晶体硅太阳电池制绒工艺解读

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酸制绒,利用强腐蚀性酸混合液的各向同性的腐蚀特 性对硅片表面进行腐蚀。
主要化学药品为:硝酸、氢氟酸
南安市三晶阳光电力有限公司 3.1 单晶
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3.1 多晶
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4.制绒的化学原理
4.1 单晶
4.1.1 化学原理 利用低浓度碱溶液对晶体硅在不同晶体取向上具有
• 在此范围间,增加NaOH浓度会稍微增加反应速度。
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0%
5%
10%
• 当IPA的浓度从3%增加到10%时,反应速度会明显下降。
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78℃
83℃
88℃
• 在同样的NaOH浓度下,当温度升高时,反应速度明显
加快。
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• 多晶制绒反应的发生点为表面的缺陷点,如果过分完整
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9.单晶绒面不良的分析及措施
9.1 绒面不良分析
1、表面污点(包括手指印、残留物-IPA/NaOH/NaSiO3、 外来杂质、花篮印、水纹); 2、表面发白; 3、表面发亮; 4、表面有规则的闪光; 5、表面有彗星现象; 6、表面无绒面; 7、表面绒面不均匀。
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总化学反应方程式为:
3Si 4HNO3 18HF 3H2[SiF6 ] 8H2O 4NO
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5.1 单晶制绒影响因素分析
硅的腐蚀速率与表面原子密度、晶格方向、掺杂浓度、 溶液成分、浓度、温度、搅拌等参数有关 5.1.1 影响因素
* NaOH及异丙醇浓度 • 制绒槽内硅酸钠的累计量 • 制绒反应的温度 • 制绒反应时间的长短 • 槽体密封程度、异丙醇的挥发程度
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先将自动开关变为手动状态,然后在制绒设备电柜 中关闭PLC控制开关,再关闭24V转换电源开关和控制电 源,然后关闭各个加热器和机械臂驱动电源。
8.4 关机注意事项
8.4.1 由自动变为手动的时候,一定要注意机械臂运行情 况,是否在操作,必须要自动运行状态改为待机后再由 待机改为手动状态,并且机械臂上没有花篮才可以关机; 8.4.2 关机前要求所有的槽体都用水枪清洗一遍; 8.4.3 关机后也要注意将加药的天平、称片天平和显微镜 的电源关闭。
注:盐酸具有酸和络合剂的双重作用,氯离子能与Fe3+、
Pt2+、Au3+、Ag+、Cu+、Cd2+、Hg2+等金属离子形成可溶 于水的络合物
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7.2 氢氟酸清洗的作用
7.2.1 去除在清洗过程中表面形成SiO2层
SiO2 6HF H2 SiF6 2H2O
7.2.2 氢氟酸是良好的脱水剂,起到预脱水的作用
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天生我材必有用,千金散尽还复来。23:28:1123:28: 1123:2 812/7/ 2020 11:28:11 PM
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安全象只弓,不拉它就松,要想保安 全,常 把弓弦 绷。20. 12.723 :28:112 3:28Dec-207- Dec-20
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得道多助失道寡助,掌控人心方位上 。23:28:1123: 28:1123 :28Monday, December 07, 2020
副反应化学方程式:
Na2SiO3 + H2O → H2SiO3 + OHNa2SiO3 → (Na2O)x·(SiO2)y
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硅被HNO3氧化,反应为:
3Si 4HNO3 3SiO2 2H2O 4NO
用HF去除SiO2层,反应为:
SiO2 6HF H2[SiF6 ] 2H2O
6.2 多晶工艺控制参数
• 硅片厚度(腐蚀量、腐蚀速率) • 虫孔长宽比 • 亮斑 • 暗纹 • 表面平整度 • 表面洁净度(棕黄色斑迹)
南安市三晶阳光电力有限公司 6.2.1 多晶工艺控制方法
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7.酸清洗的作用
7.1 盐酸清洗的作用
7.1.1 中和残留在硅片表面的碱液 7.1.2 去除在硅片切割时表面引入的金属杂质
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目录
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1.制绒基础知识
1.1 什么是制绒
制绒是将硅表面进行预清洗并用强碱或强酸腐蚀成 类似金字塔状或蜂窝状结构的过程
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1.2 制绒的作用
1.2.1 去除损伤层 1.2.2 形成减反射绒面(陷光结构)
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120秒
240秒
* 在同样浓度下不同时间的对绒面的影响
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6.1 硅片表面沾污的来源
* 硅片有手指印,在清洗前看不见,但是清洗后却清晰可

• 硅棒切片后清洗工艺中的有机物沾污 • 硅片表面的碳沾污 • 硅棒切片时润滑剂的粘污 • 硅片经过热碱处理后提出在空气中,时间过长会与空气
*
做专业的企业,做专业的事情,让自 己专业 起来。2020年1 2月下 午11时2 8分20. 12.723 :28Dec ember 7, 2020
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• 酸性溶剂的浓度和温度对于腐蚀速度的控制具有决定意
义,应严格控制。
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腐 蚀 速 率
HNO3
• 使用HF、HNO3、H2O混合液
• HNO3在硅表面形成SiO2层
暗纹
• HF将氧化层除去
从而HF、HNO3两者形成竞争
外 HF 观
发亮
南安市三晶阳光电力有限公司 温度对于腐蚀速度的控制具有决定意义,应严格控制。
不同腐蚀速率的各向异性腐蚀特性,在硅片表面腐蚀形 成金字塔结构密布的表面形貌,就称为表面织构化。金 字塔的四面全是由〈111〉面包围形成。 4.1.2 陷光原理
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。
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总反应化学方程式:
Si + 2NaOH + H2O → Na2SiO3 + 2H2↑
*
安全在于心细,事故出在麻痹。20.12.720.12.723:28:1123 :28:11 December 7, 2020
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加强自身建设,增强个人的休养。2020年12 月7日下 午11时 28分20 .12.72 0.12.7
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9.1.5 表面发白
现象:表面发白 原因:制绒时间或浓度不够 解决方法: 1、加大制绒液浓度; 2、重新制绒。
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9.1.6 表面发亮
现象:表面发亮、发沙 原因:制绒时间过长或制绒液 浓度过高 解决方法: 1、适当降低制绒液浓度;
2、适当减少制绒时间。
的区域(0.5~0.6μm/min),这样可以在金字塔的质量 和生产率之间找到一个平衡。
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●腐蚀量同时间的关系
●腐蚀速率同时间的关系
以上各种颜色曲线是多次试验的不同浓度的统计
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0.5%
1.5%
5.5%
• 当NaOH的浓度小于1.5%和大于4%时都会破坏金字塔结构。
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6.1.2 怎样才是“好”的金字塔
•在制绒过程中有三个变量需要控制:
•IPA浓度 •KOH or NaOH 浓度 •硅酸盐浓度
•其他需要控制的因素:
•温度(高低和均匀性) •时间 •水流(搅动或鼓泡)
•要控制的结果:
•金字塔的大小 •金字塔的铺满程度 •表面的花片
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关键:降低硅片表面及溶液的界面能 三个方面实现:
• 对来料检验较差的硅片表面进行预处理,如粗抛液、清
洗剂或强氧化剂。
• 提高硅片表面的浸润能力,如增加IPA浓度或把硅片进
行酸或碱的腐蚀。
• 减少溶液的张力,如绒面添加剂。添加剂有很多极性或
非极性的功能团来降低腐蚀液表面的张力。
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中的氧反应形成一层氧化层,这层氧化层一旦形成就很 难再清洗下去了。因此,在碱清洗后不能在空气中暴露 12秒以上。
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• 硅片单面腐蚀厚度(腐蚀量) • 反射率 • 金字塔大小 • 白斑、雨点 • 划伤、划痕 • 花篮印 • 外观均匀性
南安市三晶阳光电力有限公司 6.1.1 单晶工艺控制方法
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8.现有单晶制绒设备开关机注意事项
8.1 开机流程
先在制绒设备电柜中打开24V转换电源开关和控制电 源,然后打开各需要打开的加热器及6个机械臂驱动电源检查制绒设备的所有急停按钮是否都在断开状态; 8.2.2 开机后观察PLC面板上是否有报警信息; 8.2.3 检查纯水的电阻率,大于17.5Mohm-cm。
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• 温度越高腐蚀速度越快 • 溶液浓度越高腐蚀速度越快 • IPA浓度越高腐蚀速率越慢 • Na2SiO3浓度越高腐蚀速率越慢 • 工业中的腐蚀应使参数处于比较平缓的变化区域。以使
反应速度不致因为参数的微小变化造成较大的变化。
• IPA浓度应使用较低的水平,使反应速度控制在较理想
原因:可能是来料原因
解决方法:
通常适当增加碱和IPA的浓度可 以解决,但是具体量视实际情 况而定。
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9.1.9 表面腐蚀不均匀
现象:部分局域表面发白,有 彗星现象发生
原因:IPA偏少
解决方法:
通常适当IPA的浓度可以解决, 具体量视实际情况而定。
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1.3 制绒的目的
1.2.1 利用陷光原理,增加光的吸收,提高短路电流Isc 1.2.2 增加PN结的面积
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2.1 单晶 碱制绒,利用单晶片各向异性的腐蚀特性由强碱对硅
片表面进行一系列的腐蚀。我司现在也在使用碱制绒,当 然也有某些公司用酸制绒做单晶。
主要化学药品为:氢氧化钠或氢氧化钾、异丙醇或乙 醇、硅酸钠或绒面添加剂 2.2 多晶
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9.1.7 制绒不良
现象:表面出现规则的制绒不 良、同一整批都有 原因:可能是来料原因 解决方法: 1、适当增加制绒液浓度; 2、适当增加制绒时间; 3、相应加大预清洗浓度。
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9.1.8 表面发亮且有雨点
现象:部分局域绒面较好,部 分区域较难腐蚀
的表面反而无法制绒——水至清则无鱼。但是反过来, 制绒的情况也受表面状态影响很大,不容易控制。
• 酸性溶剂有除油效果,因此多晶硅表面的制绒对于前期
硅片表面沾污不是很敏感。
• 酸性溶剂在表面如遇空气,很容易干躁形成氧化层的着
色现象,一旦着色很难再行清除。多晶硅在酸洗之后还 未经清水漂洗之前出水不应长于12秒。因此,最好使用 在线式连续清洗。
9.1.10 表面无绒面
现象:表面基本无绒面,有流 星雨现象发生
原因:来料、表面有杂质阻止 制绒腐蚀
解决方法:
1、通常适当增加碱液浓度可以 解决,具体量视实际情况而定;
2、增加预清洗浓度。
谢谢!
*
每一次的加油,每一次的努力都是为 了下一 次更好 的自己 。20.12 .720.1 2.7Monday, December 07, 2020
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NaOH浓度 反应温度
制绒的根本
NaSiO3浓度 IPA浓度
提高溶液浓稠度, 控制反应速度
过程控制
搅拌或 鼓泡
提高反应物疏运 速度,提高氢气 泡脱附作用
硅片表面原始状态,如:表面平整度、有 无油污、划伤及硅片厚度等
反应控制过程
氢气泡密度及大小 以及在硅片表面停 留的时间
决定金字塔形貌
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9.1.3 表面污染
现象:同一批片子相同位置有 一些类似于油污一样的污渍
原因:来料问题,可能于切片 后干燥处理有关系或者是包装 时引入
解决方法:
1、与硅片厂家协商;
2、加大预清洗浓度;
3、重新制绒。
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9.1.4 表面污渍
现象:制绒后表面有污渍 原因:制绒后反应物残留 解决方法: 1、加大预清洗浓度; 2、重新制绒。
9.1.1 表面手印
现象:表面有指纹残留
原因:在切片清洗过程中或包 装时人为的接触硅片
解决方法:
1、IPA可以起到一定效果,但 是不能杜绝;
2、预清洗也能有一定的效果, 但也不能百分百处理干净。
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9.1.2 表面药液残留
现象:表面有大量的药液残留 原因:IPA加入过多 解决方法:重新制绒。
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