晶体硅太阳能电池刻蚀工序工艺详解
晶体硅太阳能电池刻蚀工序工艺
CF4：无色无臭毒性气体。不燃,若遇高热,容器内压增大,有开裂和爆炸的危险。吸入后可引起头痛、恶心呕吐、快速窒息等。
HF：无色透明至淡黄色冒烟的液体,有刺激性气味,具有弱酸性。腐蚀性强,对牙、骨损害较严重,对皮肤有强烈的腐蚀性作用。
HCL：无色透明液体,为一种强酸,具有挥发性。眼和皮肤接触可致灼伤,长期接触可引起鼻炎、皮肤损害等。
抽气
进气
辉光
抽气
清洗
抽气
充气
60
120
600
30
20
50
60
首先,母体分子CF4在高能量的电子的碰撞作用下分解成多种中性基团或离子。 其次,这些活性粒子由于扩散或者在电场作用下到达SiO2表面,并在表面上发生化学反应 掺入O2,提高刻蚀速率 。
干法刻蚀工艺过程：
2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品
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晶体硅太阳能电池刻蚀工序工艺
目录
1、刻蚀的作用及方法； 2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品； 3、主要检测项目及标准； 4、常见问题及解决方法； 5、未来工艺的发展方向；
1、刻蚀的作用及方法
太阳电池生产流程：
清洗制绒
温度
常温
4℃
常温
20℃
常温
常温
常温
湿法刻蚀影响因素：带速、温度、槽液内各药液浓度、外围抽风、液面高度等。
2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品
KUTLLER刻蚀设备特点： 先去PSG,后刻蚀。此种方法优点是避免了先刻蚀由于毛细作用,导致PECVD后出现白边。缺点是由于气相腐蚀的原因,在刻蚀后方阻会上升。
晶体硅太阳电池中的氮化硅的刻蚀方法及应用
晶体硅太阳电池中的氮化硅的刻蚀方法及应用晶体硅太阳电池是目前应用最广泛的太阳能电池之一，而氮化硅作为一种优质的抗反射涂层材料，在晶体硅太阳电池的制造过程中起着重要的作用。
本文将介绍氮化硅的刻蚀方法以及其在晶体硅太阳电池中的应用。
我们来了解一下氮化硅。
氮化硅（SiNx）是一种由硅和氮元素组成的化合物。
由于其具有高折射率和较低的表面粗糙度，氮化硅被广泛应用于光学和电子领域。
在晶体硅太阳电池中，氮化硅主要用于减少光的反射，提高太阳能的吸收效率。
氮化硅的刻蚀方法有很多种，其中最常用的是化学气相刻蚀（CVD）和物理气相刻蚀（PECVD）。
化学气相刻蚀是通过在气相中加热氮化硅前体气体，使其分解并沉积在晶体硅表面上。
而物理气相刻蚀则是利用高能粒子轰击氮化硅，使其从晶体硅表面脱落。
在晶体硅太阳电池的制造过程中，氮化硅主要应用于两个方面。
首先是作为抗反射涂层，能够减少太阳能的反射损失，提高光的吸收效率。
其次是作为隔离层，能够防止电子和空穴之间的重新组合，提高电池的效率和稳定性。
在抗反射涂层方面，氮化硅能够降低晶体硅表面的反射率，提高光的吸收效率。
通过控制氮化硅的厚度和折射率，可以实现对特定波长范围内光的最小反射。
这样一来，太阳能光线能够更好地穿透氮化硅层，达到晶体硅表面，从而增加光的吸收量。
在隔离层方面，氮化硅能够阻止电子和空穴之间的重新组合，减少电池中的能量损失。
在晶体硅太阳电池中，光线击中晶体硅表面后会产生电子和空穴。
如果电子和空穴能够迅速重新组合，那么电池的效率就会降低。
而氮化硅隔离层的引入可以有效延长电子和空穴的寿命，降低它们之间的重新组合速率，从而提高电池的效率和稳定性。
除了在晶体硅太阳电池中的应用，氮化硅还广泛应用于其他领域。
例如，在光学器件中，氮化硅可以用作抗反射涂层、光波导层和光学滤波器。
在电子器件中，氮化硅可以用作绝缘层、通孔填充材料和表面保护层。
此外，氮化硅还具有良好的化学稳定性和机械强度，因此也可以用作防腐蚀涂层和耐磨涂层。
光伏电池---硅片的刻蚀
边缘刻蚀原理反应方程式： 3Si + 4HNO3+18HF =3H2 [SiF6] + 4NO2 ↑ + 8H2O
6
LOREM IPSUM DOLOR
2.2 去PSG原理：
SiO2+4HF=SiF4+2H2O SiF4+2HF=H2[SiF6] SiO2+ 6HF=H2[SiF6]+2H2O 去PSG工序检验方法： 当硅片从HF槽出来时，观察其表面是否脱水，如果脱水， 则表明磷硅玻璃已去除干净；如果表面还沾有水珠，则表明源自 完成安排的其他工作
工程师：
关注当天的效率、碎片率、良品率等参数、化学品用量，对于出现的外观不良、漏电或是 效率低下等异常，及时联系其余工序的工程师进行排查。
确定工艺方案与工艺控制参数（腐蚀量、刻蚀线宽），药液使用寿命以及设备维护周期， 上报主管工程师。 对于日常工作中，根据需要，与其他职能部门（如设备、生产等部门）进行沟通，共同寻 找解决问题的方案。 对于助理工程师汇报的异常情况，视情况到场解决或是电话给出解决方案，若不能解决的， 及时通知工艺主管。 定期进行刻蚀参数优化实验或是安排刻蚀异常时的排查实验，根据实验结果提出改进措施。 负责编写刻蚀工段的工艺文件、作业指导书，并组织相关人员进行学习。
作为工艺人员在生产过程中，如果发现机器碎片，
一方面应该提醒产线员工注意放片规范，减少叠片和歪 片；另一方面，应巡查上述主要地方，及时找到并清理 在设备中残留的碎片，杜绝更多碎片的产生。
4.4 吹不干 调整吹干气体流量，无效果，通知设备。
当班过程中，检查生产人员的无尘服穿戴、
上下片操作手法以及工艺卫生状况是否符合要求，
晶硅太阳能电池制造工艺-工艺流程以及工序简介
2）、工序简介
目前硅太阳能电池制造工序主要有：
制绒清洗工序 扩散工序 PECVD工序 丝网印刷工序 烧结工序 Laser刻蚀工序 测试分选工序
1. 制绒清洗工序
(a).单晶制绒---捷佳创
目的与作用：
（1）去除单晶硅片表面的机械损伤层和氧 化层。
（2）为了提高单晶硅太阳能电池的光电转 换效率,根据单晶硅的各向异性的特性， 利用碱(KOH)与醇(IPA)的混合溶液在单 晶硅表面形成类似“金字塔”状的绒面, 有效增强硅片对入射太阳光的吸收,从而 提高光生电流密度。
1）、硅太阳能电池的制造工艺流程：
清洗制绒
扩散
周边刻蚀
印刷电极PECVD去磷玻璃烧结分选测试
检验入库
1.原料硅片清洗制绒 12.测试分选
11.激光 10.烧 结 9.丝网印刷正电极 8.烘 干
2.高温扩散（液态扩散） 3.去磷硅玻璃（去PSG） 4.沉积减反射膜（PECVD）
5.丝网印刷背电极 6.烘 干
去除磷硅玻璃的目的、作用：
1. 磷硅玻璃的厚度在扩散中工艺难控制，且其工艺窗口太小，不稳 定。
2. 磷硅玻璃的折射率在1.5左右，比氮化硅折射率（2.07左右）小， 若磷硅玻璃较厚会降低减反射效果。
3. 磷硅玻璃中含有高浓度的磷杂质，会增加少子表面复合，使电池 效率下降。
2. 扩散（POCl3液态扩散）
(b). 多晶制绒---RENA InTex
3Si 2HNO3 18HF 3H2SiF6 0.45NO 1.35NO2 0.1N2O 4.25H2 2.75H2O
目的与作用：
（1）去除单晶硅片表面的机械损 伤层和氧化层。
（2）有效增加硅片对入射太阳光 的吸收,从而提高光生电流密度，提高 单晶硅太阳能电池的光电转换效率。
太阳能电池刻蚀
2、湿法刻蚀原理
通过化学反应，由滚轮的携带药液在硅片非绒面刻蚀，经过一次硅片180 ° 的旋转从而形成一个刻痕，将所处位置的PN结刻断，以达到正面与背面绝缘 的目的，同时进行选择性的刻蚀将扩散深的PN结变成一定深度的浅PN结，最 后经过HF酸槽去除扩散工序产生的磷硅玻璃层。
大致的腐蚀机制是HNO3氧化生成SiO2，HF再去除SiO2。下面为化学反应式：
PSG的影响
1、磷硅玻璃的存在使得硅片在空气中表面容易受潮，导致 电流的降低和功率的衰减。
2、死层的存在大大增加了发射区电子的复合，会导致少子 寿命的降低，进而降低了Voc和Isc。
（二）刻蚀的制作方法：
目前晶体硅太阳能电池一般采用干法和湿法两种刻蚀方法。
1、干法刻蚀原理
干法刻蚀是采用高频辉光放电反应，使反应气体激活成活性粒子，如原子或 游离基，这些活性粒子扩散到需刻蚀的部位，在那里与被刻蚀材料进行反应， 形成挥发性生成物而被去除。它的优势在于快速的刻蚀速率同时可获得良好 的物理形貌（这是各向同性反应）。
去PSG顾名思义就是去除扩散工 序产生的磷硅玻璃层。反映方程 式如下：
SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O
印
烧
刷
结
N型
电 池
组件生产线
P型 扩散后硅片P的分布
什么是PSG
意为含有P、P2O5的二氧化硅，由于在扩散过程中干氧 的通入，在硅片表面形成一层二氧化硅，在高温下POCL3与 O2形成P2O5后，部分P原子进入Si取代部分晶格上的Si原子 形成N型层，部分则留在了SiO2中形成PSG
DIwater
HF DIwater
去PSG、 疏水
烘干 硅片
常温 25℃、 常温 38℃ 22℃
硅太阳能电池制造工艺流程图
硅太阳能电池制造工艺流程图1、硅片切割，材料准备：工业制作硅电池所用的单晶硅材料，一般采用坩锅直拉法制的太阳级单晶硅棒，原始的形状为圆柱形，然后切割成方形硅片（或多晶方形硅片），硅片的边长一般为10~15cm，厚度约200~350um，电阻率约1Ω.cm的p型（掺硼）。
2、去除损伤层：硅片在切割过程会产生大量的表面缺陷，这就会产生两个问题，首先表面的质量较差，另外这些表面缺陷会在电池制造过程中导致碎片增多。
因此要将切割损伤层去除，一般采用碱或酸腐蚀，腐蚀的厚度约10um。
3、制绒：制绒，就是把相对光滑的原材料硅片的表面通过酸或碱腐蚀，使其凸凹不平，变得粗糙，形成漫反射，减少直射到硅片表面的太阳能的损失。
对于单晶硅来说一般采用NaOH 加醇的方法腐蚀，利用单晶硅的各向异性腐蚀，在表面形成无数的金字塔结构，碱液的温度约80度，浓度约1~2%，腐蚀时间约15分钟。
对于多晶来说，一般采用酸法腐蚀。
4、扩散制结：扩散的目的在于形成PN结。
普遍采用磷做n型掺杂。
由于固态扩散需要很高的温度，因此在扩散前硅片表面的洁净非常重要，要求硅片在制绒后要进行清洗，即用酸来中和硅片表面的碱残留和金属杂质。
5、边缘刻蚀、清洗：扩散过程中，在硅片的周边表面也形成了扩散层。
周边扩散层使电池的上下电极形成短路环，必须将它除去。
周边上存在任何微小的局部短路都会使电池并联电阻下降，以至成为废品。
目前，工业化生产用等离子干法腐蚀，在辉光放电条件下通过氟和氧交替对硅作用，去除含有扩散层的周边。
扩散后清洗的目的是去除扩散过程中形成的磷硅玻璃。
6、沉积减反射层：沉积减反射层的目的在于减少表面反射，增加折射率。
广泛使用PECVD淀积SiN ,由于PECVD淀积SiN时,不光是生长SiN作为减反射膜,同时生成了大量的原子氢,这些氢原子能对多晶硅片具有表面钝化和体钝化的双重作用,可用于大批量生产。
7、丝网印刷上下电极：电极的制备是太阳电池制备过程中一个至关重要的步骤，它不仅决定了发射区的结构，而且也决定了电池的串联电阻和电池表面被金属覆盖的面积。
项目一 晶体硅太阳电池制造工艺
（6）绒面形成最终取决于两个因素： 腐蚀速率
及各向异性。
三、单晶硅片的制绒
（四）影响单晶制绒的因素
2、腐蚀速率快慢影响因子 （1）腐蚀液流至被腐蚀物表面的移动速率； （2）腐蚀液与被腐蚀物表面产生化学反应的反应 速率；
四、扩散制结工艺过程
2、饱和
每班生产前，需对石英管进行饱和。炉温 升至设定温度时，以设定流量通小N2（携源） 和O2，使石英管饱和。20分钟后，关闭小N2和 O2。初次扩散前或停产一段时间以后恢复生产
时，需使石英管在950oC通源饱和1小时以上。
四、扩散制结工艺过程
3、装片
戴好防护口罩和干
净的塑料手套，将清洗甩 干的硅片从传递窗口取出， 放在洁净台上。用吸笔依 次将硅片从硅片盒中取出，
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O （易挥发的四氟化硅气体 ） SiF4+2HF=H2SiF6（可溶、易挥发）
四、多晶硅片的制绒
（三）多晶制绒的工艺流程
2、四号碱洗槽 酸腐蚀易在多晶硅表面形成一层彩色均匀的 多孔硅膜。这个多孔硅膜具有极低的反射系数， 但是，它不利于P-N结的形成和印刷电极，利用
关源，退舟
石英管
硅片
排气口 电炉
卸片
三氯氧磷
送片
N2 O2
方块电阻测量
扩散炉的简易结构
四、扩散制结工艺过程
1、清洗 所做清洗用的化学品为C2H2Cl3 ，熟称TCA，初次
扩散前，扩散炉石英管首先连接TCA装置，当炉温
升至设定温度，以设定流量通TCA60分钟清洗石英 管。清洗开始时，先开O2，再开TCA；清洗结束后， 先关TCA，再关O2。清洗结束后，将石英管连接扩 散源瓶，待扩散
晶硅太阳能电池制造工艺流程及工序简介
ser刻蚀工序
❖ Laser刻蚀的目ห้องสมุดไป่ตู้、作用： 用激光切出绝缘沟道，可以使电池短路，减少电流泄漏。
硅片经Laser刻蚀后的示意图
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7. 测试分选工序
❖ 主要是测量电池片的短路电流（JSC）、开路电压（VOC）、 填充因子（FF），经计算得出电池的光电转换效率（η） 。
❖ 根据电池的光电转换效率（η）对电池片进行分类。
2PO 5Si 5SiO 4P
25
2
这样就在硅片表面形成一层含有磷元素的SiO2，称之为磷硅玻璃。
去除磷硅玻璃的目的、作用：
1. 磷硅玻璃的厚度在扩散中工艺难控制，且其工艺窗口太小，不稳 定。
2. 磷硅玻璃的折射率在1.5左右，比氮化硅折射率（2.07左右）小， 若磷硅玻璃较厚会降低减反射效果。
3. 磷硅玻璃中含有高浓度的磷杂质，会增加少子表面复合，使电池 效率下降。
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2. 扩散（POCl3液态扩散）
❖ 扩散的目的：制造太阳能电池的PN结。
❖ PN结是太阳能电池的“心脏” 。 ❖ 制造PN结，实质上就是想办法使受主杂质在半导体晶体内的一个
区域中占优势（P型），而使施主杂质在半导体内的另外一个区域 中占优势（N型），这样就在一块完整的半导体晶体中实现了P型 和N型半导体的接触。
2
单晶硅太阳电池
3
多晶硅太阳电池
4
非晶硅太阳电池
5
2. 硅太阳电池的制造工艺流程
❖ 下面我们就硅太阳电池的制造工艺流程以及各工序进行简 单的介绍。
❖ 晶体硅太阳能电池制造的常规工艺流程主要包括：硅片清 洗、绒面制备、扩散制结、（等离子周边刻蚀）、去 PSG(磷硅玻璃) 、PECVD 减反射膜制备、电极(背面电极、 铝背场和正电极) 印刷及烘干、烧结、Laser和分选测试等。 同时,在各工序之间还有检测项目,主要有抽样检测制绒效果、 抽样 测方块电阻、抽样测氮化硅减反射膜厚度和折射率等 项目。
晶体硅太阳能电池的制造工艺流程
提高太阳能电池的转换效率和降低成本是太阳能电池技术发展的主流。
晶体硅太阳能电池的制造工艺流程说明如下：
（1）切片：采用多线切割，将硅棒切割成正方形的硅片。
（2）清洗:用常规的硅片清洗方法清洗,然后用酸(或碱）溶液将硅片表面切割损伤层除去30－50um。
（3）制备绒面：用碱溶液对硅片进行各向异性腐蚀在硅片表面制备绒面。
（4）磷扩散：采用涂布源（或液态源，或固态氮化磷片状源）进行扩散，制成PN＋结，结深一般为0。
3－0。
5um。
(5）周边刻蚀：扩散时在硅片周边表面形成的扩散层，会使电池上下电极短路,用掩蔽湿法腐蚀或等离子干法腐蚀去除周边扩散层。
（6）去除背面PN＋结.常用湿法腐蚀或磨片法除去背面PN＋结.
（7）制作上下电极：用真空蒸镀、化学镀镍或铝浆印刷烧结等工艺。
先制作下电极，然后制作上电极。
铝浆印刷是大量采用的工艺方法.
（8）制作减反射膜:为了减少入反射损失，要在硅片表面上覆盖一层减反射膜.制作减反射膜的材料有MgF2 ，SiO2 ,Al2O3，SiO ，Si3N4 ,TiO2 ，Ta2O5等。
工艺方法可用真空镀膜法、离子镀膜法，溅射法、印刷法、PECVD法或喷涂法等。
(9）烧结：将电池芯片烧结于镍或铜的底板上。
(10）测试分档:按规定参数规范，测试分类。
由此可见，太阳能电池芯片的制造采用的工艺方法与半导体器件基本相同，生产的工艺设备也基本相同，但工艺加工精度远低于集成电路芯片的制造要求,这为太阳能电池的规模生产提供了有利条件。
晶体硅太阳电池中的氮化硅的刻蚀方法及应用
晶体硅太阳电池中的氮化硅的刻蚀方法及应用
氮化硅是一种广泛应用于晶体硅太阳电池中的材料，常用于制备太阳电池的反射层和抗反射层。
氮化硅可以通过湿法和干法两种方式进行刻蚀。
湿法刻蚀是使用一种含有氢氟酸的溶液与氮化硅表面发生反应，溶解掉部分氮化硅材料。
湿法刻蚀的优点是刻蚀速度较快，可控性较好，且不会对硅基底材料造成损伤。
但是湿法刻蚀需要处理腐蚀性溶液，操作相对危险，且对环境的影响较大。
干法刻蚀是在真空或气氛控制下，使用一种高能量的离子束轰击氮化硅表面，将表面的氮化硅物质剥离掉。
干法刻蚀的优点是刻蚀过程中没有液体溶液的参与，操作相对安全，且对环境的影响较小。
但干法刻蚀的缺点是刻蚀速度较慢，且需要较高的设备成本。
氮化硅的应用主要集中在晶体硅太阳电池中的反射层和抗反射层。
在反射层中，氮化硅可以提供较高的反射率，使太阳能光线得到更好的反射，提高光电转换效率。
在抗反射层中，氮化硅可以减少表面的光反射，提高光的吸收率，进一步提高光电转换效率。
此外，氮化硅还可以用于制备其他太阳电池组件的材料，如背表面场层等。
太阳能电池片生产流程解析
太阳能电池片生产流程解析一、概念太阳能电池：就是将太阳能转化为电能的半导体器件。
二、工艺流程太阳能电池工艺流程：清洗制绒→扩散→刻蚀→去PSG→ PECVD→丝网印刷→烧结→测试分档→分选→包装（一）、制绒和清洗硅片表面处理的目的：去除硅片表面的机械损伤层，清除表面油污和金属杂质，形成起伏不平的绒面，增加硅片对太阳光的吸收效率。
绒面腐蚀原理：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角锥体密布的表面形貌，就称为表面织构化。
角锥体四面全是由〈111〉面包围形成，反应式为：Si+2NaOH+H2O →NaSiO3+2H2↑制备绒面的目的：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。
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。
影响绒面质量的关键因素：1.NaOH浓度 2.异丙醇浓度 3.制绒槽内硅酸钠的累计量 4. 制绒腐蚀的温度 5.制绒腐蚀时间的长短 6.槽体密封程度7.异丙醇的挥发程度化学清洗原理HF去除硅片表面氧化层：SiO2 + 6HF → H2[SiF6] + 2H2OHCl去除硅片表面金属杂质：盐酸具有酸和络合剂的双重作用，氯离子能与Pt2+、Au3+、 Ag+、Cu+、Cd2+、Hg2+等金属离子形成可溶于水的络合物。
★注意事项NaOH、HCl、HF都是强腐蚀性的化学药品，其固体颗粒、溶液、蒸汽会伤害到人的皮肤、眼睛、呼吸道，所以操作人员要按照规定穿戴防护服、防护面具、防护眼镜、长袖胶皮手套。
一旦有化学试剂伤害了员工的身体，马上用纯水冲洗30分钟，送医院就医。
（二）、扩散太阳电池制造的核心工序——PN结（太阳电池的心脏）扩散的目的：形成PN结太阳能电池磷扩散方法1.三氯氧磷（POCl3）液态源扩散2.喷涂磷酸水溶液后链式扩散3.丝网印刷磷浆料后链式扩散，现大多采用的是第一种方法。
太阳能电池关键工艺流程介绍
太阳能电池关键工艺流程介绍摘要太阳能电池作为一种可再生能源的重要组成部分，其工艺流程对于太阳能电池的性能和效率有着重要的影响。
本文将介绍太阳能电池制造过程中的关键工艺流程，并对其进行详细解析。
1. 晶体硅材料的准备太阳能电池通常采用晶体硅材料制备，因为晶体硅具有良好的光电转换性能。
首先，从硅矿石中提取硅，经过一系列的化学处理和纯化过程，得到高纯度的晶体硅材料。
纯度高的晶体硅材料能够提高太阳能电池的效率和稳定性。
2. 晶体硅材料的切割和抛光将准备好的晶体硅材料切割成薄片，通常厚度在200-300微米之间。
切割后的硅片表面不平整，需要进行抛光处理，以提高表面的平整度和光反射率。
抛光过程通常采用化学机械抛光方法，利用化学溶液和机械力将硅片表面的不均匀性去除。
3. 晶体硅片的清洗切割和抛光后的晶体硅片表面可能会残留有油脂、灰尘等杂质，需要进行清洗。
清洗过程通常包括浸泡在有机溶剂中去除油脂、用酸碱溶液去除残留的化学物质，并用超纯水进行最后的冲洗。
4. 晶体硅片表面的蚀刻为了增加晶体硅片表面的光吸收能力，需要对其进行一定程度的蚀刻处理。
蚀刻过程中，使用酸溶液对晶体硅片表面进行处理，以形成微小的刺激结构，增加光的散射和吸收。
蚀刻过程的条件和时间需要精确控制，以确保形成的表面结构符合设计要求。
5. 制备p-n结的过程太阳能电池通常采用p-n结的结构，以实现光电转换的过程。
制备p-n结的关键是向晶体硅片表面引入杂质，形成n型和p型区域。
这一过程通常称为掺杂。
n型区域通常掺入磷或砷等杂质，而p型区域通常掺入硼或铝等杂质。
6. 金属电极的沉积制备完p-n结后，需要在晶体硅片的两侧分别沉积金属电极，以收集光电转换过程中产生的电子。
金属电极的沉积通常采用真空蒸镀或电镀等方法，将铝、银等材料沉积在晶体硅片表面。
7. 表面涂层为了减少光的反射和提高光吸收率，太阳能电池的表面通常会涂覆一层抗反射膜。
这一层膜能够减少光的反射，增加光的穿透深度，并提高光的吸收效率。
晶体硅太阳能电池刻蚀工艺培训
刻蚀工艺培训
等离子刻蚀常见工艺问题
4.异常现象：刻饰边缘有小缺口，刻饰不均匀。 分析原因：由入射和反射功率不匹配引起的辉光功率不
稳定。
解决办法：该问题通常可通过两个调谐旋钮和功率旋钮
刻蚀工艺培训
➢ 湿法刻蚀优点： 1.避免使用有毒气体CF4。 2.背面更平整，背面反射率优于干刻，能更有效的利用长 波增加Isc。背场更均匀，减少了背面复合，从而提高太 阳能电池的Voc。
刻蚀工艺培训
刻蚀工艺参数
配槽
槽体及换 液周期
HF
2#（1天） 48L(24L/次
300L
*2次)
3#（14天） 30.4L(15.2
清洗
20℃ 常温
刻蚀工艺培训
➢ 湿法刻蚀影响因素：
带速、温度、槽体内各药液浓度、外围抽风、液面高度等。
➢ 检测工艺点： 1.方阻提升升在范围之内 2.减重在范围之内 3.3#槽药液浸入边缘在范围之内 4.片子是否吹干，表面状况是否良好
刻蚀工艺培训
➢ KUTLLER刻蚀设备特点： 先去PSG，后刻蚀。此种方法优点是避免了先刻蚀由于毛 细作用，导致PECVD后出现白边。缺点是由于气相腐蚀的 原因，在刻蚀后方阻会上升。
● 去PSG的原理：
SiO 2 6HF H2SiF6 2H2O
刻蚀工艺培训
去PSG的目的
去PSG 的目的
磷硅玻璃使硅片在空气中容易受潮， 导致电流的降低和功率的衰减
死层的存在大大增加了发射区电子 的复合，会导致少子寿命的降低
磷硅玻璃的存在使得PECVD后 产生色差
晶体硅太阳能电池生产工艺流程图
晶体硅太阳能电池生产工艺流程图电池片工艺流程说明:(1）清洗、制绒：首先用化学碱（或酸)腐蚀硅片，以去除硅片表面机械损伤层，并进行硅片表面织构化，形成金字塔结构的绒面从而减少光反射。
现在常用的硅片的厚度在180μm 左右.去除硅片表面损伤层是太阳能电池制造的第一道常规工序。
（2）甩干：清洗后的硅片使用离心甩干机进行甩干。
(3）扩散、刻蚀：多数厂家都选用P型硅片来制作太阳能电池，一般用POCl3液态源作为扩散源。
扩散设备可用横向石英管或链式扩散炉,进行磷扩散形成P—N结。
扩散的最高温度可达到850-900℃。
这种方法制出的PN结均匀性好，方块电阻的不均匀性小于10％，少子寿命大于10 微秒.扩散过程遵从如下反应式：4POCl3＋3O2（过量）→ 2P2O5＋2Cl2（气）2P2O5＋5Si → 5SiO2+ 4P 腐蚀磷硅玻璃和等离子刻蚀边缘电流通路，用化学方法除去扩散生成的副产物。
SiO2 与HF生成可溶于水的SiF62-,从而使硅表面的磷硅玻璃(掺P2O5的SiO2）溶解，化学反应为：SiO2＋6HF → H2（SiF6）＋2H2O（4）减反射膜沉积:采用等离子体增强型化学气相沉积（PECVD: Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 技术在电池表面沉积一层氮化硅减反射膜，不仅可以减少光的反射，而且由于在制备SiNx 减反射膜过程中有大量的氢原子进入，因此也起到了很好的表面钝化和体钝化的效果.这是因为对于具有大量晶界的多晶硅材料而言,晶界的悬挂键被饱和，降低了复合中心的原因。
由于表面钝化和体钝化作用明显，就可以降低对制作太阳能电池材料的要求。
由于增强了对光的吸收，氢原子对太阳能电池起到很好的表面和体内钝化作用，从而提高了电池的短路电流和开路电压。
（5）印刷、烧结：为了从电池上获取电流，一般在电池的正、背两面制作电极。
正面栅网电极的形式和厚度要求一方面要有高的透过率，另一方面要保证栅网电极有一个尽可能低的接触电阻。
陈哲艮 晶体硅太阳电池制造工艺原理
陈哲艮晶体硅太阳电池制造工艺原理陈哲艮晶体硅太阳电池制造工艺原理太阳能是一种清洁、可再生的能源，太阳电池作为太阳能转化为电能的关键设备，具有广阔的应用前景。
陈哲艮晶体硅太阳电池制造工艺是一种常见的太阳电池制造工艺，下面将对其原理进行详细介绍。
1. 晶体硅太阳电池的基本原理晶体硅太阳电池是利用光生电效应将太阳能转化为电能的装置。
其基本原理是当光照射到晶体硅表面时，光子会激发硅中的电子，使其跃迁到导带中，形成电子-空穴对。
通过引入P-N结构，形成电场，使电子和空穴分别向N区和P区移动，从而产生电流。
这样，光能就被转化为电能，实现太阳能的利用。
2. 制备硅晶体制造晶体硅太阳电池的第一步是制备硅晶体。
硅晶体是太阳电池的基材，其纯度和晶格结构对太阳电池的性能有重要影响。
制备硅晶体的方法主要有单晶法和多晶法。
单晶法通过将硅熔体缓慢冷却，使硅原子有序排列，形成单晶硅。
多晶法则通过快速冷却，使硅原子无序排列，形成多晶硅。
单晶硅具有较高的纯度和晶格完整性，但制备成本高；多晶硅则成本较低，但性能稍逊于单晶硅。
3. 制备P-N结构晶体硅太阳电池中的P-N结构是关键组成部分。
P-N结构的制备主要通过掺杂。
掺杂是在硅晶体中引入杂质，改变硅的导电性质。
在P区添加三价元素，如硼，形成P型硅；在N区添加五价元素，如磷，形成N型硅。
P型硅和N型硅之间形成P-N结构，形成内建电场。
4. 制备电极晶体硅太阳电池的电极是导电性能良好的材料，常用的材料有金属铝和银。
电极的制备通常通过物理气相沉积或化学气相沉积等方法进行。
电极的主要作用是收集从P区和N区流出的电流，并将其引出。
5. 表面处理晶体硅太阳电池的表面处理对提高光吸收能力和光电转化效率非常重要。
常见的表面处理方法有刻蚀法和染色法。
刻蚀法通过化学反应去除硅表面的氧化层，增加光的吸收。
染色法则是在硅表面涂覆一层染料，增强光的吸收。
6. 导电膜的制备导电膜是晶体硅太阳电池的关键组成部分，用于收集光生电子和空穴并将其引出。
太阳能电池制造工艺工艺流程以及工序介绍
(c). 去磷硅玻璃---PSG 在扩散过程中发生如下反应：
4 P C l 5 O 2 P O 6 C l POCl3分解产生的P2O5淀积在硅片表面， P2O5与Si反应生成SiO2和磷原子：
32
25
2
这样就在硅片表面形成一层含有磷元素的SiO2，称之为磷硅玻璃。 去除磷硅玻璃的目的、作用：
太阳能电池制造工艺 ——工艺流程以与工序简介
硅太阳能电池的结构与其工作原理： 磷扩散层
1.前言
其主要是利用硅半导体p-n结的光生伏打效应。 即当太阳光照射p-n结时，便产生了电子-空穴对， 并在内建电场的作用下，电子驱向n型区，空穴 驱向p型区，从而使n区有过剩的电子，p区有过 剩的空穴，于是在p-n结的附近形成了与内建电 场方向相反的光生电场。在n区与p区间产生了电 动势。当接通外电路时便有了电流输出。
(b). 多晶制绒---RENA InTex
3 S 目i 的 与2 作H 用N ：O 3 1 8 H F 3 H 2 S i F 6 0 . 4 5 N O 1 . 3 5 N O 2 0 . 1 N 2 O 4 . 2 5 H 2 2 . 7 5 H 2 O
（1）去除单晶硅片表面的机械损伤层和氧化层。 （2）有效增加硅片对入射太阳光的吸收,从而提高光生电流 密度，提高单晶硅太阳能电池的光电转换效率。
1）、硅太阳能电池的制造工艺流程：
捷佳创单晶制绒
扩 散 工 序
RENA多晶制绒 制绒清洗工序
丝
网
印
工 序
刷 工 序Laser P源自CVD烧 结工工
序
序
测 试 分 选 工 序
去除磷硅玻璃PSG
成品硅太阳能电池
1.原料硅片清洗制绒 12.测试分选
晶体硅太阳能电池片的生产流程
一、基本概念1、制绒制绒，是指处理硅片的一种工艺方法，利用硅的各向异性腐蚀特性，使用腐蚀液在硅片表面刻出类似于金字塔或者是蜂窝状的结构。
制绒按硅原料的不同可分为单晶制绒与多晶制绒，按腐蚀液的酸碱性可分为酸制绒与碱制绒。
2、掺杂掺杂就是使杂质进入晶片内部，并在晶片中的某区域以一定浓度分布，从而改变器件的电学性能，掺入的杂质可以是IIIA族和VA族的元素。
利用掺杂技术，可以制作PN结、欧姆接触区以及电阻等各种器件。
常用的掺杂技术有扩散和离子注入两种。
3、PN结采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体（通常是硅或锗）基片上，在它们的交界面就形成空间电荷区，又称PN结。
PN结具有单向导电性。
4、等离子体刻蚀等离子体刻蚀（也称干法刻蚀）是集成电路制造中的关键工艺之一，其目的是完整地将掩膜图形复制到硅片表面，其范围涵盖前端CMOS栅级（Gate）大小的控制，以及后端金属铝的刻蚀及Via和Trench的刻蚀。
刻蚀的工艺水平直接影响最终产品质量及生产技术的先进性。
5、PSGPSG（Phospho Silicate Glass）是磷硅玻璃的意思，在太阳能电池片的扩散工艺后，硅片表面会形成一层PSG，必须去除。
6、PECVDPECVD:（Plasma Enhance Chemical Vapour Deposition ）等离子增强化学气象沉积,等离子体是由于物质分子热运动加剧，相互间的碰撞就会使气体分子产生电离，这样物质就会变成自由运动并由相互作用的正离子、电子和中性粒子组成的混合物。
二、晶体硅太阳能电池片的生产工艺与设备生产电池片的工艺比较复杂，一般要经过硅片检测、表面制绒、扩散制PN结、刻蚀、镀减反射膜、金属化、和测试分选包装等主要步骤。
下面依序介绍晶体硅太阳能电池片生产的各项工艺与设备。
1、硅片检测硅片是太阳能电池片的载体，硅片质量的好坏直接决定了太阳能电池片转换效率的高低，因此需要对来料硅片进行检测。
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大致的腐蚀机制是HNO3氧 化生成SiO2，HF再去除SiO2。 右面为化学反应方程式：
水在张力作用下吸附在硅片 表面。
3Si+4HNO3 →3SiO2+4NO+2H2O SiO2+4HF→SiF4+2H2O SiF4 +2HF→H2SiF6
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Thanks ！
➢三探针检测原理：
▪ 利用探针与硅片表面形成整 流接触（如右图），通入交 流电，通过毫安表的偏转方 向判断硅片的PN型。
▪ 此法不适应于低阻的硅片， 因为低阻硅片与探针形成的 是欧姆接触。
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4、常见问题及解决方法
刻蚀方法
常见问题
原因
干法刻蚀
刻蚀不足 过刻
➢产能： 125mm*125mm硅片：2180片/小时 156mm*156mm硅片：1800片/小时
KUTTLER设备外观及软件操作界面
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2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品
➢槽体布局及工艺：
上片
操作方向，带速1.2m/min
上料位
去
PSG 槽
2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品
2.2湿法刻蚀设备
➢主要结构说明： 槽体根据功能不同分为入料段、湿法刻 蚀段、水洗段、碱洗段、水洗段、酸洗段、 溢流水洗段、吹干槽。所有槽体的功能控 制在操作电脑中完成。
➢产品特点： 有效减少化学药品使用量 高扩展性模块化制程线 拥有完善的过程监控系统和可视化操作 界面 优化流程，降低人员劳动强度 通过高可靠进程降低碎片率 自动补充耗料实现稳定过程控制
2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品
2.1干法刻蚀设备： ➢设备名称：MCP刻边机 ➢设备特点： 1.采用不锈钢材质做反应腔，解决了石 英体腔在使用过程中，频繁更换腔体带 来的消耗。 2.电极内置，克服了射频泄露、产生臭 氧的危害。 3.射频辐射低于国家职业辐射标准。 ➢生产能力：一小时 1200PCS
硅片生产线
电池生产线
电池
组件生产线
➢刻蚀作为太阳电池生产中的第三道工 序，其主要作用是去除扩散后硅片四 周的N型硅，防止漏电。
➢去PSG顾名思义，其作用是去掉扩 散前的磷硅玻璃。反应方程式如下：
SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O
扩散后硅片P的分布
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➢湿法刻蚀生产流程：
➢生产注意事项： 禁止裸手接触硅片； 上片时保持硅片间距40mm左右，扩散面朝上上片，禁止放反； 刻蚀边缘在1mm左右； 下片时注意硅片表面是否吹干； 刻蚀清洗完硅片要尽快镀膜，滞留时间不超过1h。
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2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品
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5、未来工艺的发展方向
1.刻蚀发展方向：去PSG工序将与干法刻蚀合为一道工序，干法刻蚀将逐 步被湿法刻蚀所取代。
2.湿法刻蚀最新设备：结合rena和kuttler设备的优点，既能避免黑边、方 阻也不上升。
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刻蚀时间过短、气量不足、射频功率过低 刻蚀时间过长、射频功率过高
方阻上升过大
酸液串槽 3#槽酸性气体浓度过高
湿法刻蚀
整体过刻、刻不通
液面高度过高或过低 气流不均匀
部分过刻或刻不通
液面不水平 滚轮不水平
气流不均匀
解决办法 相应调整刻蚀参数 相应调整刻蚀参数 加水稀释、重新配槽 检查、加大抽风 减小、增大泵浦功率 增大或减小抽风 调整抽风 调换滚轮 调节抽风
三探针
边缘PN型：显示P型
冷热探针、三探针
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四探 针测 试仪
电子天平
3、主要检测项目及标准
➢冷热探针检测原理：
▪ 热探针和N型半导体接触时，将传导电子流向温 度较低的区域，使得热探针处电子缺少，因而其 电势相对于同一材料上的室温触电而言将是正的。 同样道理，P型半导体热探针触点相对于室温触 点而言将是负的。
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3、主要检测项目及标准
刻蚀主要检测硅片的减薄量、上升的方阻、硅片边缘的PN型。
➢方阻上升： 所用仪器：四探针测试仪
方阻上升标准：方阻上升5个以内
➢减薄量： 所用仪器：电子天平
减薄量标准：多晶0.05-0.1克
➢硅片边缘的PN型： 所用仪器：冷热探针、
1、刻蚀的作用及方法
➢ 刻蚀制作方法：
目前，晶体硅太阳电池一般采用干法和湿法两种刻蚀方法。
1）干法刻蚀原理
干法刻蚀是采用高频辉光放电 反应，使反应气体激活成活性粒子， 如原子或游离基，这些活性粒子扩 散到需刻蚀的部位，在那里与被刻 蚀材料进行反应，形成挥发性生成 物而被去除。它的优势在于快速的 刻蚀速率同时可获得良好的物理形 貌 （这是各向同性反应） 。
➢干法刻蚀中影响因素：
主要是CF4， O2的流量，辉光 时间，辉光功率。
右面表格为中 式线所用工艺。
工作气体流量 （SCCM）
O2
CF4
20
200
抽气 60
进气 120
气压 （pa）
100
辉光功 率
（W）
500
辉光颜色
腔体内呈乳白色，腔壁处呈 淡紫色
工作阶段时间（S）
辉光
抽气
清洗
抽气
充气
600
30
20
2.3刻蚀常用化学品：
CF4：无色无臭毒性气体。不燃，若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。吸入后可引 起头痛、恶心呕吐、快速窒息等。 HF：无色透明至淡黄色冒烟的液体，有刺激性气味，具有弱酸性。腐蚀性强，对牙、骨损害较 严重，对皮肤有强烈的腐蚀性作用。 HCL：无色透明液体，为一种强酸，具有挥发性。眼和皮肤接触可致灼伤，长期接触可引起鼻炎、 皮肤损害等。 HNO3：无色透明液体，具有强氧化性、强腐蚀性，有窒息性刺激气味，在空气中冒烟，见光易 分解生成NO2而显棕色。 NaOH：白色晶体，有强烈的腐蚀性，有吸水性，可用作干燥剂，溶于水同时放出大量的热量。
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2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品
➢干法刻蚀工艺过程：
▪ 首先，母体分子CF4在高能量的电子的 碰撞作用下分解成多种中性基团或离子。
C F e C,F C,F CF FC ,,以它 及们的离子
4
3
2
▪ 其次，这些活性粒子由于扩散或者在电 场作用下到达SiO2表面，并在表面上 发生化学反应（掺入O2，提高刻蚀速 率）。
晶体硅太阳能电池生产线 刻蚀工序培训
目录
1、刻蚀的作用及方法； 2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品； 3、主要检测项目及标准； 4、常见问题及解决方法； 5、未来工艺的发展方向；
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1、刻蚀的作用及方法
➢太阳电池生产流程：
硅片 清洗制绒 扩散 刻蚀 去PSG PECVD 印刷 烧结
刻蚀 槽
水槽
碱槽
水槽
酸槽
水槽
吹干 下料位
槽号
2#槽
溶液 HF
作用 去PSG
温度 常温
3#槽 HF、HNO3
刻蚀、背 面抛光
4℃
4#槽 常温
5#槽 NaOH
6#槽
去多孔硅
20℃
常温
槽
8#槽
HF、HNO3
去金属 杂质、使 硅片更易 脱水
常温
常温
➢湿法刻蚀影响因素：带速、温度、槽液内各药液浓度、外围抽风、液面高度等。
50
60
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2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品
➢干法刻蚀生产流程：
➢生产注意事项： 禁止裸手接触硅片； 插片时注意硅片扩散方向，禁止插反； 刻蚀边缘在1mm左右； 刻蚀清洗完硅片要尽快镀膜，滞留时间不超过1h。
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2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品
➢ 湿法刻蚀影响因素： 带速、温度、槽体内各药液浓度、外围抽风、液面高度等。
➢ 检测工艺点：
1.方阻上升在范围之内 2.减重在范围之内 3.3#槽药液浸入边缘在范围之内 4.片子是否吹干，表面状况是否良好
➢ KUTLLER刻蚀设备特点： 先去PSG，后刻蚀。此种方法优点是避免了先刻蚀由于毛细作用，导致
PECVD后出现白边。缺点是由于气相腐蚀的原因，在刻蚀后方阻会上升。
➢ 湿法刻蚀优点： 1.避免使用有毒气体CF4。 2.背面更平整，背面反射率优于干刻，能更有效的利用长波增加Isc。被场更均匀，减 少了背面复合，从而提高太阳能电池的Voc。
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2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品