电池片工艺流程培训-资料
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19
后清洗工序控制及注意事项
➢ 后清洗出来的片子，不允许用手摸片子的表面。收片员工只允许接触片 子的边缘进行装片。并且要勤换手套，避免PECVD后出现脏片！
➢ 工序产品单面腐蚀深度控制在0.5～1.5μm范围之内,且硅片表面刻蚀宽度 不超过2mm,范围以外的必须通知当班工艺人员来做出调整。同时需要 保证刻蚀边缘绝缘电阻大于1K欧姆。
● 去除硅片表面的机械损伤层 ● 清除表面油污和金属杂质
去除机械损伤层
绒面陷光原理图
5
前清洗制绒后的绒面
蜂窝状
多晶酸制绒后wafer表面形貌
金字塔状
单晶碱制绒后wafer表面形貌
6
前清洗工序步骤和作用（酸制绒）
• Etch bath (HF/HNO3/DI water) 1 • 去除硅片表面的机械损伤层; 形成无规则绒面
➢ 各个炉管内的石英舟不可以接触除石英桌面外的任何地方,任何金属物 品不许放在石英桌面上,避免沾污。
➢ 方块电阻平均值如不在68±10Ω/□范围内，需将信息反馈给工艺人员 做调整。（安排返工）
15
产线常见的不良图片
扩散后蓝点
扩散后划痕
扩散后黑点
16
三 后清洗
● 湿法刻蚀目的: 利用HNO3和HF的混合液体对硅片表面进行腐蚀,去除边缘的N型硅,使 得硅片的上下表面相互绝缘
• Rinse 1
2
• Alkaline rinse (KOH/DI water) 3 • 中和硅片表面的酸；去除表面生成多孔硅 4 • Rinse2
• Acidic rinse (HF/HCl/DI water) 5 • 去氧化层,成疏水性; 去除表面金属杂质;中和表面残留的碱
• Rinse 3 6
9
产线常见的不良图片
药液残留
制绒后表面发白
反应残留物
制绒后油污
10
二 扩散
11
PN结的形成
● 扩散的目的：形成PN结
12
扩散化学反应原理
● 主要化学品：三氯氧磷POCl3（剧毒品），热分解的反应式为：
4POCl3 5O2 2P2O5 6Cl2
● POCl3分解产生的P2O5淀积在硅片表面，P2O5与硅反应生成SiO2和磷 原子，并在硅片表面形成一层磷-硅玻璃，然后磷原子再向硅中进行 扩散
8
制绒工序控制及注意事项
➢ 片子表面5S控制 不容许用手摸片子的表片，要勤换手套，避免扩散后出现脏片。
➢ 工序产品单面腐蚀深度控制在3.7±0.5μm范围之内,范围以外的必须 通知当班工艺技术员或工程师来做出调整。
➢ 前清洗到扩散的产品时间: 最长不能超过3小时,时间过长硅片会污染氧化，到扩散污染炉管,从 而影响后面的电性能及效率，如超过3小时要进行酸洗返工。
➢ POCl3液态源扩散方法具有生产效率较高，得到PN结均匀、平整和 扩散层表面良好等优点，这对于制作具有大面积结的太阳电池是非 常重要的
13
扩散工艺中的方块电阻
● 在太阳电池扩散工艺中，扩散层薄层电阻（方块电阻）是反映扩散层 质量是否符合设计要求的重要工艺指标之一
● 目前生产中，测量扩散层薄层电阻采用四探针法
四探针测试仪
● 扩散方块电阻控制在68±10Ω /□之间
14
扩散工序控制及注意事项
➢ 扩散间的环境温度要保持在23±3℃，湿度在50%以下。如果环境条件 不符合要求，及时通知外围！
➢ 整个生产过程中必须配戴双层手套(棉布手套和PVC手套)，必须带口 罩,严禁不戴手套接触硅片,严禁用手(包括戴手套)直接接触硅片绒面。 卸片时绒面不能相互摩擦。
2
太阳能电池工艺基本流程
前清洗（制绒）
扩散 后清洗（刻边/去PSG）
形成PN结
刻蚀边沿N型硅并去除因扩散生成的 PSG
PECVD SiNx
减少反射，钝化界面
丝网印刷/烧结/测试
形成电极
3
一 前清洗
4
前清洗的功能
前清洗(制绒)的目的：
● 形成绒面，减少光的反射，增加硅片对太阳光的吸收,最终提高电池的 光电转换效率
• Rinse 1
2
• Alkaline rinse (KOH/DI water) 3 • 中和硅片表面的酸
• Rinse2 4
• HF bath (HF/DI water) 5 • 去PSG
• Rinse 3 6
• Dryer 7 • 干燥硅片表面
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后清洗刻蚀厚度
● 硅片各边的绝缘电阻>1000欧姆
➢ 刻蚀槽液面的注意事项： 正常情况下液面均处于绿色，如果一旦在流片过程中颜色改变，立即通 知工艺人员。
➢ 后清洗到PECVD的产品时间最长不能超过4小时,时间过长硅片会污染氧 化，从而影响产品的电性能及效率。
20
产线常见的不良图片
n+ Si
PSG
刻蚀前
● 去除磷硅玻璃的目的：
刻蚀后
➢ 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
➢ 死层的存在大大增加了发射区电子的复合，导致少子寿命降低，进而降低了Voc和
来自百度文库
Isc
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后清洗工序步骤和作用
• Etch bath (HF/HNO3/H2SO4/DI water) 1 • 边刻蚀
● 滚轮速度范围 0.5~1.5m/min (注:后清洗速度最好不要超过1.35m/min，速度过快，一方面硅片清 洗或吹不干净，PECVD容易出现白点片；另一方面碎片高，有时 碎片会堵住喷淋口，清洗后出现脏片)
● 刻蚀厚度：0.5-1.5um
● 去磷硅玻璃主要反应方程式 SiO2 + 6HF = H2SiF6 + 2H2O
• Dryer 7 • 干燥硅片表面
7
前清洗腐蚀深度
● 1）工序步骤 制绒→碱洗 →酸洗→吹干
● 2）用到化学品：硝酸HNO3，氢氟酸 HF， 氢氧化钾KOH，盐酸 HCL
● 3） 单面腐蚀深度 3.2-4.2微米 ● 4）滚轮速度范围 0.5~1.5m/min
(注:前清洗速度最好不要超过1.2m/min，速度过快，一方面硅片 清洗或吹 不干净，扩散容易出现蓝黑点片；另一方面碎片高，有 时碎片会堵住喷淋口，清洗后出现脏片)
电池片制程工艺流程及控制点
许志法 Outsourcing Quality
Nov 2019
1
太阳电池的工作原理 ——光生伏特效应
● 吸收光子，产生电子空穴对。 ● 电子空穴对被自建电场分离，
在PN结两端产生电势。 ● 将PN结用导线连接，形成
电流。 ● 在太阳电池两端连接负载，
实现了将光能向电能的转换。
后清洗工序控制及注意事项
➢ 后清洗出来的片子，不允许用手摸片子的表面。收片员工只允许接触片 子的边缘进行装片。并且要勤换手套，避免PECVD后出现脏片！
➢ 工序产品单面腐蚀深度控制在0.5～1.5μm范围之内,且硅片表面刻蚀宽度 不超过2mm,范围以外的必须通知当班工艺人员来做出调整。同时需要 保证刻蚀边缘绝缘电阻大于1K欧姆。
● 去除硅片表面的机械损伤层 ● 清除表面油污和金属杂质
去除机械损伤层
绒面陷光原理图
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前清洗制绒后的绒面
蜂窝状
多晶酸制绒后wafer表面形貌
金字塔状
单晶碱制绒后wafer表面形貌
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前清洗工序步骤和作用（酸制绒）
• Etch bath (HF/HNO3/DI water) 1 • 去除硅片表面的机械损伤层; 形成无规则绒面
➢ 各个炉管内的石英舟不可以接触除石英桌面外的任何地方,任何金属物 品不许放在石英桌面上,避免沾污。
➢ 方块电阻平均值如不在68±10Ω/□范围内，需将信息反馈给工艺人员 做调整。（安排返工）
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产线常见的不良图片
扩散后蓝点
扩散后划痕
扩散后黑点
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三 后清洗
● 湿法刻蚀目的: 利用HNO3和HF的混合液体对硅片表面进行腐蚀,去除边缘的N型硅,使 得硅片的上下表面相互绝缘
• Rinse 1
2
• Alkaline rinse (KOH/DI water) 3 • 中和硅片表面的酸；去除表面生成多孔硅 4 • Rinse2
• Acidic rinse (HF/HCl/DI water) 5 • 去氧化层,成疏水性; 去除表面金属杂质;中和表面残留的碱
• Rinse 3 6
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产线常见的不良图片
药液残留
制绒后表面发白
反应残留物
制绒后油污
10
二 扩散
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PN结的形成
● 扩散的目的：形成PN结
12
扩散化学反应原理
● 主要化学品：三氯氧磷POCl3（剧毒品），热分解的反应式为：
4POCl3 5O2 2P2O5 6Cl2
● POCl3分解产生的P2O5淀积在硅片表面，P2O5与硅反应生成SiO2和磷 原子，并在硅片表面形成一层磷-硅玻璃，然后磷原子再向硅中进行 扩散
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制绒工序控制及注意事项
➢ 片子表面5S控制 不容许用手摸片子的表片，要勤换手套，避免扩散后出现脏片。
➢ 工序产品单面腐蚀深度控制在3.7±0.5μm范围之内,范围以外的必须 通知当班工艺技术员或工程师来做出调整。
➢ 前清洗到扩散的产品时间: 最长不能超过3小时,时间过长硅片会污染氧化，到扩散污染炉管,从 而影响后面的电性能及效率，如超过3小时要进行酸洗返工。
➢ POCl3液态源扩散方法具有生产效率较高，得到PN结均匀、平整和 扩散层表面良好等优点，这对于制作具有大面积结的太阳电池是非 常重要的
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扩散工艺中的方块电阻
● 在太阳电池扩散工艺中，扩散层薄层电阻（方块电阻）是反映扩散层 质量是否符合设计要求的重要工艺指标之一
● 目前生产中，测量扩散层薄层电阻采用四探针法
四探针测试仪
● 扩散方块电阻控制在68±10Ω /□之间
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扩散工序控制及注意事项
➢ 扩散间的环境温度要保持在23±3℃，湿度在50%以下。如果环境条件 不符合要求，及时通知外围！
➢ 整个生产过程中必须配戴双层手套(棉布手套和PVC手套)，必须带口 罩,严禁不戴手套接触硅片,严禁用手(包括戴手套)直接接触硅片绒面。 卸片时绒面不能相互摩擦。
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太阳能电池工艺基本流程
前清洗（制绒）
扩散 后清洗（刻边/去PSG）
形成PN结
刻蚀边沿N型硅并去除因扩散生成的 PSG
PECVD SiNx
减少反射，钝化界面
丝网印刷/烧结/测试
形成电极
3
一 前清洗
4
前清洗的功能
前清洗(制绒)的目的：
● 形成绒面，减少光的反射，增加硅片对太阳光的吸收,最终提高电池的 光电转换效率
• Rinse 1
2
• Alkaline rinse (KOH/DI water) 3 • 中和硅片表面的酸
• Rinse2 4
• HF bath (HF/DI water) 5 • 去PSG
• Rinse 3 6
• Dryer 7 • 干燥硅片表面
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后清洗刻蚀厚度
● 硅片各边的绝缘电阻>1000欧姆
➢ 刻蚀槽液面的注意事项： 正常情况下液面均处于绿色，如果一旦在流片过程中颜色改变，立即通 知工艺人员。
➢ 后清洗到PECVD的产品时间最长不能超过4小时,时间过长硅片会污染氧 化，从而影响产品的电性能及效率。
20
产线常见的不良图片
n+ Si
PSG
刻蚀前
● 去除磷硅玻璃的目的：
刻蚀后
➢ 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
➢ 死层的存在大大增加了发射区电子的复合，导致少子寿命降低，进而降低了Voc和
来自百度文库
Isc
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后清洗工序步骤和作用
• Etch bath (HF/HNO3/H2SO4/DI water) 1 • 边刻蚀
● 滚轮速度范围 0.5~1.5m/min (注:后清洗速度最好不要超过1.35m/min，速度过快，一方面硅片清 洗或吹不干净，PECVD容易出现白点片；另一方面碎片高，有时 碎片会堵住喷淋口，清洗后出现脏片)
● 刻蚀厚度：0.5-1.5um
● 去磷硅玻璃主要反应方程式 SiO2 + 6HF = H2SiF6 + 2H2O
• Dryer 7 • 干燥硅片表面
7
前清洗腐蚀深度
● 1）工序步骤 制绒→碱洗 →酸洗→吹干
● 2）用到化学品：硝酸HNO3，氢氟酸 HF， 氢氧化钾KOH，盐酸 HCL
● 3） 单面腐蚀深度 3.2-4.2微米 ● 4）滚轮速度范围 0.5~1.5m/min
(注:前清洗速度最好不要超过1.2m/min，速度过快，一方面硅片 清洗或吹 不干净，扩散容易出现蓝黑点片；另一方面碎片高，有 时碎片会堵住喷淋口，清洗后出现脏片)
电池片制程工艺流程及控制点
许志法 Outsourcing Quality
Nov 2019
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太阳电池的工作原理 ——光生伏特效应
● 吸收光子，产生电子空穴对。 ● 电子空穴对被自建电场分离，
在PN结两端产生电势。 ● 将PN结用导线连接，形成
电流。 ● 在太阳电池两端连接负载，
实现了将光能向电能的转换。