晶體硅太陽(yáng)電池制絨工藝解讀.ppt

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1、講解：林禹晶體硅太陽(yáng)電池制絨工藝南安市三晶陽(yáng)光電力有限公司南安市三晶陽(yáng)光電力有限公司目錄1.基礎(chǔ)知識(shí)2.工藝分類3.工藝流程4.化學(xué)原理5.影響因素6.工藝控制7.酸清洗的作用8.開關(guān)機(jī)注意事項(xiàng)9.單晶絨面不良的分析及措施南安市三晶陽(yáng)光電力有限公司1.制絨基礎(chǔ)知識(shí)1.1什么是制絨制絨是將硅表面進(jìn)行預(yù)清洗并用強(qiáng)堿或強(qiáng)酸腐蝕成類似金字塔狀或蜂窩狀結(jié)構(gòu)的過(guò)程南安市三晶陽(yáng)光電力有限公司1.2制絨的作用1.2.1去除損傷層1.2.2形成減反射絨面（陷光結(jié)構(gòu)）1.3制絨的目的1.2.1利用陷光原理，增加光的吸收，提高短路電流Isc1.2.2增加PN結(jié)的面積南安市三晶陽(yáng)光電

2、力有限公司2.制絨工藝分類2.1單晶堿制絨，利用單晶片各向異性的腐蝕特性由強(qiáng)堿對(duì)硅片表面進(jìn)行一系列的腐蝕。我司現(xiàn)在也在使用堿制絨，當(dāng)然也有某些公司用酸制絨做單晶。主要化學(xué)藥品為：氫氧化鈉或氫氧化鉀、異丙醇或乙醇、硅酸鈉或絨面添加劑2.2多晶酸制絨，利用強(qiáng)腐蝕性酸混合液的各向同性的腐蝕特性對(duì)硅片表面進(jìn)行腐蝕。主要化學(xué)藥品為：硝酸、氫氟酸南安市三晶陽(yáng)光電力有限公司3.制絨工藝流程3.1單晶裝片去損傷制絨漂洗溢流漂洗HCl清洗溢流漂洗HF清洗兩次溢流漂洗烘干出片預(yù)脫水溫水漂洗南安市三晶陽(yáng)光電力有限公司3.1多晶上片純水清洗制絨純水清洗HF+HCl清洗吹干下片NaOH

3、清洗純水清洗南安市三晶陽(yáng)光電力有限公司4.制絨的化學(xué)原理4.1單晶4.1.1化學(xué)原理利用低濃度堿溶液對(duì)晶體硅在不同晶體取向上具有不同腐蝕速率的各向異性腐蝕特性，在硅片表面腐蝕形成金字塔結(jié)構(gòu)密布的表面形貌，就稱為表面織構(gòu)化。金字塔的四面全是由〈111〉面包圍形成。4.1.2陷光原理當(dāng)光入射到一定角度的斜面，光會(huì)反射到另一角度的斜面，形成二次或者多次吸收，從而增加吸收率。南安市三晶陽(yáng)光電力有限公司總反應(yīng)化學(xué)方程式：Si+2NaOH+H2O→Na2SiO3+2H2↑副反應(yīng)化學(xué)方程式：Na2SiO3+H2O→H2SiO3+OH-Na2SiO3→(Na2O)x·(SiO

4、2)y南安市三晶陽(yáng)光電力有限公司4.2多晶硅被HNO3氧化，反應(yīng)為：用HF去除SiO2層，反應(yīng)為：總化學(xué)反應(yīng)方程式為：南安市三晶陽(yáng)光電力有限公司5.影響制絨的因素5.1單晶制絨影響因素分析硅的腐蝕速率與表面原子密度、晶格方向、摻雜濃度、溶液成分、濃度、溫度、攪拌等參數(shù)有關(guān)5.1.1影響因素NaOH及異丙醇濃度制絨槽內(nèi)硅酸鈉的累計(jì)量制絨反應(yīng)的溫度制絨反應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短槽體密封程度、異丙醇的揮發(fā)程度南安市三晶陽(yáng)光電力有限公司5.1.2各個(gè)因素作用反應(yīng)溫度NaOH濃度制絨的根本反應(yīng)控制過(guò)程IPA濃度NaSiO3濃度提高溶液濃稠度，控制反應(yīng)速度攪拌或鼓泡提高反應(yīng)物疏運(yùn)速度

5、，提高氫氣泡脫附作用硅片表面原始狀態(tài)，如：表面平整度、有無(wú)油污、劃傷及硅片厚度等氫氣泡密度及大小以及在硅片表面停留的時(shí)間決定金字塔形貌過(guò)程控制南安市三晶陽(yáng)光電力有限公司5.1.3各個(gè)因素影響單晶制絨的規(guī)律溫度越高腐蝕速度越快溶液濃度越高腐蝕速度越快IPA濃度越高腐蝕速率越慢Na2SiO3濃度越高腐蝕速率越慢工業(yè)中的腐蝕應(yīng)使參數(shù)處于比較平緩的變化區(qū)域。以使反應(yīng)速度不致因?yàn)閰?shù)的微小變化造成較大的變化。IPA濃度應(yīng)使用較低的水平，使反應(yīng)速度控制在較理想的區(qū)域（0.5~0.6μm/min），這樣可以在金字塔的質(zhì)量和生產(chǎn)率之間找到一個(gè)平衡。南安市三晶陽(yáng)光電力有限公司5

6、.1.4制絨腐蝕速率、腐蝕量同時(shí)間的關(guān)系●腐蝕量同時(shí)間的關(guān)系●腐蝕速率同時(shí)間的關(guān)系以上各種顏色曲線是多次試驗(yàn)的不同濃度的統(tǒng)計(jì)南安市三晶陽(yáng)光電力有限公司5.1.5NaOH濃度對(duì)金字塔的影響當(dāng)NaOH的濃度小于1.5%和大于4%時(shí)都會(huì)破壞金字塔結(jié)構(gòu)。在此范圍間，增加NaOH濃度會(huì)稍微增加反應(yīng)速度。0.5%1.5%5.5%南安市三晶陽(yáng)光電力有限公司5.1.6IPA濃度對(duì)金字塔的影響當(dāng)IPA的濃度從3%增加到10%時(shí)，反應(yīng)速度會(huì)明顯下降。0%5%10%南安市三晶陽(yáng)光電力有限公司5.1.7溫度對(duì)金字塔的影響在同樣的NaOH濃度下，當(dāng)溫度升高時(shí)，反應(yīng)速度明顯加快。78℃8

7、3℃88℃南安市三晶陽(yáng)光電力有限公司5.2多晶制絨影響因素分析多晶制絨反應(yīng)的發(fā)生點(diǎn)為表面的缺陷點(diǎn)，如果過(guò)分完整的表面反而無(wú)法制絨——水至清則無(wú)魚。但是反過(guò)來(lái)，制絨的情況也受表面狀態(tài)影響很大，不容易控制。酸性溶劑有除油效果，因此多晶硅表面的制絨對(duì)于前期硅片表面沾污不是很敏感。酸性溶劑在表面如遇空氣，很容易干躁形成氧化層的著色現(xiàn)象，一旦著色很難再行清除。多晶硅在酸洗之后還未經(jīng)清水漂洗之前出水不應(yīng)長(zhǎng)于12秒。因此，最好使用在線式連續(xù)清洗。酸性溶劑的濃度和溫度對(duì)于腐蝕速度的控制具有決定意義，應(yīng)嚴(yán)格控制。使用HF、HNO3、H2O混合液HNO3在硅表面形成SiO2層HF

8、將氧化層除去從而HF、HNO3兩者形成