单晶硅制绒

单晶硅制绒

—(碱各向异性腐蚀)

㈠、目的和原理

形成表面金字塔结构，降低反射，增加光的吸收。

利用氢氧化钠对单晶硅各向异性腐蚀及不同浓度下的各向异性因子(AF)：粗抛光去除硅片在多线切割锯切片时产生的表面损伤层，细抛光实现表面较低反射率表面织构。 --在100面上的腐蚀速率R100与111面上的腐蚀速率R111的比值R100：R111在一定的弱碱溶液中可以达到500。

制绒方法：弱碱溶液在一定的温度、时间下与硅片反应形成绒面。

↑+++223222H SiO Na O H NaOH Si 加热

解释

①现有单晶硅片是由长方体晶锭在多线切割锯切成一片片单晶硅方片。由于切片是钢丝在金刚砂溶液作用下多次往返削切成硅片，金刚砂硬度很高，会在硅片表面带来一定的机械损伤。如果损伤不去除，会影响太阳电池的填充因子。

②氢氧化钠俗称烧碱，是国民经济生产中大量应用的化工产品。由电解食盐水而得，价格比较便宜，每500克6元。化学反应方程式为：

↑+↑+=+222222H Cl NaOH O H NaCl 电解

分析纯氢氧化锂、氢氧化钾也可以与硅起反应，但价格较贵。如氢氧化锂每500克23元，用于镉-镍电池电解液中。

③碱性腐蚀优点是反应生成物无毒，不污染环境。不像HF-HNO 3酸性系统会生成有毒的NO x 气体污染大气。另外，碱性系统与硅反应，基本处于受控状态。有利于大面积硅片的腐蚀，可以保证一定的平行度。

㈡、工艺步骤

制绒液配比（老数据）

制绒过程：1、用去离子水清洗 2、制绒 3、检测4、清洗

1. 本工艺步骤由施博士制定，是可行的具有指导意义的两步法碱腐蚀工艺。第一步粗抛光去掉硅片的损伤层；第二步细抛光，表面产生出部分反射率较低的织构表面，如果含有[100]晶向的晶粒，就可以长出金字塔体状的绒面；第五步是通过盐酸中和残余的氢氧化钠，化学反应方程式为：O H NaCl NaOH HCl 2+=+；第七步氢氟酸络合掉硅片表面的二氧化硅层，化学反应方程式为：O H SiF H HF SiO 26222][6+=+。

2. 就粗抛实验如下，投入50片硅片：

1. 在20%NaOH 溶液中，温度为80℃，反应了10分钟，硅片厚度平均去掉了32μm 。

2. 在15%NaOH 溶液中，温度为80℃，反应了10分钟，硅片厚度平均去掉了25μm

（此数据来源于小片实验）。

硅片粗抛是放热反应且反应激烈，反应速度与温度上升有点正反馈的态势：温度高，浓度高反应就会更激烈。新硅片由于表面粗糙，表面积大一些反应也会激烈一些。

3.由于每次投片量较大，125×125可投300片，103×103可投400片，因而反应会

很激烈，通过积累可以求出在受控条件下最佳浓度和时间。

4.按照施博士的意见硅片去掉20~25μm的厚度，硅片损伤层也就去除干净了，这

也可以作为检验标准。

5.本反应以125×125的硅片计，每一片每次反应去掉25μm的厚度为准，每片将

消耗0.9克硅，也将消耗2.6克氢氧化钠，300片硅片将消耗780克氢氧化钠，加上溶液加热蒸气带走一部分氢氧化钠，先加上1000克氢氧化钠为宜。

6.同理，如e那样每次生成832克硅酸钠，反应槽内的溶剂以170千克计，一旦

溶液出现明显白色絮状硅酸钠，就应更换氢氧化钠溶液。

7.工序3中利用氢氧化钠对硅腐蚀的各向异性，用2%氢氧化钠溶液在多晶硅表面

产生反射率较低织构表面，在[100]晶向的晶粒表面上会腐蚀出金字塔体的绒面来。多晶硅总会存在着[100]晶向的晶粒，只是多少而已。

8.溶液配比方法是采取质量百分比法，如20%氢氧化钠溶液是1000ml纯水中加

200克氢氧化钠。

㈢、注意事项

1.在工序1和3中氢氧化钠溶液与硅片反应时会有碱蒸气产生，故设备运行时请

关闭有机玻璃门。

2.盐酸是挥发性强酸，不要去闻其味道。

3.氢氟酸会腐蚀玻璃，故不与玻璃器械接触，也不要去闻氢氟酸的味道。

4.如果酸或碱不小心溅入眼内或溅到脸上，请立即打开洗脸洗眼池上盖冲洗。