太阳能电池片生产工艺常用化学品及其应用
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CF4 CFx* + (4-x) F* (x≤3)
Si + 4 F* SiF4 ↑
SiO2 + 4 F* SiF4 + O2↑
Si和SiO2在CF4等离子体中的刻蚀速率是很 低的，因为在纯的CF4等离子体中，这些过 程的刻蚀速率受制于较低的F*浓度，因此 刻蚀效率较低，如果在其中加入O2，Si和 SiO2的刻蚀速率会增加，加入O2之后，反 应室中产生了COF2，CO及CO2而消耗了 CFx*自由基，于是减少了F*消耗量，结果 F*浓度增大，相应的刻蚀速率也增大。选 择适当的CF4和O2的比例，会得到良好的刻 蚀效果。
2.5 PECVD工艺 为了进一步减少入射光的损失，在硅片
上沉积一层氮化硅薄膜。
3SiH4 + 4NH3 Si3N4 +12 H2
3SiH4 + 2N2 Si3N4 + 6H2 2.6烧结工艺（略）
组成的气体，正负电荷数相等，其净电荷相等。 等离子刻蚀所用的等离子体，是辉光放电形成的 “电离态”气体，其中包括正离子、负离子、电 子、中性原子、分子及化学上活泼的自由基，这 种“电离态”的气体是在向气体系统中施加足以 引起电离的高能电场条件下产生的。
在我们的工艺中，是用CF4来刻蚀扩散后的硅 片，其刻蚀原理如下：
太阳能电池片生产工艺常 用化学品及其应用
昆山市欣谷微电子材料有限公司 2013-3-10
一般来说，半导体工艺是将原始半导体材 料转变为有用的器件的一个过程，太阳能 电池工艺就是其中的一种，这些工艺都要 使用化学药品。
常用化学药品
太阳能电池工艺常用化学药品有：乙醇 （C2H5OH）、氢氧化钠（NaOH）、盐酸 （HCl）、氢氟酸(HF)、异丙醇（IPA）、 硅酸钠（Na2SiO3）、氟化铵（NH4F）、 三氯氧磷（POCl3）、氧气（O2）、氮气 （N2）、三氯乙烷（C2H3Cl3）、四氟化碳 （CF4）、氨气（NH3）和硅烷（SiH4）， 光气等。
HF + NH4F = NH4[HF2]
当氢氟酸和二氧化硅作用时，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。
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。
在前序的清洗过程中硅片表面不可避 免的形成了一层很薄的SiO2层，用HF酸把 这层SiO2去除掉。
SiO2 + 6 HF = H2[SiF6] + 2 H2O
2.1.4HCl酸去除一些金属离子，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。
电池片生产工艺过程中各化学品的 应用及反应方程式：
2.1一次清洗工艺 2.1.1去除硅片损伤层：
Si + 2 NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2 H2 ↑
28 80
122 4
对125*125的单晶硅片来说，假设硅片表面每边去除10um， 两边共去除20um，则每片去处的硅的重量为： △g=12.5*12.5*0.002*2.33 = 0.728g。 （硅的密度为 2.33g/cm3）
成分分散在二氧化硅中。 在较高温度的时候，P2O5作为磷源和Si反应生成磷，反应
如下：
2 P2O5 +5 Si = 5 SiO2 + 4 P 在扩散工艺中，三氯乙烷用于炉管清洗，三氯乙烷的燃
烧（分解）的产物有：光气、一氧化碳、二氧化碳和氯化 氢等。
2.3等离Leabharlann 刻蚀工艺 所谓等离子体就是由带电的正、负电荷的粒子
2.4二次清洗工艺 由于在扩散以后在硅片表面形成了一层磷硅玻璃，主要
成分还是二氧化硅。因此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，必须用HF酸 把磷硅玻璃腐蚀掉。
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 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]， 从而减低了氢氟酸的浓度。
设每片消耗的NaOH为X克，生成的硅酸钠和氢气分别为Y 和Z克，根据化学方程式有：
28 ：80 = 0.728 ：Ｘ
Ｘ= 2.08g
28 ：122 = 0.728 ：Y Y=3.172g
28 ：4 = 0.728 ：Z
Z= 0.104g
2.1.2制绒面：
Si + 2 NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2 H2 ↑
28 80
122
4
由于在制绒面的过程中，产生氢气得 很容易附着在硅片表面，从而造成绒面的 不连续性，所以要在溶液中加入异丙醇作 为消泡剂以助氢气释放。另外在绒面制备 开始阶段，为了防止硅片腐蚀太快，有可 能引起点腐蚀，容易形成抛光腐蚀，所以 要在开始阶段加入少量的硅酸钠以减缓对 硅片的腐蚀。
2.1.3 HF酸去除SiO2层
2.2扩散工艺 2.2.1扩散过程中磷硅玻璃的形成： Si + O2＝ SiO2 5POCl3 ＝ 3 PCl5 + P2O5（600℃） 三氯氧磷分解时的副产物PCl5，不容易分解的，对硅片有
腐蚀作用，但是在有氧气的条件下，可发生以下反应： ４PCl5 + 5O2 ＝ 2 P2O5 + 10Cl2 ↑(高温条件下) 磷硅玻璃的主要组成： 小部分P2O5，其他是２SiO2·P2O5或SiO2·P2O5。这三种
Si + 4 F* SiF4 ↑
SiO2 + 4 F* SiF4 + O2↑
Si和SiO2在CF4等离子体中的刻蚀速率是很 低的，因为在纯的CF4等离子体中，这些过 程的刻蚀速率受制于较低的F*浓度，因此 刻蚀效率较低，如果在其中加入O2，Si和 SiO2的刻蚀速率会增加，加入O2之后，反 应室中产生了COF2，CO及CO2而消耗了 CFx*自由基，于是减少了F*消耗量，结果 F*浓度增大，相应的刻蚀速率也增大。选 择适当的CF4和O2的比例，会得到良好的刻 蚀效果。
2.5 PECVD工艺 为了进一步减少入射光的损失，在硅片
上沉积一层氮化硅薄膜。
3SiH4 + 4NH3 Si3N4 +12 H2
3SiH4 + 2N2 Si3N4 + 6H2 2.6烧结工艺（略）
组成的气体，正负电荷数相等，其净电荷相等。 等离子刻蚀所用的等离子体，是辉光放电形成的 “电离态”气体，其中包括正离子、负离子、电 子、中性原子、分子及化学上活泼的自由基，这 种“电离态”的气体是在向气体系统中施加足以 引起电离的高能电场条件下产生的。
在我们的工艺中，是用CF4来刻蚀扩散后的硅 片，其刻蚀原理如下：
太阳能电池片生产工艺常 用化学品及其应用
昆山市欣谷微电子材料有限公司 2013-3-10
一般来说，半导体工艺是将原始半导体材 料转变为有用的器件的一个过程，太阳能 电池工艺就是其中的一种，这些工艺都要 使用化学药品。
常用化学药品
太阳能电池工艺常用化学药品有：乙醇 （C2H5OH）、氢氧化钠（NaOH）、盐酸 （HCl）、氢氟酸(HF)、异丙醇（IPA）、 硅酸钠（Na2SiO3）、氟化铵（NH4F）、 三氯氧磷（POCl3）、氧气（O2）、氮气 （N2）、三氯乙烷（C2H3Cl3）、四氟化碳 （CF4）、氨气（NH3）和硅烷（SiH4）， 光气等。
HF + NH4F = NH4[HF2]
当氢氟酸和二氧化硅作用时，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。
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。
在前序的清洗过程中硅片表面不可避 免的形成了一层很薄的SiO2层，用HF酸把 这层SiO2去除掉。
SiO2 + 6 HF = H2[SiF6] + 2 H2O
2.1.4HCl酸去除一些金属离子，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。
电池片生产工艺过程中各化学品的 应用及反应方程式：
2.1一次清洗工艺 2.1.1去除硅片损伤层：
Si + 2 NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2 H2 ↑
28 80
122 4
对125*125的单晶硅片来说，假设硅片表面每边去除10um， 两边共去除20um，则每片去处的硅的重量为： △g=12.5*12.5*0.002*2.33 = 0.728g。 （硅的密度为 2.33g/cm3）
成分分散在二氧化硅中。 在较高温度的时候，P2O5作为磷源和Si反应生成磷，反应
如下：
2 P2O5 +5 Si = 5 SiO2 + 4 P 在扩散工艺中，三氯乙烷用于炉管清洗，三氯乙烷的燃
烧（分解）的产物有：光气、一氧化碳、二氧化碳和氯化 氢等。
2.3等离Leabharlann 刻蚀工艺 所谓等离子体就是由带电的正、负电荷的粒子
2.4二次清洗工艺 由于在扩散以后在硅片表面形成了一层磷硅玻璃，主要
成分还是二氧化硅。因此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，必须用HF酸 把磷硅玻璃腐蚀掉。
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 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]， 从而减低了氢氟酸的浓度。
设每片消耗的NaOH为X克，生成的硅酸钠和氢气分别为Y 和Z克，根据化学方程式有：
28 ：80 = 0.728 ：Ｘ
Ｘ= 2.08g
28 ：122 = 0.728 ：Y Y=3.172g
28 ：4 = 0.728 ：Z
Z= 0.104g
2.1.2制绒面：
Si + 2 NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2 H2 ↑
28 80
122
4
由于在制绒面的过程中，产生氢气得 很容易附着在硅片表面，从而造成绒面的 不连续性，所以要在溶液中加入异丙醇作 为消泡剂以助氢气释放。另外在绒面制备 开始阶段，为了防止硅片腐蚀太快，有可 能引起点腐蚀，容易形成抛光腐蚀，所以 要在开始阶段加入少量的硅酸钠以减缓对 硅片的腐蚀。
2.1.3 HF酸去除SiO2层
2.2扩散工艺 2.2.1扩散过程中磷硅玻璃的形成： Si + O2＝ SiO2 5POCl3 ＝ 3 PCl5 + P2O5（600℃） 三氯氧磷分解时的副产物PCl5，不容易分解的，对硅片有
腐蚀作用，但是在有氧气的条件下，可发生以下反应： ４PCl5 + 5O2 ＝ 2 P2O5 + 10Cl2 ↑(高温条件下) 磷硅玻璃的主要组成： 小部分P2O5，其他是２SiO2·P2O5或SiO2·P2O5。这三种