申请日2011.10.31
公开(公告)日2013.01.02
IPC分类号C02F103/40; C02F9/10
摘要
本实用新型涉及一种硅晶片蚀刻废水处理系统，所述硅晶片蚀刻废水处理系统包括：A)与工作槽相连通以接收工作槽中的蚀刻废水从而分离出固体Si和残余废液的固液分离装置;B)用于接收所述残余废液的酸再生与硅再生系统，所述酸再生与硅再生系统与所述固液分离装置相连通;C)与所述酸再生与硅再生系统相连通以接收所述酸再生与硅再生系统导出的含固体Si、气体HF及多余H2SiF6溶液的混合物的减压蒸馏装置，所述减压蒸馏装置还与所述固液分离装置相连通;及D)与所述减压蒸馏装置以及工作槽相连通的酸性吸收塔。本实用新型实现了硅晶片蚀刻废水循环利用，从而减少酸腐蚀溶液的消耗，消除酸腐蚀废液的产生并避免有毒废气的排放，从而提供保护环境并提高了经济效益。
权利要求书
1.一种硅晶片蚀刻废水处理系统，其特征在于，所述硅晶片蚀刻废水处理系统包括：
A)与工作槽相连通以接收工作槽中的蚀刻废水从而分离出固体Si和残余废液的固液分离装置;
B)用于接收所述残余废液的酸再生与硅再生系统，所述酸再生与硅再生系统与所述固液分离装置相连通;
C)与所述酸再生与硅再生系统相连通以接收所述酸再生与硅再生系统导出的含固体Si、气体HF及多余H2SiF6溶液的混合物的减压蒸馏装置，所述减压蒸馏装置还与所述固液分离装置相连通;及
D)与所述减压蒸馏装置以及工作槽相连通的酸性吸收塔。
说明书
硅晶片蚀刻废水处理系统
技术领域
本实用新型涉及化学腐蚀废物体系的处理系统，具体地讲，涉及一种硅晶片蚀刻废水处理系统。
背景技术
在太阳能电池生产工艺一般分为：扩散前清洗(制绒)、扩散、扩散后清洗、蚀刻、PECVD、丝网印刷、烧结、分类检测和封装，其中制绒工序的主要作用是去除硅片表面切割损伤层，形成陷光结构的表面绒面结构;蚀刻的主要作用是去除扩散后硅片四周的N型硅，以防漏电，目前，一般采用干法和湿法两种蚀刻方法。制绒工序和湿法蚀刻通常使用包括氢氟酸和硝酸等的混合酸的酸腐蚀，和利用氢氧化钠、氢氧化钾等碱的碱清洗。酸腐蚀的原理是先用HNO3将硅氧化生产SiO2，然后再通过HF去除SiO2，其中的化学反应方程式如下：
3Si+4HNO3→3SiO2+4NO+2H2O
SiO2+6HF→H2SiF6+2H2O
其中蚀刻溶液还对太阳能电池表面进行抛光和清洁，一般将蚀刻液喷射在太阳能电池上或将太阳能电池浸入蚀刻溶液中。
中国专利申请201010577683.9公开了一种硅晶片的腐蚀废水处理以及处理设备，具体公开了用氢氧化钠水溶液蚀刻硅晶片时所排出的废水的处理方法以及处理系统，包括向该蚀刻废水中添加酸而析出二氧化硅并对二氧化硅进行固液分离。
至今还没有公开对用酸腐蚀硅晶片后产生的废物体系进行处理的方法，在生产过程中，需要不断地排出酸腐蚀产生的废物体系，添加新鲜的酸腐蚀溶液，且清洁过程中产生的气体没有得到回收。这样在太阳能电池的蚀刻和制绒过程中，需要使用大量的酸腐蚀溶液，且会产生大量的酸腐蚀废液和有 毒气体NO，在所述废液中包含HF、HNO3、H2SiF6、Si和水。从资源利用和环境保护等方面来讲，常规工艺没有对酸腐蚀溶液充分利用，这样造成了浪费，增加了成本，同时也给环境处理增加了负担。
希望有一种处理系统，能够对酸腐蚀硅晶片后产生的废物体系进行处理，从而使得酸腐蚀溶液得到充分利用。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种硅晶片蚀刻废水处理系统，以使酸腐蚀溶液得到充分利用。
本实用新型所要解决的技术问题可以通过以下技术方案得以解决：
本实用新型实施例提供一种硅晶片蚀刻废水处理系统，其包括：
A)与工作槽相连通以接收工作槽中的蚀刻废水从而分离出固体Si和残余废液的固液分离装置;
B)用于接收所述残余废液的酸再生与硅再生系统，所述酸再生与硅再生系统与所述固液分离装置相连通;
C)与所述酸再生与硅再生系统相连通以接收所述酸再生与硅再生系统导出的含固体Si、气体HF及多余H2SiF6溶液的混合物的减压蒸馏装置，所述减压蒸馏装置还与所述固液分离装置相连通;及
D)与所述减压蒸馏装置以及工作槽相连通的酸性吸收塔。
本实用新型实施例提供一种硅晶片蚀刻废水处理系统，是在工作槽中利用HF溶液和HNO3溶液组成的混合酸蚀刻溶液对硅晶片进行蚀刻时所排出的H2SiF6溶液进行循环再利用，其特征在于，所排出的H2SiF6溶液通过酸再生与硅再生系统中的电解反应槽电解析出固体Si和酸性气体HF，其中，所析出的固体Si被分离出并回收再利用，所析出的酸性气体HF被水吸收后导入到所述工作槽中形成可回收利用的混合酸蚀刻溶液中的HF溶液。
本实用新型还提供一种应用于上述硅晶片蚀刻废水处理系统的处理方法，其中，在工作槽中由HF溶液和HNO3溶液组成的混合酸蚀刻溶液对硅晶片进行蚀刻以排出蚀刻废水，所述蚀刻废水中包含有固体Si、以及产物H2SiF6溶液与第一部分气体NO，其中，第一部分气体NO和空气中气体O2进一步反应产生第一部分气体NO2，其特征在于，所述处理方法包括如下步 骤：
A)由固液分离装置分离出固体Si，并得到残余废液;
B)由酸再生与硅再生系统中的电解反应槽使残余废液中的H2SiF6溶液发生电解反应，以得到固体Si、气体HF;和
C)将气体HF和第一部分气体NO2收集于水中，以形成HF溶液和HNO3溶液组成的混合酸蚀刻溶液;
其中，所述电解得到的固体Si导入到固液分离装置中进行分离并回收再利用。
本实用新型处理系统可实现太阳能电池的酸腐蚀溶液的循环利用，从而减少酸腐蚀溶液的消耗，消除酸腐蚀废液的产生并避免有毒废气的排放，且由于使蚀刻、抛光或清洁加工稳定而改善电池效率，从而提供经济效益并保护环境。
