再生與硅再生系統(tǒng)3中的電解反應(yīng)槽3-1和3-2使殘余廢液中的H2SiF6溶液發(fā)生電解反應(yīng)，以得到固體Si、氣體HF ;和 C)將氣體HF和第一部分氣體NO2收集于水中，以形成HF溶液和HNO3溶液組成的混合酸蝕刻溶液；其中，所述電解得到的固體Si導(dǎo)入到固液分離裝置2中進(jìn)行分離并回收再利用。所述電解得到的氣體HF進(jìn)一步通過減壓蒸餾裝置4提取后再收集于水中。所述第一部分氣體NO2通過抽風(fēng)裝置導(dǎo)入并收集于水中。所述步驟A)中的分離通過離心分離法或超濾法進(jìn)行。本實(shí)用新型處理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池的酸腐蝕溶液的循環(huán)利用，從而減少酸腐蝕溶液的消耗，消除酸腐蝕廢液的產(chǎn)生并避免有毒廢氣的排放，且由于使蝕刻、拋光或清潔加工穩(wěn)定而改善電池效率，從而提供經(jīng)濟(jì)效益并保護(hù)環(huán)境。
權(quán)利要求1.一種硅晶片蝕刻廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述硅晶片蝕刻廢水處理系統(tǒng)包括 A)與工作槽相連通以接收工作槽中的蝕刻廢水從而分離出固體Si和殘余廢液的固液分離裝置； B)用于接收所述殘余廢液的酸再生與硅再生系統(tǒng)，所述酸再生與硅再生系統(tǒng)與所述固液分離裝置相連通； C)與所述酸再生與硅再生系統(tǒng)相連通以接收所述酸再生與硅再生系統(tǒng)導(dǎo)出的含固體Si、氣體HF及多余H2SiF6溶液的混合物的減壓蒸餾裝置，所述減壓蒸餾裝置還與所述固液分離裝置相連通 '及 D)與所述減壓蒸餾裝置以及工作槽相連通的酸性吸收塔。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種硅晶片蝕刻廢水處理系統(tǒng)，所述硅晶片蝕刻廢水處理系統(tǒng)包括A)與工作槽相連通以接收工作槽中的蝕刻廢水從而分離出固體Si和殘余廢液的固液分離裝置；B)用于接收所述殘余廢液的酸再生與硅再生系統(tǒng)，所述酸再生與硅再生系統(tǒng)與所述固液分離裝置相連通；C)與所述酸再生與硅再生系統(tǒng)相連通以接收所述酸再生與硅再生系統(tǒng)導(dǎo)出的含固體Si、氣體HF及多余H2SiF6溶液的混合物的減壓蒸餾裝置，所述減壓蒸餾裝置還與所述固液分離裝置相連通；及D)與所述減壓蒸餾裝置以及工作槽相連通的酸性吸收塔。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了硅晶片蝕刻廢水循環(huán)利用，從而減少酸腐蝕溶液的消耗，消除酸腐蝕廢液的產(chǎn)生并避免有毒廢氣的排放，從而提供保護(hù)環(huán)境并提高了經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C02F9/10GK202643489SQ201120440800
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者施道可, 范瓊, 潘加永, 蔣麗, C·貝爾瑙爾 申請(qǐng)人:庫(kù)特勒自動(dòng)化系統(tǒng)(蘇州)有限公司, 無錫尚德太陽(yáng)能電力有限公司