单晶硅清洗工艺
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2 P2O5 +5 Si = 5 SiO2 + 4 P 所以去磷硅玻璃清洗实质上就是去除硅片表面的SiO2 。
二次清洗
在二次清洗过程中，对二氧化硅的腐蚀发生如下反应：
SiO2+6HF = H2[SiF6]+2H2O 由于这个反应太快，不便于控制，因此不能单独用氢氟作 为腐蚀剂。根据化学平衡原理，减小氢氟酸的浓度和氢离 子浓度，可以降低腐蚀速度。所以要在氢氟酸的溶液中加 入氟化铵溶液，以减少氢氟酸的浓度和氢离子的浓度，从 而减缓氢氟酸对SiO2的腐蚀速度。其原因： 1. 氟化铵是一种弱酸和弱碱组成的盐，由于它在水中可
最大：1800片/小时。
2.3一次清洗工艺流程：
硅片检验
硅片插合
漂洗
制绒面
喷淋
HF酸
喷淋
漂洗
慢拉
干燥
图8 一次清洗工艺流程
一次清洗
上料 去损伤层
漂洗 HCl酸 检测
2.4一次清洗工艺条件
槽 1# 位
2#， 5# 3#，
4#
6# 7#
时 5-6.5 25-30 2
3-4 20
分钟 分钟 分钟 分钟 秒种
2、3、4#槽位：制备绒面，硅片在热碱和IPA以及添加剂混合 溶液中发生如下主要反应：
Si+2NaOH+H2O =Na2SiO3+2H2
在此反应溶液中，IPA起着消除H2气泡和调节各向异性 刻蚀因子的作用，添加剂作用是缓冲腐蚀剂，减小腐蚀 速率。
一次清洗
7#槽位：HF去除硅片在清洗过程中形成的很薄的SiO2层，反 应如下：
M NaOH=0.011×M HCl×V HCl（克/升）
4.3 HCl浓度的检测：
腐蚀液的检测和调整
NaOH + HCl = NaCl + H2O 40 ： 36.5
M NaOH × V NaOH ： M HCl×V HCl
40 M V NaOH
NaOH
36.5 M V
HCl
HCl
其中M NaOH已知为80克/升，V HCl=10毫升， V NaOH通过测量可知，则未知的盐酸溶液浓度M HCl可以由计算得到。
3.2二次清洗的设备：
二次清洗
图9 CS-3060型连续式清洗设备
二次清洗设备的主要组成：
二次清洗
清洗主体、移载机械手、抽风系统和PLC电控及操作系统。
设备所需动力及其他：
电源：三相380±10%，50Hz(5线制）。 最大功率：38kw。 DI水：压力2-3kg/cm2，流量0.5m3/hr(max) 。 工水：压力2-3kg/cm2，流量1.5m3/hr。 压缩空气：压力4-6kg/cm2，流量10m3/hr。 氮气：压力2-3kg/cm2,流量40m3/hr。 环境要求：空气温度5-40℃，相对湿度：＜80%。 满足工艺节拍要求：
SiO2+6HF = H2[SiF6]+2H2O
9#槽位：HCl去除硅表面金属杂质，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。
3.1 二次清洗的目的：
二次清洗
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，为了形成良好的欧姆接触，减少光的 反射，在沉积减反射膜后续工艺之前，必须把磷硅玻璃腐 蚀掉。
4.2 NaOH浓度的检测：
腐蚀液的检测和调整
NaOH + HCl = NaCl + H2O 40 ： 36.5
M NaOH×V NaOH ： M HCl×V HCl
40 M NaOH VNaOH 36.5 M HCl VHCl
其中M HCl已知，V NaOH=10毫升，V HCl通过测量 可知，则未知的氢氧化钠溶液浓度M NaOH可以由 计算得到。
液
洗）
洗）
淋）
拉） （100(60- 110℃） 70℃)
成 (85℃) (85℃)
作
去除 制备 清洗 清洗 清除硅 清洗 去除 清洗 清洗 充分 充分干 硅片 金字 硅片 硅片 片表面 硅片 硅表 硅片 硅片 洁净 燥硅片
用 切割 塔型 表面 表面 残留 表面 面金 表面 表面 硅片 表面
过程 中的 晶格
以电离为铵离子和氟离子，溶液中大量的氟离子的存 在使氢氟酸在溶液中的电离平衡HF = H+ + F –向左移 动。 2.氟化铵能与氢氟酸结合生成络合物氟氢化铵NH4[HF2]，
HF + NH4F = NH4[HF2]
从而减低了氢氟酸的浓度。当氢氟酸和二氧化硅作用
二次清洗
时，氢氟酸浓度因消耗而减少，这时氟氢化铵NH4[HF2]就 电离生成氢氟酸，继续补充氢氟酸，使氢氟酸的浓度基本 上保持不变，同时氢离子浓度变化不大，从而使腐蚀过程 保持一定的较低速度。
拉）
（100-
合溶液
110℃）
去除硅片 清洗硅片 进一步清 充分洁净 充分干燥
表面磷硅 表面残留 洗硅片表 硅片表面 硅片表面
玻璃
溶液
面残留液
3.5二次清洗腐蚀原理：
二次清洗
因为在扩散中磷硅玻璃在较低的温度就形成了：
4 POCl3 + 3 O2 = 2 P2O5 + 6 Cl2 因此磷硅玻璃中磷可以认为部分是P2O5 ，其他是2SiO2• P2O5 或SiO2• P2O5 ，此三种成分分散在二氧化硅中。 在较高的温度的时候， P2O5作为磷源与Si发生了如下反 应：
结构 的绒 面，
残留 制绒 液
残留 制绒 液
Na2SiO3 和SiO2
层
残留 HF
属杂 质和 硅酸
残留 HCl
残留 HCl
表面
损伤 以减
盐类
层
少反
杂质
射率。
2.5一次清洗各槽位腐蚀原理
一次清洗
1#槽位：热的NaOH溶液去除表面切割损伤层，反应如下：
Si+2NaOH+H2O =Na2SiO3+2H2
化学用品一定要按照其规定的标准贮存。
5.2 设备的安全使用：
员工要详细学习了解清洗设备个部分的功能，正确 理解设备各部分的工作原理。
要认真学习设备操作指导书，了解设备如何整体运 行。
图7 CS-6060型清洗设备部分管路
一次清洗设备的主要组成：
一次清洗
清洗主体、移载机械手、抽风系统和PLC电控及操作系统。
设备所需动力及其他：
电源：三相380±10%，50Hz(5线制） 最大功率：110kw。 DI水：压力2-3kg/cm2，流量3m3/hr(max) 。 工水：压力2-3kg/cm2，流量2m3/hr。 压缩空气：压力4-6kg/cm2，流量20m3/hr。 氮气：压力2-3kg/cm2，流量100m3/hr。 环境要求：空气温度5-40℃，相对湿度：＜80%。 满足的工艺节拍要求：
M HF = 50 × M NaOH ×VNaOH
5.1 化学药品的安全使用：
安全注意事项
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，并送医院 就医。
3.由于反应生成的六氟硅酸H2[SiF6]是一种强酸，在溶液中全 部电离。随着反应地进行，氢离子的浓度不断增加，就不 断增加反应速度。加入氟化铵以后，在反应中就不能生成 六氟硅酸，而是生成六氟硅酸铵，使氢离子浓度不会随反 应而增加。
腐蚀液的检测和调整
4.1 滴定管使用以及滴定技术：
滴定管是滴定时准确测量溶液体积的容器，分酸式和 碱式两种。酸式滴定管的下部带有磨口玻璃活塞，用于装 酸性、氧化性、稀盐类溶液；碱式滴定管的下端用橡皮管 连接一个带尖嘴的小玻璃管，橡皮管内有一玻璃球，以控 制溶液的流出速度。
最大：1800片/小时。
3.3二次清洗的工艺流程：
二次清洗
硅片插合
上料
去磷硅玻璃
慢拉
喷淋
漂洗
干燥
下料
检测
3.4二次清洗工艺条件：
槽位
1#
2#
3#
4#
时间
2分钟
2.5分钟 2.5分钟 2分钟
二次清洗
5#，6# 15分钟
溶液 组成
作用
HF和
纯水（漂 纯水（喷 纯水（慢 清洁空气
NH4F的混 洗）
淋）
单晶硅清洗工艺
目录
1 概述 2 一次清洗（扩散前清洗） 3 二次清洗（去磷硅玻璃清洗） 4 腐蚀液浓度的检测和调整 5 安全注意事项
1.1太阳能电池片生产工艺流程：
Βιβλιοθήκη Baidu
概述
一次清洗 印刷电极
烧结
扩散 PECVD 分选测试
等离子刻蚀 二次清洗 检验入库
2.1一次清洗的目的：
a.清除硅片表面的油类分子及金属杂质。 b.去除切片时在硅片表面产生的损伤层。
一次清洗
硅片
机械损伤层（10微米）
图2 单晶硅表面损伤层去除
c.形成金字塔型的绒面。
一次清洗
Reflectance
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
Wavelength (nm)
smooth texture
图3 单晶硅片表面的 金字塔状绒面
M HCl = 91.25×M NaOH× V NaOH
4.4 HF浓度的检测：
腐蚀液的检测和调整
NaOH + HF = NaF + H2O 40 ： 20
M NaOH×V NaOH ： M HF×V HF
40 M V NaOH
NaOH
20 M V
HF
HF
其中M NaOH = 80克/升，V HF = 10 毫升，V NaOH通过测量可知，则未知的氢氟酸溶液 浓度M HF可以由计算得到。
间
一次清洗
8# 9#
10# 11# 12# 13#， 14#
4
5-6.5 4
4
4.5 15
分钟 分钟 分钟 分钟 分钟 分钟
溶
20% 2%的 纯水 纯水 HF溶液 纯水 HCl溶 纯水 纯水 纯水 清洁空
的
NaOH、 （漂 （喷
（漂 液
（漂 （喷 （慢 气
液 NaOH 异丙 洗） 洗） 组 溶液 醇溶
图4 单晶硅片表面反射率
一次清洗
制备绒面的目的及机理： 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，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。
图5 绒面减少反射的机理
2.2一次清洗的设备：
一次清洗
图6 CS-6060型连续式清洗设备
二次清洗
在二次清洗过程中，对二氧化硅的腐蚀发生如下反应：
SiO2+6HF = H2[SiF6]+2H2O 由于这个反应太快，不便于控制，因此不能单独用氢氟作 为腐蚀剂。根据化学平衡原理，减小氢氟酸的浓度和氢离 子浓度，可以降低腐蚀速度。所以要在氢氟酸的溶液中加 入氟化铵溶液，以减少氢氟酸的浓度和氢离子的浓度，从 而减缓氢氟酸对SiO2的腐蚀速度。其原因： 1. 氟化铵是一种弱酸和弱碱组成的盐，由于它在水中可
最大：1800片/小时。
2.3一次清洗工艺流程：
硅片检验
硅片插合
漂洗
制绒面
喷淋
HF酸
喷淋
漂洗
慢拉
干燥
图8 一次清洗工艺流程
一次清洗
上料 去损伤层
漂洗 HCl酸 检测
2.4一次清洗工艺条件
槽 1# 位
2#， 5# 3#，
4#
6# 7#
时 5-6.5 25-30 2
3-4 20
分钟 分钟 分钟 分钟 秒种
2、3、4#槽位：制备绒面，硅片在热碱和IPA以及添加剂混合 溶液中发生如下主要反应：
Si+2NaOH+H2O =Na2SiO3+2H2
在此反应溶液中，IPA起着消除H2气泡和调节各向异性 刻蚀因子的作用，添加剂作用是缓冲腐蚀剂，减小腐蚀 速率。
一次清洗
7#槽位：HF去除硅片在清洗过程中形成的很薄的SiO2层，反 应如下：
M NaOH=0.011×M HCl×V HCl（克/升）
4.3 HCl浓度的检测：
腐蚀液的检测和调整
NaOH + HCl = NaCl + H2O 40 ： 36.5
M NaOH × V NaOH ： M HCl×V HCl
40 M V NaOH
NaOH
36.5 M V
HCl
HCl
其中M NaOH已知为80克/升，V HCl=10毫升， V NaOH通过测量可知，则未知的盐酸溶液浓度M HCl可以由计算得到。
3.2二次清洗的设备：
二次清洗
图9 CS-3060型连续式清洗设备
二次清洗设备的主要组成：
二次清洗
清洗主体、移载机械手、抽风系统和PLC电控及操作系统。
设备所需动力及其他：
电源：三相380±10%，50Hz(5线制）。 最大功率：38kw。 DI水：压力2-3kg/cm2，流量0.5m3/hr(max) 。 工水：压力2-3kg/cm2，流量1.5m3/hr。 压缩空气：压力4-6kg/cm2，流量10m3/hr。 氮气：压力2-3kg/cm2,流量40m3/hr。 环境要求：空气温度5-40℃，相对湿度：＜80%。 满足工艺节拍要求：
SiO2+6HF = H2[SiF6]+2H2O
9#槽位：HCl去除硅表面金属杂质，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。
3.1 二次清洗的目的：
二次清洗
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，为了形成良好的欧姆接触，减少光的 反射，在沉积减反射膜后续工艺之前，必须把磷硅玻璃腐 蚀掉。
4.2 NaOH浓度的检测：
腐蚀液的检测和调整
NaOH + HCl = NaCl + H2O 40 ： 36.5
M NaOH×V NaOH ： M HCl×V HCl
40 M NaOH VNaOH 36.5 M HCl VHCl
其中M HCl已知，V NaOH=10毫升，V HCl通过测量 可知，则未知的氢氧化钠溶液浓度M NaOH可以由 计算得到。
液
洗）
洗）
淋）
拉） （100(60- 110℃） 70℃)
成 (85℃) (85℃)
作
去除 制备 清洗 清洗 清除硅 清洗 去除 清洗 清洗 充分 充分干 硅片 金字 硅片 硅片 片表面 硅片 硅表 硅片 硅片 洁净 燥硅片
用 切割 塔型 表面 表面 残留 表面 面金 表面 表面 硅片 表面
过程 中的 晶格
以电离为铵离子和氟离子，溶液中大量的氟离子的存 在使氢氟酸在溶液中的电离平衡HF = H+ + F –向左移 动。 2.氟化铵能与氢氟酸结合生成络合物氟氢化铵NH4[HF2]，
HF + NH4F = NH4[HF2]
从而减低了氢氟酸的浓度。当氢氟酸和二氧化硅作用
二次清洗
时，氢氟酸浓度因消耗而减少，这时氟氢化铵NH4[HF2]就 电离生成氢氟酸，继续补充氢氟酸，使氢氟酸的浓度基本 上保持不变，同时氢离子浓度变化不大，从而使腐蚀过程 保持一定的较低速度。
拉）
（100-
合溶液
110℃）
去除硅片 清洗硅片 进一步清 充分洁净 充分干燥
表面磷硅 表面残留 洗硅片表 硅片表面 硅片表面
玻璃
溶液
面残留液
3.5二次清洗腐蚀原理：
二次清洗
因为在扩散中磷硅玻璃在较低的温度就形成了：
4 POCl3 + 3 O2 = 2 P2O5 + 6 Cl2 因此磷硅玻璃中磷可以认为部分是P2O5 ，其他是2SiO2• P2O5 或SiO2• P2O5 ，此三种成分分散在二氧化硅中。 在较高的温度的时候， P2O5作为磷源与Si发生了如下反 应：
结构 的绒 面，
残留 制绒 液
残留 制绒 液
Na2SiO3 和SiO2
层
残留 HF
属杂 质和 硅酸
残留 HCl
残留 HCl
表面
损伤 以减
盐类
层
少反
杂质
射率。
2.5一次清洗各槽位腐蚀原理
一次清洗
1#槽位：热的NaOH溶液去除表面切割损伤层，反应如下：
Si+2NaOH+H2O =Na2SiO3+2H2
化学用品一定要按照其规定的标准贮存。
5.2 设备的安全使用：
员工要详细学习了解清洗设备个部分的功能，正确 理解设备各部分的工作原理。
要认真学习设备操作指导书，了解设备如何整体运 行。
图7 CS-6060型清洗设备部分管路
一次清洗设备的主要组成：
一次清洗
清洗主体、移载机械手、抽风系统和PLC电控及操作系统。
设备所需动力及其他：
电源：三相380±10%，50Hz(5线制） 最大功率：110kw。 DI水：压力2-3kg/cm2，流量3m3/hr(max) 。 工水：压力2-3kg/cm2，流量2m3/hr。 压缩空气：压力4-6kg/cm2，流量20m3/hr。 氮气：压力2-3kg/cm2，流量100m3/hr。 环境要求：空气温度5-40℃，相对湿度：＜80%。 满足的工艺节拍要求：
M HF = 50 × M NaOH ×VNaOH
5.1 化学药品的安全使用：
安全注意事项
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，并送医院 就医。
3.由于反应生成的六氟硅酸H2[SiF6]是一种强酸，在溶液中全 部电离。随着反应地进行，氢离子的浓度不断增加，就不 断增加反应速度。加入氟化铵以后，在反应中就不能生成 六氟硅酸，而是生成六氟硅酸铵，使氢离子浓度不会随反 应而增加。
腐蚀液的检测和调整
4.1 滴定管使用以及滴定技术：
滴定管是滴定时准确测量溶液体积的容器，分酸式和 碱式两种。酸式滴定管的下部带有磨口玻璃活塞，用于装 酸性、氧化性、稀盐类溶液；碱式滴定管的下端用橡皮管 连接一个带尖嘴的小玻璃管，橡皮管内有一玻璃球，以控 制溶液的流出速度。
最大：1800片/小时。
3.3二次清洗的工艺流程：
二次清洗
硅片插合
上料
去磷硅玻璃
慢拉
喷淋
漂洗
干燥
下料
检测
3.4二次清洗工艺条件：
槽位
1#
2#
3#
4#
时间
2分钟
2.5分钟 2.5分钟 2分钟
二次清洗
5#，6# 15分钟
溶液 组成
作用
HF和
纯水（漂 纯水（喷 纯水（慢 清洁空气
NH4F的混 洗）
淋）
单晶硅清洗工艺
目录
1 概述 2 一次清洗（扩散前清洗） 3 二次清洗（去磷硅玻璃清洗） 4 腐蚀液浓度的检测和调整 5 安全注意事项
1.1太阳能电池片生产工艺流程：
Βιβλιοθήκη Baidu
概述
一次清洗 印刷电极
烧结
扩散 PECVD 分选测试
等离子刻蚀 二次清洗 检验入库
2.1一次清洗的目的：
a.清除硅片表面的油类分子及金属杂质。 b.去除切片时在硅片表面产生的损伤层。
一次清洗
硅片
机械损伤层（10微米）
图2 单晶硅表面损伤层去除
c.形成金字塔型的绒面。
一次清洗
Reflectance
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
Wavelength (nm)
smooth texture
图3 单晶硅片表面的 金字塔状绒面
M HCl = 91.25×M NaOH× V NaOH
4.4 HF浓度的检测：
腐蚀液的检测和调整
NaOH + HF = NaF + H2O 40 ： 20
M NaOH×V NaOH ： M HF×V HF
40 M V NaOH
NaOH
20 M V
HF
HF
其中M NaOH = 80克/升，V HF = 10 毫升，V NaOH通过测量可知，则未知的氢氟酸溶液 浓度M HF可以由计算得到。
间
一次清洗
8# 9#
10# 11# 12# 13#， 14#
4
5-6.5 4
4
4.5 15
分钟 分钟 分钟 分钟 分钟 分钟
溶
20% 2%的 纯水 纯水 HF溶液 纯水 HCl溶 纯水 纯水 纯水 清洁空
的
NaOH、 （漂 （喷
（漂 液
（漂 （喷 （慢 气
液 NaOH 异丙 洗） 洗） 组 溶液 醇溶
图4 单晶硅片表面反射率
一次清洗
制备绒面的目的及机理： 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，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。
图5 绒面减少反射的机理
2.2一次清洗的设备：
一次清洗
图6 CS-6060型连续式清洗设备