硅片表面制绒
硅片制绒和清洗
利用接触角测量仪测量硅 片表面的接触角，评估表 面的润湿性和清洁度。
使用反射率测量仪测量硅 片表面的反射率，判断绒 面质量和减反射效果。
使用颗粒计数器检测清洗 后硅片表面的颗粒数量和 大小，评估清洗效果。
05 环境因素与安全生产管理
环境因素对制绒和清洗影响分析
01
温度
温度的变化会影响化学反应的速 率和效果，需要控制在适宜的范 围内。
硅片制绒和清洗
目录
• 硅片制绒概述 • 硅片清洗技术 • 制绒与清洗工艺参数优化 • 质量控制与检测方法 • 环境因素与安全生产管理 • 总结与展望
01 硅片制绒概述
制绒目的与意义
提高硅片对光的吸收能力
改善硅片表面的润湿性
通过制绒在硅片表面形成一层具有陷光作 用的绒面结构，增加光在硅片表面的反射 次数，从而提高硅片对光的吸收能力。
全。
工艺参数对清洗效果影响
清洗液种类
不同种类的清洗液对硅片 的清洗效果不同，需要根 据硅片表面的污染物种类 选择合适的清洗液。
清洗液浓度
浓度过高可能对硅片表面 造成损伤，浓度过低则可 能使清洗效果不佳。
清洗时间
时间过长可能浪费资源， 时间过短则可能使清洗不 彻底。
参数优化策略及实施
01
02
03
04
智能制造与自动化
随着工业4.0和智能制造的推进，硅片制ห้องสมุดไป่ตู้和清洗生产线将更加智能 化和自动化，提高生产效率和降低成本。
行业挑战与机遇
环保政策压力
随着全球对环保问题的关注度不断提高，光伏行业面临的环保政策压力也将加大，企业需要采取 更加环保的生产方式和技术。
市场竞争加剧
光伏市场竞争日益激烈，企业需要不断提高产品质量和降低成本，才能在市场中立于不败之地。
硅片制绒和清洗
400
500
600
700 Wavelength (nm) smooth texture
800
900
1000
1100
单晶硅片表面反射率
8
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。
Si+2NaOH+H2O →Na2SiO3 +2H2 ↑
9
单晶的各种形貌
单晶原始形貌（500倍） 单晶绒面 （500倍）
单晶粗抛（500倍）
单晶绒面（SEM）
10
化学腐蚀液的配制
单晶硅片的清洗和制绒
超声波清洗
单晶硅片的表面油污比较严重，需要在60℃清洗剂的水溶液中， 利用超声波震荡清洗15分钟。 九槽清洗机
乙醇的含量在3vol%至20vol%的范围内变化时，制绒
反应的变化不大，都可以得到比较理想的绒面，而5 vol%至10vol%的环境最佳。
25
关键因素的分析 ——乙醇或异丙醇的影响
制绒液中NaOH的浓度为15克/升，反应温度85 ℃。无乙醇时的绒面形貌：
26
关键因素的分析 ——乙醇或异丙醇的影响
0.16
Average Reflectance
0.15
0.14
0.13 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
Concentration of NaOH (g/l)
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关键因素的分析 ——硅酸钠的影响
硅酸钠在溶液中呈胶体状态，大大的增加了溶液的粘
《硅片制绒和清洗》PPT课件_OK
IPA的影响
•
降低硅片表面张力，减少气泡在硅片表面的粘附，使硅
片的金字塔更加均匀一致
• 气泡的直径、密度和腐蚀反应的速率限定了硅片表面织构的几何特征。气泡的大小以
及在硅片表面停留的时间，与溶液的粘度、表面张力有关系。所以需要异丙醇来调节
溶液的粘滞特性。
温度的影响
•
制绒温度范围：75-81℃
NaOH浓度15g/l时绒面形貌
NaOH浓度55g/l时绒面形貌
14
NaOH浓度的影响
绒面的平均反射率随NaOH浓度的变化
Average Reflectance
0.16
0.15
0.14
0.13
0
5
10
15 20
25
30
35
40
45 50
55
60
Concentration of NaOH (g/l)
•
硅酸钠在溶液中呈胶体状态，大大的增加了溶液的粘稠度。对腐蚀液中OH离子从腐蚀
液向反应界面的输运过程具有缓冲作用，使得大批量腐蚀加工单晶硅绒面时，溶液中N
aOH含量具有较宽的工艺容差范围，提高了产品工艺加工质量的稳定性和溶液的可重
复性。随着硅酸钠含量的增加，溶液粘度会增加，结果在硅片与片匣边框接触部位会
的腐蚀速率和角锥体形成情况。
•溶液温度恒定在80℃时发现腐蚀液NaOH浓度在1.5～4%范围之
外将会破坏角锥体的几何形状 。
•当NaOH处于合适范围内时，异丙醇的浓度的上升会使腐蚀速
率大幅度下降。
13
NaOH浓度的影响
维持制绒液中IPA的含量为10 vol%，温度85 ℃，时间30分钟条件下：
多晶硅片的表面清洗与制绒
多晶硅片的表面清洗与制绒摘要：太阳能电池生产过程中采用硅片作为基底，对硅片的制绒清洗属于第一道工序，主要目的有两个：①去除硅片表面杂志损伤层，②在硅片表面腐蚀出微观绒面结构。
本文在不同生产参数变化情况下对减薄量、反射率、电池效率等参数进行跟踪，通过D8反射仪、Haml测试仪进行测试和表征。
通过多组试验数据可得到最优链式多晶硅清洗制绒工艺。
关键词：太阳能电池；清洗制绒；减薄量；反射率0.引言清洗制绒是多晶硅生产的首要环节，在清洗制绒过程中形成微观蠕虫状绒面结构，通过此结构减少光的反射，提高短路电流，增加PN结面积，提升开路电压，是提高太阳能电池转换效率的重要途径。
多晶硅的晶向属于多向性，常采用的清洗制绒方式为酸性溶液各向同性腐蚀，也是目前最常用的批量生产方案[[1].2]。
在酸性溶液中主要是是HF与HNO3两种，其中HF主要取其酸性作用，HNO3主要是取其氧化性强的作用，两者结合形成强氧化性酸溶液对硅片进行腐蚀[[]3.4.5]。
主要反映过程如下：3Si+4HNO3→3SiO2+2H2O+4NO ↑ (1)SiO2+4HF→SiF4+2H2O (2)SiF4+4HF→H2SiF6 (3)本文所有技术跟踪全部在链式酸制绒设备上进行，多晶硅片进入设备后，酸腐蚀反应开始在硅片表面发生，因损伤层的深浅不一形成不规则的蠕虫状绒面结构。
为得到较低的反射率，本文通过对不同影响因素的调整来进行验证，争取得到最优清洗制绒工艺。
1.实验流程设计选取同锭切割硅片进行分组，共分2组，每组选取1000片，进行如下实验安排：1）对制绒槽药温度的确定在制绒槽药液寿命中段，分别采取20℃、22℃、24℃、26℃、28℃温度进行硅片腐蚀，然后每组选5片进行腐蚀量及反射率测试，记录其平均值。
2）对HF/HNO3配比的确定选取1）试验中最优组制绒温度，然后进行HF：HNO3=1:1/3:2/2:1/5:2/3:1不同浓度下腐蚀，然后每组选5片进行腐蚀量及反射率测试，记录其平均值。
清洗制绒操作规程
前清洗&制绒作业指导书前清洗&制绒作业指导书1.目的硅片表面制绒。
2 原理在低浓度NaOH水溶液中，硅片表面发生各向异性腐蚀，产生密集的金字塔型角锥体结构。
化学反应方程式：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑。
3.职责3.1 生产准备3.1.1 穿上工作服，戴上PVC/乳胶手套，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。
3.1.3 在“工艺流程卡”上准确记录硅片批号、生产厂家、硅片类型，电阻率和投入数。
3.1.4 检查抽风是否正常，检查DI水的电阻率，实际观察值需＞2MΩ·cm,上班前并做好相应记录，低于规定数值，立即通知工艺人员。
3.2 生产操作过程A：制绒槽的操作过程3.2.1 把DI水装入制绒槽中，使水位到达预定的刻度，盖上槽盖，开启加热。
3.2.2 当屏幕显示制绒槽温度达到，先按工艺规定的配液比例加入 NaOH, 盖上盖子，无篮循环，鼓泡数分钟，使溶液混合均匀。
3.2.3 制绒槽持续加热溶液，直到控制屏幕实际显示温度达到工艺规定要求。
3.2.4 按工艺配液比例要求加入IPA、添加剂,盖上盖子。
3.2.5 当温度稳定后，开始投料生产，改为有篮鼓泡。
3.2.6 正式生产时，当硅片从制绒槽中提出后，在漂洗槽检查硅片质量（外观与重量检查，标准见质量检查一项）。
3.2.7在每个槽中做完一批后，需要定量补料，补料范围为：根据实际生产出片制绒效果结合工艺参数。
3.2.8 如果当班在下班时制绒槽如果没有做满20批，则不需要将药液放掉，下个班次可以继续使用10个批次。
B：其它辅助槽的操作过程3.2.9 预清洗、HF、HCL槽将水位加到预定刻度处（在相应的槽中有标定刻度），溢流槽加满水。
多晶酸制绒原理
多晶酸制绒原理多晶硅绒面制备方法⏹多晶硅表面由于存在多种晶向，不如（100）晶向的单晶硅那样能利用各向异性化学腐蚀得到理想的绒面结构，因而对于多晶硅片，目前主要采用各向同性的酸腐方法来制备绒面。
⏹主要方法:是利用硝酸和氢氟酸、去离子水来配制酸性腐蚀液。
对于多晶硅片进行各向同性腐蚀，在硅片表面形成蜂窝状的绒面结构，从而提高太阳电池的光电转换效率。
根据溶液对硅的各向同性腐蚀特性，在硅片表面进行织构化处理而形成绒面。
1.第一步:硅的氧化硝酸和氢氟酸的混合液可以起到很好的腐蚀作用，硝酸的作用是使单质硅氧化为二氧化硅，其反应为:3Si+4HNO3===3SiO2+2HO2+4NO2.第二步:二氧化硅的溶解⏹二氧化硅生成以后，很快与氢氟酸反应⏹SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O(四氟化硅是气体)⏹SiF4 + 2HF = H2SiF6⏹总反应:⏹SiO2 + 6HF = H2SiF6 + 2H2O⏹终反应掉的硅以六氟硅酸的形式进入溶液并溶于水。
⏹这样，二氧化硅被溶解之后，硅又重新露出来，一步、二步的反应不断重复，硅片就可以被持续的腐蚀下去。
单晶绒面图片多晶绒面图片制绒生产过程控制单晶硅制绒液体的组成和作用制绒溶液主要是由碱性物质（NaOH、KOH、Na2CO3等）及一般采用高浓度碱溶液(10% - 20%)在90℃条件腐蚀0.5 - 1min以达到去除损伤层的效果,此时的腐蚀速率可达到4 - 6um/min 。
初抛时间在达到去除损伤层的基础上尽量减短，以防硅片被腐蚀过薄。
制绒生产过程控制单晶硅制绒液体的组成和作用⏹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。
制绒原理、工艺培训
结束语
绒面是由很多半球形状的“ 凹陷”组成，这些凹陷具 有 很好的陷光作用，因此极大地提高了mc-Si太阳电池的性 能。 在应用这种技术时，需要控制化学反应的剧烈程度， 以便更容易操作。蚀刻的时间也要进行优化，使得太阳 电池的电学参数达到最优。
11
（ 阳）
注意事项
KOH、HCl、HF、HNO3都是强腐蚀性、强刺激性的化学药 品，其溶液、蒸汽会伤害到人的皮肤、眼睛、呼吸道，所以 操作时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，然后送医院就医。
3
（ 阳）
化学清洗原理
HF去除硅片表面氧化层： 去除硅片表面氧化层： 去除硅片表面氧化层
SiO2 + 6HF → H 2 [SiF去除硅片表面金属杂质： 去除硅片表面金属杂质： 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 Pt 2+、Au 3+、 Ag +、Cu +、Cd 2+、Hg 2+等金属离子形成可溶 于水的络合物。
（ 阳）
硅片制绒和清洗
（ 阳）
目录
1. 硅片表面损伤层的形成及处理方法 2. 绒面腐蚀的原理 3. 化学清洗原理 4. 工艺控制方法 5. 影响绒面质量的关键因素及分析 6. 安全注意事项
2
（ 阳）
概 述
硅片表面处理的目的： 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， 形成起伏不平的绒面，增加硅片对 太阳光的吸收
Si (酸、多孔硅 酸 多孔硅porous Si) (晶体硅或非晶硅在氢氟酸中进行阳极氧化来获得多孔硅） 晶体硅或非晶硅在氢氟酸中进行阳极氧化来获得多孔硅） 晶体硅或非晶硅在氢氟酸中进行阳极氧化来获得多孔硅 8槽 槽 KOH（中和酸，去掉多孔硅） （中和酸，去掉多孔硅）
硅片制绒工艺
硅片制绒工艺
硅片制绒工艺是一种半导体制造过程中的重要工艺，主要用于提高硅片的导电性和表面质量。
其主要步骤包括：
硅片清洗：将硅片表面清洗干净，去除表面的污垢和氧化物等杂质。
硅片预处理：对硅片表面进行预处理，如去除残留的油脂和水分等。
硅片喷砂：使用高速旋转的喷砂机将金刚砂或其他磨料喷射到硅片表面，形成细小的微划痕，使硅片表面变得更加粗糙。
硅片喷涂：将硅片表面喷涂上一层有机硅树脂或其他导电材料，使其表面形成一层均匀细腻的绒面。
硅片烘烤：将喷涂好的硅片放入高温烤箱中，使其表面的有机硅树脂或其他导电材料固化，形成一层均匀的绒面。
硅片清洗和检验：将固化好的硅片清洗干净，并进行质量检验，确保制绒效果符合要求。
硅片制绒工艺是半导体制造过程中的关键步骤之一，能够提高硅。
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制绒
目录
简介
1分类单晶制绒
1多晶酸制绒
制绒目的和作用
展开
编辑本段简介
制绒，光伏行业术语，处理硅片的一种工艺方法，硅太阳能电池片生产的首道工序。
编辑本段分类
按硅原料分类状况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。
单晶制绒
原理单晶硅片在一定浓度范围的碱溶液中被腐蚀时是各向异性的，不同晶向上的腐蚀速率不一样。
利用这一原理，将特定晶向的单晶硅片放入碱溶液中腐蚀，即可在硅片表面产生出许多细小的金字塔状外观，这一过程称为单晶碱制绒。
多晶酸制绒
原理常规条件下，硅与单纯的HF、HNO3（硅表面会被钝化，二氧化硅与HNO3不反应）认为是不反应的。
但在两种混合酸的体系中，硅则可以与溶液进行持续的反应，主要反应原理及步骤如下： 1.硅的氧化硝酸/亚硝酸（HNO2）将硅氧化成二氧化硅（主要是亚硝酸将硅氧化）Si+4HNO3=SiO2+4NO2+2H2O (慢反应) Si+2HNO3=SiO2+2NO+2H2O (慢反应) 二氧化氮、一氧化氮与水反应，生成亚硝酸，亚硝酸很快地将硅氧化成二氧化硅2NO2+H2O=HNO2+HNO3 (快反应) Si+4HNO2=SiO2+4NO+2H2O (快反应)（第一步的主反应）4HNO3+NO+H2O=6HNO2(快反应) 只要有少量的二氧化氮生成，就会和水反应变成亚硝酸，只要少量的一氧化氮生成，就会和硝酸、水反应很快地生成亚硝酸，亚硝酸会很快的将硅氧化，生成一氧化氮，一氧化氮又与硝酸、水反应。
这样一系列化学反应最终的结果是造成硅的表面被快速氧化，硝酸被还原成氮氧化物。
2.二氧化硅的溶解二氧化硅生成以后，很快与氢
氟酸反应SiO2+4HF=SiF4+2H2O;(四氟化硅是气体) SiF4+2HF=H2SiF6。
总反应SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O 最终反应掉的硅以氟硅酸的形式进入溶液。
这样，二氧化硅被溶解之后，硅又重新露出来，一步、二步的反应不断重复，硅片就可以被持续的腐蚀下去。
编辑本段制绒目的和作用
不管是单晶硅片还是多晶硅片，都可以用酸或者碱来处理。
无论用哪种方法处理，一般情况下，用碱处理是为了得到金字塔状绒面；用酸处理是为了得到虫孔状绒面。
不管是哪种绒面，都可以提高硅片的陷光作用。