酸碱制绒工艺
制绒工艺
工艺流程情况→1#预备处理→2#漂洗→3#去损伤层→4#漂洗→5#制绒面1 →6#制绒面2 →7#制绒面3 →8#制绒面4→9#漂洗→10#喷淋→11# HCL →12#漂洗→13#喷淋13#槽纯水供12#槽使用，10#槽纯水供9#槽使用使用三个机械手，4#9#槽为公共槽1#到2#槽时间小于20秒，3#到4#槽时间小于15秒，5# 6# 7# 8#到9#槽时间小于20秒1#3#槽时间优先5#6#7#8#槽满足普通排液和定量排液两种方式5#6#7#8#槽满足普通加纯水方式5#6#7#8#槽循环泵增加“有篮循环”“无篮循环”功能报警分为故障报警和通知报警（出料到位）两种方式抽风风道可以清理机械手上下左右全部采用伺服控制在1#槽或2#槽上部没有增加喷淋功能11#槽采用快速排水模式喷淋盖板使用塑料材质,设备外露部分如螺丝链条全部采用塑料材质在13#槽后增加一个氮气喷枪将5#,6#,7#,8#绒面处理槽的加热管采用不锈钢加热管增加加热管功率或增加加热管的数量，使用预热纯水时，绒面处理槽的加温时间减少到20分钟左右外置预热时间为60分钟片盒为25片,(每槽每批处理200片)绒面处理槽排液系统改进,( 排除废液后槽内不得留有废液)绒面处理槽自动盖密封性改进及材料改进.增加(预留)稀HCl清洗槽5#,6#,7#,8#绒面处理槽增加溶液循环模式增加纯水预热设备，NaOH和纯水混合槽，IPA槽，自动计量补液和排放制绒槽中部增加一个温度显示,温度显示仪放在制绒槽旁边,和底部温度控制进行比较，此温度不参与程序软件控制工艺作业指导书1.目的硅片表面的粗抛。
2.适用范围制绒工序3.管理流程3.1 生产准备3.1.1 穿上工作服，戴上PVC/呢绒手套，加药操作人员需要戴上安全眼镜、防护面具、防酸碱围裙、长袖防酸手套。
3.1.2 确保手套没有粘有油脂性物质,在插片过程中请使用真空吸笔,如有其他取片需要,严禁直接接触硅片的表面，只允许接触硅片的两侧.手套若接触过皮肤、头发或者是带有油脂的物品，请更换手套。
制绒工艺培训
Rinse2
Acidic Rinse
Rinse3
Dryer2
主操作界面
详细说明
程序内 的日期 和时间 模式、与PLC的 连接情况及登陆 的用户名 灯塔状 态 机器名称 厂家名称
报警的详细信息
登陆按扭
详细说明
机器的三种报警:严重的问题、机器本 身的问题和一般的警报
初始配槽时HF和水的体积
RENISE3功能 功能
RENISE3功能 功能
MODE MAN&MODE AUTO----自动运行时单个槽的 自动手动切换 FILLING DI----给槽内加纯水（RENISE2的水是 RENISE3槽的水溢流过来的） DRAINING----整个槽排液 START PROCESS----在手动模式下单个槽运行工艺 STOP----结束操作
RENA InOxSide设备构造
RENA InOxSide工艺步骤：边缘刻蚀 碱洗 →酸洗 吹干 工艺步骤： 酸洗→吹干 工艺步骤 边缘刻蚀→碱洗 酸洗 RENA InOxSide后清洗设备的主体分为以下七个槽，此外还有滚轮、 后清洗设备的主体分为以下七个槽，此外还有滚轮、 后清洗设备的主体分为以下七个槽 排风系统、自动及手动补液系统、循环系统和温度控制系统等。 排风系统、自动及手动补液系统、循环系统和温度控制系统等。
5 关于刻蚀槽flow（流量）报警 出现此类报警时，工艺人员需检查是否有碎片堵住药液入口。如 有碎片需取出后，将药液打入tank混匀溶液后重新将药液打入bath 中。如果流量不稳定报警，需要求设备人员检查相应传感器 6 关于overfilled（溶液过满）报警 出现此类报警时，工艺人员需要求设备检查液位传感器是否正常 工作。如果确实过满，则需要手动排掉部分药液，直到达到生产液 位要求。 7 关于 tank empty（储药罐空）报警 出现此类报警时，说明外围相应储药罐中的药品已空，需及时通 知外围人员添加药液。 8 关于 valve blocked（阀门被堵）报警 出现此类报警时，则有阀门被堵，必须立即通知设备人员处理。
制绒
制绒制绒的目的：去除硅片表面机械损伤层，形成起伏不平的绒面，增加太阳光吸收。
流程多晶制绒《上料——制绒（HF+HNO3）——H2O(清洗)——碱槽（NaOH/KOH）——H2O （清洗）——（HCL+HF）酸槽——H2O3清洗——吹干》单晶制绒《装片——制绒——清洗》作用HF(氢氟酸):去除制绒后残留在硅片表面的氧化物和硅酸钠。
HCL（盐酸）:去除硅片表面的油污和金属离子。
HNO3（硝酸）:起到氧化的作用，氧化剂和催化剂，将硅片氧化。
KOH（氢氧化钾）/NaOH（氢氧化钠）: 去除表面损伤成。
C3H8O（异丙醇）:增加氢气的挥发，起到消泡作用，同时增加硅片表面的可润湿性。
NaSiO3（硅酸钠）:降低反应速率的作用。
化学式Si+2NaOH+H2O——Na2SiO3+2H2 (异丙醇)单晶的绒面呈金字塔装（温度控制在80正负2度。
单晶：原子在晶体内按固期性规则排列。
陷光原理：当光入射到一定角度的斜面，光会反射到另一角度的斜面，形成二次或者多次吸收，从而增加吸收率。
3HF+HNO3+Si=H2SiF6+4NO2+H2O多晶绒面呈凹坑装。
多晶：由许多取向不同的单晶颗粒杂乱排列。
多晶主要化学品：H2O、HF、HCL、HNO3、NaOH/KOH制绒后硅片表面注意事项1、单晶制绒时请关闭所有玻璃窗户。
（注：因为在制绒时会产生氢气，在空气中达到一定的浓度与高温、明火会爆炸。
2、在生产中氢氧化钠与硅片反应时会有碱蒸汽。
3、盐酸是挥发性的强酸，没经过设备和工艺的允许严禁打开槽盖。
4、氢氟酸是强酸是无色透明有刺激性的液体。
5、用完的异丙醇和一些化学品要分区放置，严禁将用完的化学品空箱堆的很高以免倒塌发生安全事故。
6、生产过程中严禁员工及工序长擅自更改工艺参数或设备参数。
7、装片拆箱时应注意轻拿轻放，送片时双手应抓紧小推车轻忽拖拉或蹦跑。
8、配液前请用水枪冲洗槽体和槽盖。
9、橡胶手套必须保持干净、清洁，及时更换，接触硅片时必须戴上手套，且保证手套上无赃物。
单晶硅制绒——精选推荐
单晶硅制绒单晶硅制绒—(碱各向异性腐蚀)㈠、⽬的和原理形成表⾯⾦字塔结构，降低反射，增加光的吸收。
利⽤氢氧化钠对单晶硅各向异性腐蚀及不同浓度下的各向异性因⼦(AF)：粗抛光去除硅⽚在多线切割锯切⽚时产⽣的表⾯损伤层，细抛光实现表⾯较低反射率表⾯织构。
--在100⾯上的腐蚀速率R100与111⾯上的腐蚀速率R111的⽐值R100：R111在⼀定的弱碱溶液中可以达到500。
制绒⽅法：弱碱溶液在⼀定的温度、时间下与硅⽚反应形成绒⾯。
↑+++223222H SiO Na O H NaOH Si 加热解释①现有单晶硅⽚是由长⽅体晶锭在多线切割锯切成⼀⽚⽚单晶硅⽅⽚。
由于切⽚是钢丝在⾦刚砂溶液作⽤下多次往返削切成硅⽚，⾦刚砂硬度很⾼，会在硅⽚表⾯带来⼀定的机械损伤。
如果损伤不去除，会影响太阳电池的填充因⼦。
②氢氧化钠俗称烧碱，是国民经济⽣产中⼤量应⽤的化⼯产品。
由电解⾷盐⽔⽽得，价格⽐较便宜，每500克6元。
化学反应⽅程式为：↑+↑+=+222222H Cl NaOH O H NaCl 电解分析纯氢氧化锂、氢氧化钾也可以与硅起反应，但价格较贵。
如氢氧化锂每500克23元，⽤于镉-镍电池电解液中。
③碱性腐蚀优点是反应⽣成物⽆毒，不污染环境。
不像HF-HNO 3酸性系统会⽣成有毒的NO x ⽓体污染⼤⽓。
另外，碱性系统与硅反应，基本处于受控状态。
有利于⼤⾯积硅⽚的腐蚀，可以保证⼀定的平⾏度。
㈡、⼯艺步骤制绒液配⽐（⽼数据）制绒过程：1、⽤去离⼦⽔清洗 2、制绒 3、检测4、清洗1. 本⼯艺步骤由施博⼠制定，是可⾏的具有指导意义的两步法碱腐蚀⼯艺。
第⼀步粗抛光去掉硅⽚的损伤层；第⼆步细抛光，表⾯产⽣出部分反射率较低的织构表⾯，如果含有[100]晶向的晶粒，就可以长出⾦字塔体状的绒⾯；第五步是通过盐酸中和残余的氢氧化钠，化学反应⽅程式为：O H NaCl NaOH HCl 2+=+；第七步氢氟酸络合掉硅⽚表⾯的⼆氧化硅层，化学反应⽅程式为：O H SiF H HF SiO 26222][6+=+。
单多晶制绒基础知识
单晶绒面图片
多晶绒面图片
四、制绒生产过程控制
4.1、单晶制绒液的组成及其作用
制绒溶液主要是由碱性物质（NaOH、KOH、Na2CO3 等）及添加剂（硅酸钠、酒精或异丙醇）组成的 混合溶液。
碱性物质发生电离或者水解出OH离子与硅发生反 应，从而形成绒面。碱的适宜浓度为5%以下。
酒精或异丙醇有三个作用：a、协助氢气泡从硅片 表面脱附；b、减缓硅的腐蚀速度；c、调节各向 异性因子。酒精或异丙醇的适宜浓度为5~10%。
I0
I3
A
I1
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B
二、单晶制绒原理
单晶制绒原理:利用碱性溶液对单晶硅片进行各向异性
腐蚀的特点来制备绒面。
从本质上讲,绒面形成过程是: NaOH溶液对不同晶面 的腐蚀速率不同，(100)面的腐蚀速度比(111)面大十倍以 上,所以(100)晶向的单晶硅片经各向异性腐蚀后，最终在 表面形成许许多多表面为(111)的四面方锥体,即 “金字 塔”结构。
4.5影响制绒液稳定性的因素:
1、初配液NaOH浓度及异丙醇浓度
2、制绒槽内硅酸钠的累计量
3、制绒腐蚀的温度及制绒腐蚀时间的长短
4、中途NaOH和异丙醇的添加量 5、槽体密封程度、异丙醇的挥发程度
4.6理想单晶绒面的要求
1、绒面外观应清秀，不能有白点、 发花、水印等 2、金字塔大小均匀，单体尺寸在2~10чm之间 3、相邻金字塔之间没有空隙，即覆盖率达100%。
五、HCL及HF漂洗过程
5.1 HCL漂洗过程
采用盐酸水溶液,HCl可以去除硅片表面金 属杂质及残留的NaOH： 盐酸具有酸和络合剂的双重作用，氯离子 能与 Pt铂 2+、Au金 3+、Ag银 +、Cu铜 +、Cd 镉2+、Hg 汞2+等金属离子形成可溶于水的络 合物。
晶体硅太阳电池制绒工艺解读
反应控制过程
氢气泡密度及大小 以及在硅片表面停 留的时间
决定金字塔形貌
• 温度越高腐蚀速度越快
• 溶液浓度越高腐蚀速度越快
• IPA浓度越高腐蚀速率越慢
• Na2SiO3浓度越高腐蚀速率越慢
• 工业中的腐蚀应使参数处于比较平缓的变化区域。以使
反应速度不致因为参数的微小变化造成较大的变化。
• IPA浓度应使用较低的水平，使反应速度控制在较理想
0%
5%
10%
• 当IPA的浓度从3%增加到10%时，反应速度会明显下降。
78℃
83℃
88℃
• 在同样的NaOH浓度下，当温度升高时，反应速度明显
加快。
• 多晶制绒反应的发生点为表面的缺陷点，如果过分完整
的表面反而无法制绒——水至清则无鱼。但是反过来，
制绒的情况也受表面状态影响很大，不容易控制。
3.1 单晶
3.1 多晶
4.制绒的化学原理
4.1 单晶
4.1.1 化学原理 利用低浓度碱溶液对晶体硅在不同晶体取向上具有
不同腐蚀速率的各向异性腐蚀特性，在硅片表面腐蚀形 成金字塔结构密布的表面形貌，就称为表面织构化。金 字塔的四面全是由〈111〉面包围形成。
4.1.2 陷光原理 当光入射到一定角度的斜面，光会反射到另一角度
6.1.1 单晶工艺控制方法
6.1.2 怎样才是“好”的金字塔
•在制绒过程中有三个变量需要控制：
•IPA浓度 •KOH or NaOH 浓度 •硅酸盐浓度
•其他需要控制的因素：
•温度（高低和均匀性） •时间 •水流（搅动或鼓泡）
•要控制的结果：
•金字塔的大小 •金字塔的铺满程度 •表面的花片
关键：降低硅片表面及溶液的界面能
制绒工艺规程
五、制绒工艺流程：
上料→HNO3、HF制绒→风刀1→冲洗1→KOH腐蚀→风刀2→冲洗2→HF、HCl清洗→风刀3→冲洗3→风刀吹干→下料。
六、工艺准备：
1、工艺洁净管理：操作时需戴口罩、洁净手套，并保持室内正压，严禁随便开启门窗,以保持室内洁净度。
4、RENA工艺操作规范：
1)减薄量控制范围：156正常片0.38~0.42g/pcs;返工片0.08~0.12g/pcs,125正常片0.23~0.28g/pcs;返工片0.06~0.09g/pcs。
2)带速控制范围：1.3~1.5m/min,建议控制在1.35m/min。
3)制绒槽温度控制范围：正常片设定值8℃，波动区间7~9℃；返工片设定值5℃，波动区间4~6℃。
9、为防止硅片沾污，制绒后的硅片应尽量避免较长时间暴露在空气中，应尽快转入扩散工序。
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二、原理：
在制绒过程中，首先是硝酸在损伤层与缺陷处将硅片氧化，形成氧化硅，然后氢氟酸与氧化硅反应生长硅的络合物（H2SiF6）与水，这样去损伤层与制绒同时进行，从而缩短了工艺流程。
制绒工艺主要包括三部分：
硝酸与氢氟酸混合液→氢氧化钾→盐酸与氢氟酸混合溶液
在制绒过程中，首先是硝酸在损伤层与缺陷处将硅片氧化，形成氧化硅，然后氢氟酸与氧化硅反应生成硅的络合物（H2SiF6）与水，这样去损伤层与制绒同时进行，从而缩短了工艺流程。
4)循环流量控制范围：120~150L/min，建议设定值：135L/min
5)减薄量记录规范：开线每隔10分钟称测一次，针对温度，带速，填补量做好相应更改；正常生产时每隔一小时称测一次，作好记录。
电池RENA制绒操作
添加碱槽的pump tank/ 添加酸槽的pump tank/ 添加所有 Rinse，确认全部达到READ l.此时以Operator身份登录，点击“Start production”便 可加液生产。
2. 生产中的按键功能对照： Drivers stop滚轮驱动停止 Drivers continue滚轮驱动继续 Lock pane锁窗格 Unlock pane解锁窗格 Reset wafer counter清空硅片计数器 3.取液步骤：a.确定设备是在自动或暂停状态 b.以“Engineers”级别权限登入，这时“Sampling”按键 被激活 c.依次点击IntexGeneralShow d.按下“Release Sampling temporary” e.到设备后面按住Sampling 5秒开始取样，取样完毕将挡 板盖好 f.将用户切换回Operator级别。
f. 将制冷剂的主电源打开(等待桌面PLC上run和on指示灯 变成绿色） g.双击Start REVIS h.最后按下操作台的“ON”按钮 i.以“Engineers”级别权限的用户登陆软件，确认所有报 警，将模式切换到“Manual”模式，给每个功能模块加 载相 应工艺方案，按下“Write to PLC” j.添加制冷机系统-->添加工艺槽补液罐/ 添加碱槽的补液 罐/ 添加酸槽的补液罐/ 添加DI水补液罐 k.添加工艺槽的pump tank/ 添加Rinse1-3的pump tank/
2
2. INTEX大致构造及工艺流程：
水 喷 淋 水 喷 淋 水 喷/HF 制绒
碱洗槽 KOH
HF/HCl 清洗
OUTPUT
INPUT→HNO3/HF制绒→冲洗1→KOH腐蚀→冲洗2→HF/HCl清 洗→冲洗3→烘干→OUTPUT “一化一水”，硅片每经过一次化学品，都会经过一次水喷淋清 洗。
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酸碱制绒工艺
第一部分碱制绒作业规程
一碱制绒作业步骤
1、称重每次试制绒片需称重，计算硅片的减薄量，了解制绒液的反应情况。
2、预清洗
先精确称量氢氧化钠和清洗剂进行配液，加热，温度稳定在60℃左右，开始定时5min超声预清洗，取出时尽量使硅片表面附着的清洗剂滴回预清洗槽内。
每清洗900片需换液。
3、漂洗
漂洗时，片盒上下抖动。
根据实际情况，可以加超声，延长漂洗时间，多次漂洗，用热水漂洗，用有机溶剂如IPA漂洗等等。
确保漂洗干净。
4、制绒
配液，制绒液控制在80~83℃范围内，搅拌均匀后定时25min制绒。
制绒过程中的影响因素：
①碱液浓度、异丙醇浓度；
②溶液温度、制绒时间长短；
③槽体密封程度、IPA挥发程度；
④制绒槽内硅酸钠的累积量。
5、漂洗
制绒完后，取出硅片，放入漂洗槽中漂洗，也将片盒上下抖动，确保漂洗干净。
6、酸洗及后道工序
7、制绒补液
经验补液量来补液：一般每盒25片单晶（125×125）硅片，补氢氧化钠40克，补异丙醇300毫克。
三绒面分析
第二部分酸制绒多晶操作工艺
一概述
太阳能电池片的生产流程：一次清洗→扩散→刻蚀→二次清洗→PECVD→丝网印刷→烧结→测试分选→检验入库
二一次清洗（扩散前清洗）
1、一次清洗的目的：a. 去除切割硅片时硅片表面产生的损伤层，清除硅片表面的油类分子及金属杂质。
b.对硅片表面进行织构化处理，降低硅片表面对光的反射率。
2、绒面的作用及其陷光机理：
作用：减少光的反射率，提高短路电流（Isc），最终提高电池的光电转换效率。
解释机理：当光入射到一定角度的斜面或粗糙的表面，光会反射到另一角度的斜面，形成二次或者多次吸收，从而增加吸收率。
3、一次清洗工艺流程：酸制绒→漂洗→碱洗→漂洗→HF→漂洗、溢流→酸洗→漂洗、溢流→喷淋
4、一次清洗中各反应原理：
制绒槽：HF-HNO3溶液，去除表面油污、切割损伤层以及制备绒面；反应如下：3Si + 18HF + 4HNO3→3H2SiF6 + 8H2O + 4NO↑
碱洗槽：NaOH溶液，主要中和残留在硅片表面的酸，同时发生下列化学反应：Si+2NaOH+H2O = Na2SiO3+2H2↑
酸洗槽：HF去除硅片在清洗过程中形成的很薄的SiO2层，反应如下：
SiO2+6HF = H2[SiF6]+2H2O
HCL,HF同一些金属离子络合，使金属离子脱离硅片表面。
三二次清洗（去磷硅玻璃清洗）
1、二次清洗的目的：在形成PN结的扩散过程中，在硅片表面生长了一层一定厚
度的磷硅玻璃，磷硅玻璃不导电，为了形成良好的欧姆接触，减少光的反射，在沉积减反射膜之前，必须把磷硅玻璃腐蚀掉。
2、二次清洗工艺流程：插片→HF→漂洗、溢流→喷淋
3、二次清洗腐蚀原理：
扩散中磷硅玻璃的形成：
4 POCl3 + 3 O2 = 2 P2O
5 +
6 Cl2
在较高的温度的时候，P2O5作为磷源与Si发生了如下反应：
2 P2O5 +5 Si = 5 SiO2 + 4 P
去除SiO2
SiO2+6HF = H2[SiF6]+2H2O
所以去磷硅玻璃清洗实质上就是去除硅片表面的SiO2。
四操作注意事项
1、正确使用劳保用品，防患于未然。
2、配液及补液时控制溶液倒出的速度。
3、搅拌制绒槽里溶液时用力均匀。
4、叉子和片盒要有一定的角度。
5、碱洗时轻微振动，有助于气泡释放。
6、过完NaOH和HF后表面疏水时，表明已合格。
7、取一定体积的液体时，要平视量杯的刻度。
一化学品知识
在正常生产过程中清洗主要用到的化学品有两类：一类是酸，包括HF、HCL、HNO3等；另一类是碱，主要是NaOH。
HF、HCL、HNO3 都具有强腐蚀性、强刺激性、可致人体灼伤。
操作时注意先加水后加酸。
通常我们在操作过程中有时发现皮肤上沾到了一些不明的液体都会无所谓，以为是水就不做任何处理。
其实我们所用的酸大多都是已经稀释过的，配液过程中也是要加入一定比例水再稀释的，因此刚沾到皮肤上的时候可能没有什么感觉，但是其实已经灼伤皮肤了，在几小时以后才发现情况更严重，此时已经错过最佳就医时机。
NaOH是强碱，具有强腐蚀性、强刺激性、可致人体灼伤。
与酸中和反应放热。