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1、硅片的清洗與制絨導語：硅片在經過一系列的加工程序之后需要進行清洗，清洗的目的是要消除吸附在硅片表面的各類污染物，并制做能夠減少表面太陽光反射的絨面結構（制絨），且清洗的潔凈程度直接影響著電池片的成品率和可靠率。制絨是制造晶硅電池的第一道工藝，又稱“表面織構化”。有效的絨面結構使得入射光在硅片表面多次反射和折射，增加了光的吸收，降低了反射率，有助于提高電池的性能。一．清洗1.清洗的目的經切片、研磨、倒角、拋光等多道工序加工成的硅片，其表面已吸附了各種雜質，如顆粒、金屬粒子、硅粉粉塵及有機雜質，在進行擴散前需要進行清洗，
2、消除各類污染物，且清洗的潔凈程度直接影響著電池片的成品率和可靠率。清洗主要是利用NaOH、HF、HCL等化學液對硅片進行腐蝕處理，完成如下的工藝：①去除硅片表面的機械損傷層。②對硅片的表面進行凹凸面(金字塔絨面）處理，增加光在太陽電池片表面的折射次數，利于太陽電池片對光的吸收，以達到電池片對太陽能價值的最大利用率。③清除表面硅酸鈉、氧化物、油污以及金屬離子雜質。圖1金屬雜質對電池性能的影響2．清洗的原理①HF去除硅片表面氧化層。②HCl去除硅片表面金屬雜質：鹽酸具有酸和絡合劑的雙重作用，氯離子能與溶解片子表面可能沾污
3、的雜質，鋁、鎂等活潑金屬及其它氧化物。但不能溶解銅、銀、金等不活潑的金屬以及二氧化硅等難溶物質。3．安全提示NaOH、HCl、HF都是強腐蝕性的化學藥品，其固體顆粒、溶液、蒸汽會傷害到人的皮膚、眼睛、呼吸道，所以操作人員要按照規(guī)定穿戴防護服、防護面具、防護眼鏡、長袖膠皮手套。一旦有化學試劑傷害了員工的身體，馬上用純水沖洗30分鐘，送醫(yī)院就醫(yī)。二．制絨1.制絨的目的和原理目的：減少光的反射率，提高短路電流（Isc），最終提高電池的光電轉換效率。原理：①單晶硅：制絨是晶硅電池的第一道工藝，又稱“表面織構化”。對于單晶硅來
4、說，制絨是利用堿對單晶硅表面的各向異性腐蝕，在硅表面形成無數的四面方錐體。目前工業(yè)化生產中通常是根據單晶硅片的各項異性特點采用堿與醇的混合溶液對<100>晶面進行腐蝕，從而在單晶硅片表面形成類似“金字塔”狀的絨面，如圖2所示。②多晶硅：利用硝酸的強氧化性和氫氟酸的絡合性，對硅進行氧化和絡合剝離，導致硅表面發(fā)生各向同性非均勻性腐蝕，從而形成類似“凹陷坑”狀的絨面，如圖3所示。圖2電子顯微鏡下的多晶硅表面絨面效果圖3電子顯微鏡下的多晶硅表面絨面效果以單晶硅絨面為例，金字塔形角錐體的表面積S等于四個邊長為a的正三角形面積之
5、和，可計算得表面積s為：即絨面表面積比平面提高了1．732倍。如圖4所示，光線在表面的多次反射，有效增強了入射太陽光的利用率，從而提高光生電流密度。既可獲得低的表面反射率，又有利于太陽能電池的后續(xù)制作工藝。圖4光線在絨面中的多次反射圖5單晶硅片制絨前后的表面反射率對比2.制絨工藝目前在大工業(yè)生產中一般采用成本較低的氫氧化鈉或氫氧化鉀稀溶液(濃度為1%～2%)來制備絨面，腐蝕溫度為80℃±5℃。另外，為了有效地控制反應速度和絨面的大小，會添加一定量的IPA作為緩釋劑和絡合劑。理想的絨面效果，應該是金字塔大小均勻，覆蓋整
6、個表面。金子塔的高度在3～5μm之間，相鄰金字塔之間沒有空隙，具有較低的表面反射率，如圖6所示。有效的絨面結構，有助于提高電池的性能。由于入射光在硅片表面的多次反射和折射，增加了光的吸收，其反射率很低，主要體現(xiàn)在短路電流的提高。圖6較為理想的絨面效果圖3.影響絨面質量的關鍵因素（1）無水乙醇或異丙醇濃度氣泡的直徑、密度和腐蝕反應的速率限定了硅片表面織構的幾何特征。氣泡的大小以及在硅片表面停留的時間，與溶液的粘度、表面張力有關系。所以需要乙醇或異丙醇來調節(jié)溶液的粘滯特性。乙醇的含量在3vol%至20vol%的范圍內變化
7、時，制絨反應的變化不大，都可以得到比較理想的絨面，而5vol%至10vol%的環(huán)境最佳。圖7乙醇濃度3vol%（左）和10vol%（右）時的絨面形貌（2）制絨槽內硅酸鈉的累計量硅酸鈉在溶液中呈膠體狀態(tài)，大大的增加了溶液的粘稠度。對腐蝕液中OH離子從腐蝕液向反應界面的輸運過程具有緩沖作用，使得大批量腐蝕加工單晶硅絨面時，溶液中NaOH含量具有較寬的工藝容差范圍，提高了產品工藝加工質量的穩(wěn)定性和溶液的可重復性。硅酸鈉在制絨溶液中的含量從2.5%～30%wt的情況下，溶液都具有良好的擇向性，同時硅片表面上能生成完全覆蓋角錐
8、體的絨面。隨著硅酸鈉含量的增加，溶液粘度會增加，結果在硅片與片匣邊框接觸部位會產生“花籃印”，一般濃度在30%以下不會發(fā)生這種變化（NaOH濃度達到一定程度的基礎上）。硅酸鈉來源大多是反應的生成物，要調整它的濃度只能通過排放溶液。若要調整溶液的粘稠度，則采用加入添加劑乙醇或異丙醇來調節(jié)。（3）NaOH濃度制絨液中的乙醇或異丙醇、NaOH、硅酸納
