硅片地清洗與制絨

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1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案硅片的清洗與制絨導(dǎo)語(yǔ)：硅片在經(jīng)過(guò)一系列的加工程序之后需要進(jìn)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(yáng)光反射的絨面結(jié)構(gòu)（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(gòu)化”。有效的絨面結(jié)構(gòu)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(jīng)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(zhì)，如顆粒、金屬粒子、硅粉粉塵及有機(jī)雜質(zhì)，在進(jìn)

2、行擴(kuò)散前需要進(jìn)行清洗，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(xué)液對(duì)硅片進(jìn)行腐蝕處理，完成如下的工藝：①去除硅片表面的機(jī)械損傷層。②對(duì)硅片的表面進(jìn)行凹凸面(金字塔絨面）處理，增加光在太陽(yáng)電池片表面的折射次數(shù)，利于太陽(yáng)電池片對(duì)光的吸收，以達(dá)到電池片對(duì)太陽(yáng)能價(jià)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(zhì)。文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案圖1金屬雜質(zhì)對(duì)電池性能的影響2．清洗的原理①HF去除硅片表面氧化層。②文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案HCl去除硅片表

3、面金屬雜質(zhì)：鹽酸具有酸和絡(luò)合劑的雙重作用，氯離子能與溶解片子表面可能沾污的雜質(zhì)，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(zhì)。3．安全提示NaOH、HCl、HF都是強(qiáng)腐蝕性的化學(xué)藥品，其固體顆粒、溶液、蒸汽會(huì)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(hù)服、防護(hù)面具、防護(hù)眼鏡、長(zhǎng)袖膠皮手套。一旦有化學(xué)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(zhuǎn)換

4、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(gòu)化”。對(duì)于單晶硅來(lái)說(shuō)，制絨是利用堿對(duì)單晶硅表面的各向異性腐蝕，在硅表面形成無(wú)數(shù)的四面方錐體。目前工業(yè)化生產(chǎn)中通常是根據(jù)單晶硅片的各項(xiàng)異性特點(diǎn)采用堿與醇的混合溶液對(duì)<100>晶面進(jìn)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(qiáng)氧化性和氫氟酸的絡(luò)合性，對(duì)硅進(jìn)行氧化和絡(luò)合剝離，導(dǎo)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。文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案圖2電子顯微鏡下的多晶硅表面絨面效

5、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(gè)邊長(zhǎng)為a的正三角形面積之和，可計(jì)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(qiáng)了入射太陽(yáng)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(yáng)能電池的后續(xù)制作工藝。文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案圖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(duì)比2.制絨工藝目前在大工業(yè)生產(chǎn)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(lái)制備絨面，腐蝕溫度

6、為80℃±5℃。另外，為了有效地控制反應(yīng)速度和絨面的大小，會(huì)添加一定量的IPA作為緩釋劑和絡(luò)合劑。理想的絨面效果，應(yīng)該是金字塔大小均勻，覆蓋整個(gè)表面。金子塔的高度在3～5μm之間，相鄰金字塔之間沒(méi)有空隙，具有較低的表面反射率，如圖6所示。有效的絨面結(jié)構(gòu)，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文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案3.影響絨面質(zhì)量的關(guān)鍵因素（1）無(wú)水乙醇或異丙醇濃度氣泡的直徑、密度和腐蝕反應(yīng)的速率限定了硅片表面

7、織構(gòu)的幾何特征。氣泡的大小以及在硅片表面停留的時(shí)間，與溶液的粘度、表面張力有關(guān)系。所以需要乙醇或異丙醇來(lái)調(diào)節(jié)溶液的粘滯特性。乙醇的含量在3vol%至20vol%的范圍內(nèi)變化時(shí)，制絨反應(yīng)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(shí)的絨面形貌（2）制絨槽內(nèi)硅酸鈉的累計(jì)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(duì)腐蝕液中OH離子從腐蝕液向反應(yīng)界面的輸運(yùn)過(guò)程具有緩沖作用，使得大批量腐蝕加工單晶硅絨面時(shí)，溶液中NaOH含量具

8、有較寬的工藝容差范圍，提高了產(chǎn)品工藝加工質(zhì)量的穩(wěn)定性和溶液的可重復(fù)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(shí)硅片表面上能生成完全覆蓋角錐體的絨面。隨著硅酸鈉含量的增加，溶液粘度會(huì)增加，結(jié)果在硅片與片匣邊框接觸部位會(huì)產(chǎn)生“花籃印”，一般濃度在30%以下不會(huì)發(fā)生這種變化（NaOH濃度達(dá)到一定程度的基礎(chǔ)上）。硅酸鈉來(lái)源大多是反應(yīng)的生成物，要調(diào)整它的濃度只能通過(guò)排放溶液。若要