硅晶片清洗工艺流程

工作原理：当太阳光照射到太阳电池上并被吸收时，其中能量大
于禁带宽度的光子能把价带中电子激发到导带上去，形成自由电子，价 带中留下带正电的自由空穴，即电子一空穴对；自由电子和空穴在不停
的运动中扩散到P-N结的空间电荷区，被该区的内建电场分离，电子被 扫到电池的N型一侧，空穴被扫到电池的P型一侧，从而在电池上下两面 (两极)分别形成了正负电荷积累，产生“光生电压”，即“光伏效应”， 若在电池两侧引出电极并接上负载，负载中就有“光生电流”通过。
内电场 N 型半导体
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
－ － － － － －
扩散和漂移 这一对相反的 运动最终达到 动态平衡，空 间电荷区的厚 度固定不变。
浓度差 形成空间电荷区
多子的扩散运动
扩散的结果使空 间电荷区变宽。
太阳能电池的工作原理
上可以产生光电流和
光电压的现象，从而 实现太阳能光电转换 的目的。
PN结及原理
完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征 半导体。
价电子 Si Si
Si 共价健 晶体中原子的排列方式
Si
硅单晶中的共价健结构
Si
Si
在N 型半导体 中自由电子是多 数载流子，空穴 是少数载流子。 多 余 电 子
p+ Si
清洗流程
3、清洗：
① 循环水清洗
② 循环水清洗 ③ 清洗剂清洗 ④ 清洗剂清洗 ⑤ 循环水漂洗 ⑥ 循环水漂洗 ⑦ 慢拉 ⑧ 烘干或甩干
典型的清洗工艺
1、清洗操作规程： A、清洗剂配比方案： 第三槽：3%复配 第四槽：3%复配 B、各清洗槽温度控制： 第三槽：温度设定50~55℃ 第四槽：温度设定50~55℃ 第五槽：温度设定40~50℃ 第六槽：温度设定40~50℃ 2、各清洗槽清洗时间：不低于3分钟；4~6分钟为宜。 3、清洗剂更换周期：清洗片数8000~1000片后更换三、四槽清洗剂。
三、白斑片 产生原因： ⑴ 硅棒在切片后，预清洗前与水有接触 ⑵ 切割液中有水进入 ⑶ 清洗前硅片表面在空气中自然干燥 解决方案： ⑴ 硅片在预清洗前不要与水接触 ⑵ 切割液中不能有水进入 ⑶ 硅片在清洗前保持湿润 ⑷更换辅料
谢 谢！
硅片清洗剂
陆由东
2012-12-10
太阳能电池的应用
太阳能电池的应用
太阳能电池分类
单晶硅太阳电池：
1、表面规则稳定，通常呈黑色 2、光电转换率最高，可达14-17% 左右,而且其发电效率稳定可靠。 3、不能弱光发电。
4、因单晶硅衬底造价高，成本较
贵。 5、光电单元间的空隙可透部分光。
多晶硅太阳电池
常见的问题及对策
一、脏污片 产生原因： ⑴ 清洗剂质量异常 ⑵ 设备异常 ⑶ 预清洗 时间不够 ⑷ 清洗剂清洗能力不足 解决方案： ⑴ 查看清洗剂批次所对应的质保书，检测清洗剂指标是否正常 ⑵ 检查超声波清洗机超声频率、清洗槽温度、溢流是否正常 ⑶ 增加预清洗时间，一般正常预清洗时间20-30分钟 ⑷ 喷淋和脱胶过程是否有问题 ⑸ 切片后是否长时间没有进行喷淋和脱胶
太阳能电池的结构
太阳能电池分为单晶电池和多晶电池，但是它 们的结构基本一样，都有以下部分组成 表面细栅线 表面主栅线 绒面 蓝色氮化硅 扩散层 硅基体 铝硅形成背面 单晶电池
多晶电池
太阳能电池的工作原理
光伏发电的本质是“光--电转换”。
简单讲，主要
是以半导体材料为基
础，利用光照产生电 子-空穴对，在PN结
清洗流程
1、预清洗
为保证硅片清洗 的洁净度，在脱胶前 的喷淋冲洗时间最好 控制在30分钟以上。
清洗流程
二、脱胶
A、目前各生产厂家脱胶工艺不同， 主要使用机器有两种：手动脱胶机和 全自动脱胶机。 B、目前主要的脱胶工艺为： ① 55~70℃清水脱胶 ② 55~70℃ 加乳酸脱胶 ③ 55~70℃ 加柠檬酸脱胶 C、脱胶过程中的注意事项 ① 脱胶过程保证硅片表面不能干 燥，防止砂浆干在硅片表面，影响硅 片表面的清洗。 ② 脱胶温度不能过高，防止硅片 表面氧化。
Si
磷原子
空穴
Si
Si
Si B–
Si
在 P 型半导体 中空穴是多数载 流子，自由电子 是少数载流子。
硼原子
PN结及其单向导电性
空间电荷区也称 PN 结
少子的漂移运动 P 型半导体
－ － － － － － － － － － － － － － － － － －
动画
内电场越强，漂移运 动越强，而漂移使空间 电荷区变薄。
二、花斑片 大多数是由于硅片在清洗前表面被氧化造成的，产生原因： ⑴ 脱胶温度太高 ⑵ 预清洗到清洗间隔时间过长 ⑶ 切片后到预清洗时间过长 ⑷ 清洗前硅片表面在空气中自然干燥 解决方案： ⑴ 调整脱胶温度 ⑵ 预清洗后尽快清洗，时间间隔不得超过4小时 ⑶ 切片后尽快预清洗，时间间隔不得超过6小时 ⑷ 硅片在清洗前保持湿润
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一、污垢附着力：
静电力，范德华力，化学键等
二、污垢的危害：
造成硅片易发生变花、发蓝、发黑、影响制绒等现象，使硅 片不合格。
三、清洗剂的主要成分：
1、碱（氢氧化钠、氢氧化钾）
2、表面活性剂
3、螯合剂 4、有机溶剂
5、其他原料
清洗机理
1、有机物污垢：
利用表面活性剂的渗透、润湿、乳化作用，解吸、包裹油脂、环氧 树脂、聚乙二醇等有机物颗粒离开硅片表面，并成为悬浮的自由粒子。
氧化
M
还原
Mz+ + z e-
3、自然氧化层及大颗粒
A、带来的问题： 接触电阻增大 难实现选择性的CVD或外延 成为金属杂质源 难以生长金属硅化物
OH－ OH－ OH－ OH－ OH－ OH－
B、无机碱对硅有腐蚀作用，缓慢溶解原始
氧化层，并再氧化去除颗粒
辅助清洗方法
超声波清洗原理
超声波在清洗液中疏密相间的向前辐射，使液体流动而产生数以万计的直径 为50-500μm 的微小气泡，这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长，而 在正压区，当声压达到一定值时，气泡迅速增大，然后突然闭合，并在气泡闭合 时产生冲击波，在其周围产生上千个大气压，振荡污物而使他们分散于清洗液中， 从而达到清洗件净化的目的。 超声波清洗机如图：
同时在硅片表面形成致密的吸附层，防止二次污染，从而保证了硅片表
面的清洁度。
2、金属杂质：
A、由于金属离子和硅表面终端的氢原子之间的电荷交换和硅结合，难以 去除。 B、去除方法：使金属原子氧化变成可溶性离子可以将碱金属离子及Al3＋、 Fe3＋和Mg2＋形成的不溶的氢氧化物反应成溶于水的络合物 C、进一步去除残留的重金属污染（如Au）
切好后的硅片
硅片的清洗
硅片分检
硅片上污垢的组成
晶片表面层原子因垂直切片方向的化学键被破坏而成为 悬空键，形成表面附近的自由力场，极易吸附各种杂质表面 ，可能沾污的杂质可归纳为三类： ①油脂、松香、蜡、环氧树脂、聚乙二醇等有机物； ②金属、金属离子及一些无机化合物； ③自然氧化层及尘埃及其他颗粒（硅，碳化硅）等。
太阳能电池的产业链
单晶硅棒 物理化学 单晶硅片 处理 工业硅
6N以上高纯
百度文库
高温熔融 多晶硅 多晶硅锭 多晶硅片
系统 组件
组件
硅片生产流程
硅锭粘结
开方机 开方后的 硅块 硅块检测
硅块截断
硅块平磨倒角
硅块玻璃板和 工件板粘结
切割后硅片
预清洗脱胶
机器检片
清洗好的硅片
硅片包装
排片清洗机
人工检片
硅棒粘胶
硅片切割
1、结构通常清晰，不透明 2、转化率略低于单晶硅太阳电 池，约10-12% 3、稳定性不如单晶硅 4、不能弱光发电 5、成本低于单晶硅，多晶硅太阳 电池正在逐步取代单晶硅太阳电 池。
非晶硅太阳电池
1、具有透光性，透光度可从5%到75% , 运用到建筑上的最理想的透光度为5% 2、转化率较低（6%-10%） 3、具备弱光发电的性能，日发电时间可 以从早上6点延续到晚上7点 4、材料和制造工艺成本低，易于形成大 规模生产 5、承受的工作温度比晶体硅要高