晶体硅太阳电池制绒工艺解读
晶体硅太阳能电池生产线清洗制绒工序
总结词
去除表面污垢，提高表面清洁度
详细描述
碱洗工序主要利用碱性溶液清洗硅片表面，去除油脂、污垢等杂质，提高表面的 清洁度和吸附能力，为后续的制绒工序提供良好的表面条件。
制绒流程
总结词
形成绒面结构，提高光吸收效率
详细描述
制绒工序是利用化学反应在硅片表面形成绒面结构，使入射光在硅片表面产生漫反射和散射，从而提高太阳能电 池的光吸收效率。制绒过程中需控制反应温度、时间和溶液浓度等参数，以保证绒面结构的均匀性和一致性。
硅片在生产过程中会沾染各种污 染物，如灰尘、油脂等，清洗制 绒的目的是将这些污染物去除，
恢复硅片表面的洁净。
去除切割损伤
晶体硅太阳能电池的制造过程中， 硅片需要进行切割，这个过程中会 在硅片表面产生损伤，清洗制绒可 以去除这些切割损伤。
增强表面活性
通过清洗制绒，可以去除硅片表面 的氧化层，暴露出新鲜的硅表面， 增强其表面活性。
定期进行应急演练，提高员工的应急 处理能力。
配备相应的应急处理设备和物资，如 急救箱、灭火器等。
在发生紧急情况时，应迅速采取相应 措施，确保人员安全和设备稳定。
环保措施及排放标准
清洗制绒过程中应采用环保型清洗剂，减少对环境的污 染。
定期对生产线进行清洁和维护，确保生产环境的整洁和 卫生。
废气、废液等废弃物应按照国家相关标准进行排放和处 理。
展方向。企业致力于研发环保型清洗制绒工艺，降低能源消耗和环境污
染。
03
高精度与高效率
为了提高产品质量和生产效率，生产线清洗制绒技术向高精度和高效率
方向发展。企业不断优化清洗制绒工艺，提高设备的精度和稳定性，实
现高效生产。
市场前景及竞争态势
晶体硅太阳能电池原理与制造工艺
晶体硅太阳能电池原理与制造工艺晶体硅太阳能电池原理与制造工艺1.硅太阳能电池丄作原理与结构太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应一般的半导体主要结构如图1-1:图1-1 半导体主要结构正电荷表示硅原子负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子当硅晶体中掺入其他的杂质如硼、磷等当掺入硼时硅晶体中就会存在着一个空穴它的形成可以参照图1-2o图1-2 P型半导体正电荷表示硅原子负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子黃色表示掺入的硼原子因为硼原子周围只有3个电子所以就会产生如图1-2所示的蓝色的空穴这个空穴因为没有电子而变得很不稳定容易吸收电子而中和形成Ppositive型半导体。
同样掺入磷原子以后因为磷原子有五个电子所以就会有一个电子变得非常活跃形成Nnegative型半导体。
黄色的为磷原子核红色的为多余的电子。
如图1-3所示。
图1-3 '型半导体正电荷表示硅原子负电荷表示圉绕在硅原子旁边的四个电子黃色表示掺入的磷原子当P型和'型半导体结合在一起时在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层界面的P型一侧带负电'型一侧带正电。
这是由于P型半导体多空穴X型半导体多自由电子出现了浓度差。
N区的电子会扩散到PP的“内电场”从而阻止扩区P区的空穴会扩散到N区一旦扩散就形成了一个由N指向散进行如图1-4所示。
达到平衡后就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差这就是P\结。
图1-4内电场的形成当晶片受光后PN结中N型半导体的空穴往P 型区移动而P型区中的电子往X型区移动从而形成从X型区到P型区的电流。
然后在P\结中形成电势差这就形成了电源。
如图1-5所示图1 -5硅太阳电池结构示意图由于半导体结后如果在半导体中流动电阻非常大损耗也就非常不是电的良导体电子在通过pn大。
但如果在上层全部涂上金属阳光就不能通过电流就不能产生因此一般用金属网格覆盖p-n结如图1-6梳状电极以增加入射光的面积。
图1-6梳状电极及SiO2保护膜另外硅表面非常光亮会反射掉大量的太阳光不能被电池利用。
晶硅太阳能电池制造工艺-工艺流程以及工序简介
2）、工序简介
目前硅太阳能电池制造工序主要有：
制绒清洗工序 扩散工序 PECVD工序 丝网印刷工序 烧结工序 Laser刻蚀工序 测试分选工序
1. 制绒清洗工序
(a).单晶制绒---捷佳创
目的与作用：
（1）去除单晶硅片表面的机械损伤层和氧 化层。
（2）为了提高单晶硅太阳能电池的光电转 换效率,根据单晶硅的各向异性的特性， 利用碱(KOH)与醇(IPA)的混合溶液在单 晶硅表面形成类似“金字塔”状的绒面, 有效增强硅片对入射太阳光的吸收,从而 提高光生电流密度。
1）、硅太阳能电池的制造工艺流程：
清洗制绒
扩散
周边刻蚀
印刷电极PECVD去磷玻璃烧结分选测试
检验入库
1.原料硅片清洗制绒 12.测试分选
11.激光 10.烧 结 9.丝网印刷正电极 8.烘 干
2.高温扩散（液态扩散） 3.去磷硅玻璃（去PSG） 4.沉积减反射膜（PECVD）
5.丝网印刷背电极 6.烘 干
去除磷硅玻璃的目的、作用：
1. 磷硅玻璃的厚度在扩散中工艺难控制，且其工艺窗口太小，不稳 定。
2. 磷硅玻璃的折射率在1.5左右，比氮化硅折射率（2.07左右）小， 若磷硅玻璃较厚会降低减反射效果。
3. 磷硅玻璃中含有高浓度的磷杂质，会增加少子表面复合，使电池 效率下降。
2. 扩散（POCl3液态扩散）
(b). 多晶制绒---RENA InTex
3Si 2HNO3 18HF 3H2SiF6 0.45NO 1.35NO2 0.1N2O 4.25H2 2.75H2O
目的与作用：
（1）去除单晶硅片表面的机械损 伤层和氧化层。
（2）有效增加硅片对入射太阳光 的吸收,从而提高光生电流密度，提高 单晶硅太阳能电池的光电转换效率。
晶体硅太阳能电池制绒工艺培训
制绒工艺培训
单晶制绒添加剂
主要用途：为单晶硅湿法腐蚀添加剂，通过改变单晶硅腐
蚀中各向异性因子和药液活性，能有效改善太阳能电池片制 程中单晶制绒的工艺效果。
具体效用如下： ➢ 制绒时间短，可提高生产效率； ➢ 绒面大小可调节，从而实现精准受控； ➢ 提高金字塔成核密度，降低反射率，从而提升转换效率； ➢ 金字塔尺寸细小均匀，可显著改善扩散方块电阻，大大减 少铝苞产生几率；
添加剂：降低硅表面张力，促进氢气泡的释放，使金字塔
更加均匀一致。增加溶液的粘稠度，减弱NaOH溶液对硅片的 腐蚀力度，增强腐蚀的各向异性。
HF酸：去除硅的氧化物，使硅片更易脱水 HCL酸：去除金属离子
制绒工艺培训
单晶制绒过程中影响因素
1.碱液浓度 2.溶液的温度 3.制绒腐蚀时间的长短 4.无水乙醇的浓度 5.添加剂的浓度 6.制绒槽内硅酸钠的累积量 7.槽体密封程度、无水乙醇的挥发程度
制绒目的
因为光在非垂直入射至硅表面，会发生反射现象，为了 降低光反射，增强光吸收，需要在硅表面形成绒面，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。
为什么降低反射会增加光的吸收？ 因为需要满足能量守恒定律： 光反射＋光吸收＋光透射＝光总能量
制绒工艺培训
陷光原理
陷光原理就是指使入射光进行二次或者多次反射，从而减 少反射率。
制绒工艺培训
单晶制绒添加剂
➢ 拓宽工艺窗口，制绒过程对NaOH和IPA的浓度敏感性降 低，工艺温度范围广，对制绒槽的温度均匀性要求降低，对 设备精度依赖性显著降低，75-80℃均可制出优良绒面； ➢ 显著减少制绒腐蚀量，可降低硅片翘曲度，减少碎片； ➢ 降低70%的化学品用量，降低了电池制造成本； ➢ 对原硅片要求降低，增大了硅片厂商的选择范围； ➢ 制绒过程稳定可靠，员工操作简便，更适合于自动化制绒 机操作； ➢ 溶液不会增加额外的污染，对人体无毒无害，与其它溶剂 可混合，无干扰作用。
制绒工艺说明
3.7溶液的定期调节
3.7.1粗抛液3个工作日要彻底换一次液，换液时要彻底清洗槽子，用抹布擦干净槽子边沿、槽底和加热电阻丝上的沉积物。
3.7.2制绒槽从上次调液（或新配液）开始累计生产量达到4000片时，要放掉1/3溶液，加750gNaOH和5瓶无水乙醇，试片，稳定后进行生产。
3.7.3水洗的8、9、10槽要12小时换水一次。
3.8工艺卫生要求
3.8.1制绒车间要保持清洁，地面常有碱液或干碱，要经常打扫。
3.8.2盛过碱液或乙醇的塑料桶要及时刷洗，不可无标识长时间用桶盛碱液或乙醇。
3.8.3物品和工具定点放置，用过的工具要放回原位，严禁乱放。
3.8.4每班下班前要对制绒机进行卫生打扫，擦掉机器上面的碱，擦掉槽盖上的硅胶。
制绒液：按照3.3.1条的浓度计算出170L制绒液所含有的NaOH、Na2SiO3和无水乙醇的量，清洗好制绒槽，关闭排水阀门，打开进水阀门向槽中缓慢放水，同时向槽中倒入NaOH、Na2SiO3和无水乙醇，
过程中用水瓢不断搅拌溶液，待加完NaOH、Na2SiO3和无水乙醇后，放水调整液面至溢水口下方2cm
3操作规程
3.1装片
3.1.1戴好防护口罩和干净的PE手套。
3.1.2将仓库领来的硅片从箱子中取出，以400片为一个生产批次把硅片装入“硅片盒”。
3.1.3在“工艺流程卡”上准确记录硅片批号、生产厂家、电阻率和投入数。
3.1.4在“工序产质量报表”上详细记录领料数、实际投入数、产出数，有缺片现象时要在缺片记录上记录缺片的批号、厂商、箱号和缺片数。
3.1.5装完一个生产批次后把“工艺流程卡”随同硅片一起放在盒架上，等待制绒。
晶硅太阳电池工业生产中制绒工艺与设备设计要点
电 子 工 业 毫 用 设 吝
・
பைடு நூலகம்
光 伏 制造 工 艺与 设 备 ・
晶硅 太 阳 电池工 业 生产 中制绒 工 艺 与设 备 设计 要点
于静 ，王 宇 ，耿 魁伟 。
（ ． 国电 子科 技集 团公 司第 四 十 五研 究昕 ， １中 北京 燕郊 ０ ５ ０ ； ６２ １ ２ 揭 阳 中诚集 团有 限公 司 ， 东揭 阳 ５ ２ ０ ；３ 华 南理 工大 学 电子 与信 息 学 院 ， ． 广 ２００ ． 广州 ， １６ １ ５ ０４ ） 摘 要 ： 对 工业 生产 单 晶硅 太 阳能 电池 对 绒 面 的要 求 ，结合 中 国电子 科 技 集 团公 司 第四 十 五 针 研 究所研 制 的全 自动制 绒 清 洗 设 备 中制 绒 工 艺段 的 结 构设 计 要 点 ， 制绒 工 艺的 原 理 、 准 、 从 标 影 响制 绒 工 艺的 因素 等 方 面进 行分 析 ， 调设 备 与 工 艺 密切 结 合 的 重要 性 。 强 关 键 词 ： 绒 工艺 ； 备 ； 制 设 设计 要 点 中图 分类 号 ： Ｎ３ ５ Ｔ ０ 文 献标 识 码 ： Ｂ 文章 编 号 ： ０ ４４ ０ （０ ００ —０ １０ １ ０ －５ ７２ １ ）４０ ０ —３
电池 的光 电转 换 效率和 降低 生产 成 本 已经成 为 行业 发展 的核 心所 在 。 目前 光伏 市场 上 的主 导产 品仍 是
晶硅 太 阳 电池 ， 括单 晶硅 与 多晶硅 两大 类 ， Ｐ型 包 用
收 稿 日期 ：０ｌ ．３２ ２ ００—５
光 伏 制造 工艺 与 设 备 ・
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｔ ｉ ｐ ｒ ｈｅ ａ ｔ ｍａ ｉ ｅ ｔ ｒｎ ＆ｃ ｅ ｎｉ ｑ ｉ ｍ ｅ ｔｉ ｅ ｉ ｎ ｄ ｆ ｒｓ ｌｒｃ ｌ ｓ ｒａ ｅ ｓ ｒ ｃ ：Ｉ ｈ ｓｐａ ｅ ，ｔ ｕ ｏ ｔｃｔ ｘ ｕ ｉ ｇ ｌ ａ ｎｇ ｅ ｕ ｐ ｎ ｓｄ ｓｇ ｅ ｏ ｏ ａ ｅ ｌ ｕ ｆ ｃ
晶体硅太阳能电池生产工艺流程图
晶体硅太阳能电池生产工艺流程图电池片工艺流程说明：(1)清洗、制绒：首先用化学碱（或酸）腐蚀硅片，以去除硅片表面机械损伤层，并进行硅片表面织构化，形成金字塔结构的绒面从而减少光反射。
现在常用的硅片的厚度在 180 μm 左右。
去除硅片表面损伤层是太阳能电池制造的第一道常规工序。
(2)甩干：清洗后的硅片使用离心甩干机进行甩干。
(3)扩散、刻蚀：多数厂家都选用 P型硅片来制作太阳能电池，一般用 POCl3液态源作为扩散源。
扩散设备可用横向石英管或链式扩散炉,进行磷扩散形成 P-N结。
扩散的最高温度可达到 850- 900℃。
这种方法制出的 PN结均匀性好，方块电阻的不均匀性小于 10％，少子寿命大于 10 微秒。
扩散过程遵从如下反应式：4POCl3＋3O2（过量）→ 2P2O5＋2Cl 2（气） 2P2O5＋5Si → 5SiO2 + 4P 腐蚀磷硅玻璃和等离子刻蚀边缘电流通路，用化学方法除去扩散生成的副产物。
SiO2与HF生成可溶于水的 SiF 62-，从而使硅表面的磷硅玻璃（掺 P2O5的SiO2）溶解，化学反应为：SiO2＋6HF → H2（SiF 6）＋ 2HO(4) 减反射膜沉积：采用等离子体增强型化学气相沉积(PECVD: Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)技术在电池表面沉积一层氮化硅减反射膜，不仅可以减少光的反射，而且由于在制备SiNx 减反射膜过程中有大量的氢原子进入，因此也起到了很好的表面钝化和体钝化的效果。
这是因为对于具有大量晶界的多晶硅材料而言，晶界的悬挂键被饱和，降低了复合中心的原因。
由于表面钝化和体钝化作用明显，就可以降低对制作太阳能电池材料的要求。
由于增强了对光的吸收，氢原子对太阳能电池起到很好的表面和体内钝化作用，从而提高了电池的短路电流和开路电压。
(5)印刷、烧结：为了从电池上获取电流，一般在电池的正、背两面制作电极。
项目一 晶体硅太阳电池制造工艺
（6）绒面形成最终取决于两个因素： 腐蚀速率
及各向异性。
三、单晶硅片的制绒
（四）影响单晶制绒的因素
2、腐蚀速率快慢影响因子 （1）腐蚀液流至被腐蚀物表面的移动速率； （2）腐蚀液与被腐蚀物表面产生化学反应的反应 速率；
四、扩散制结工艺过程
2、饱和
每班生产前，需对石英管进行饱和。炉温 升至设定温度时，以设定流量通小N2（携源） 和O2，使石英管饱和。20分钟后，关闭小N2和 O2。初次扩散前或停产一段时间以后恢复生产
时，需使石英管在950oC通源饱和1小时以上。
四、扩散制结工艺过程
3、装片
戴好防护口罩和干
净的塑料手套，将清洗甩 干的硅片从传递窗口取出， 放在洁净台上。用吸笔依 次将硅片从硅片盒中取出，
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O （易挥发的四氟化硅气体 ） SiF4+2HF=H2SiF6（可溶、易挥发）
四、多晶硅片的制绒
（三）多晶制绒的工艺流程
2、四号碱洗槽 酸腐蚀易在多晶硅表面形成一层彩色均匀的 多孔硅膜。这个多孔硅膜具有极低的反射系数， 但是，它不利于P-N结的形成和印刷电极，利用
关源，退舟
石英管
硅片
排气口 电炉
卸片
三氯氧磷
送片
N2 O2
方块电阻测量
扩散炉的简易结构
四、扩散制结工艺过程
1、清洗 所做清洗用的化学品为C2H2Cl3 ，熟称TCA，初次
扩散前，扩散炉石英管首先连接TCA装置，当炉温
升至设定温度，以设定流量通TCA60分钟清洗石英 管。清洗开始时，先开O2，再开TCA；清洗结束后， 先关TCA，再关O2。清洗结束后，将石英管连接扩 散源瓶，待扩散
晶体硅太阳电池制绒工艺解读
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
• 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
0%
5%
10%
• 当IPA的浓度从3%增加到10%时，反应速度会明显下降。
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。
• 多晶制绒反应的发生点为表面的缺陷点，如果过分完整
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。
3.1 单晶
3.1 多晶
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
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
6.1.1 单晶工艺控制方法
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
关键：降低硅片表面及溶液的界面能
单晶硅制绒原理
单晶硅制绒原理介绍单晶硅制绒是一种常用的制备技术，用于制备具有高质量表面的材料。
本文将详细介绍单晶硅制绒的原理及其相关的工艺流程和应用。
原理单晶硅制绒是通过晶体生长技术在硅基底上制备一层高质量的薄膜。
其原理主要包括以下几个方面：1.晶体生长：在制备单晶硅制绒时，首先需要选择适合的基底材料，通常选择硅基底。
然后，在基底上进行晶体生长，通常采用化学气相沉积（CVD）技术。
CVD技术通过将气相材料在高温条件下加热，使其分解并在基底上生成薄膜。
2.控制晶体方位：在单晶硅制绒中，晶体方位的控制是非常重要的。
晶体的方位决定了其物理和化学性质。
为了控制晶体方位，可以通过在基底上引入一层缓冲层，促使晶体在特定方位生长。
3.制备薄膜：通过晶体生长技术，可以在基底上制备一层薄膜。
这层薄膜通常具有高度的结晶度和平整度，能够提供良好的表面质量和机械性能。
工艺流程单晶硅制绒的工艺流程通常包括以下几个步骤：1.基底准备：选择适合的基底材料，并进行表面处理。
通常，基底会经过清洗、打磨和去除氧化层等工艺步骤，以保证基底的纯净性和平整度。
2.缓冲层生长：为了控制晶体的方位，常常需要生长一层缓冲层。
这层缓冲层通常由非晶态或微晶态硅材料组成，可以通过物理气相沉积（PVD）或化学气相沉积（CVD）等技术实现。
3.单晶硅生长：在缓冲层的基础上，进行单晶硅的生长。
通常，采用低温等离子体增强化学气相沉积（PECVD）或金属有机化学气相沉积（MOCVD）等技术进行生长。
这些技术可以提供较高的晶体质量和较高的生长速度。
4.表面处理：在单晶硅制绒后，通常需要进行一些表面处理，以提高薄膜的质量。
常用的表面处理方法包括化学机械抛光（CMP）、湿法腐蚀和离子注入等。
应用单晶硅制绒广泛应用于半导体器件、太阳能电池、显示器件等领域。
其应用主要包括以下几个方面：1.半导体器件：单晶硅制绒在半导体器件制造中起到重要作用。
通过控制晶体的方位和表面质量，可以提高器件的性能和可靠性。
RENA制绒工艺说明
RENA 制绒工艺主要包括三部分： 硝酸与氢氟酸混合液 → 氢氧化钾 → 盐酸与氢氟酸混合溶液 在制绒过程中，首先是硝酸在损伤层与缺陷处将硅片氧化，形成氧化硅，然后氢氟酸与氧化 硅反应生长 硅的络合物（H2SiF6）与水，这样去损伤层与制绒同时进行，从而缩短了工艺流程。 制绒之后的硅片经过 KOH 溶液去除硅片表面的多孔硅，再经过 DI 水冲洗去掉表面残留的碱液。 最后利用 HF 与 HCl 的混合溶液除去硅片表面的各种金属离子等杂质，并用 DI 水冲洗酸性表面，最后用 压缩空气将硅片表面吹干。 5.2 制绒过程的反应方程式如下： 1) Si+4HNO3=SiO2+4NO2+2H2O
2) SiO2+4HF=SiF4+2H2O 3) SiF4+2HF=H2SiF6 5.3 制绒工艺流程： 上料→HNO3、HF 制绒→风刀 1→冲洗 1→KOH 腐蚀→风刀 2→冲洗 2→HF、HCl 清洗→风刀 3 →冲洗 3→风刀吹干→下料。 5.4 注意事项： 1）、腐蚀槽的腐蚀速率会随着硅片清洗量的增加而改变，新换的药液反应速度慢，因此需要 降低带速以 保证腐蚀量在 4.6－4.8 微米，随着生产的进行要求每隔半小时测量一次腐蚀深度，及时调整带速（0.8 －1.1m/min)以保证腐蚀深度在规定范围内。当腐蚀速度稳定后每隔一个小时测量一次腐蚀深度。当腐蚀 深度偏离规定时最好不要更改溶液浓度、溶液比例，因为浓度、比例发生改变腐蚀速度也随之发生变化， 导致腐蚀后硅片表面微观结构发生改变。 2）、腐蚀槽的自动补液量的设定应保证每个班组的手动补液次数不大于 1 次（由工艺人员进行操作）。 3）、当工艺方案因随车间的工艺调整而变化时，工艺人员应当及时通知并做好相应的记录。 4）、制冷机与腐蚀槽之间的流量 Setpoint recirculation flow 不易设置的太小，因为如果流量过小， 会导致制冷机输出的溶液温度降低，不利于工艺的稳定。
晶体硅制作工艺
6、沉积减反射，增加折射率。广泛使用PECVD淀积SiN ,由于PECVD淀积SiN时,不光是生长SiN作为减反射膜,同时生成了大量的原子氢,这些氢原子能对多晶硅片具有表面钝化和体钝化的双重作用,可用于大批量生产。
1、硅片切割，材料准备：
工业制作硅电池所用的单晶硅材料，一般采用坩锅直拉法制的太阳级单晶硅棒，原始的形状为圆柱形，然后切割成方形硅片（或多晶方形硅片），硅片的边长一般为10~15cm，厚度约200~350um，电阻率约1Ω.cm的p型（掺硼）。
2、去除损伤层：
硅片在切割过程会产生大量的表面缺陷，这就会产生两个问题，首先表面的质量较差，另外这些表面缺陷会在电池制造过程中导致碎片增多。因此要将切割损伤层去除，一般采用碱或酸腐蚀，腐蚀的厚度约10um。
4、扩散制结：
扩散的目的在于形成PN结。普遍采用磷做n型掺杂。由于固态扩散需要很高的温度，因此在扩散前硅片表面的洁净非常重要，要求硅片在制绒后要进行清洗，即用酸来中和硅片表面的碱残留和金属杂质。
5、边缘刻蚀、清洗：
扩散过程中，在硅片的周边表面也形成了扩散层。周边扩散层使电池的上下电极形成短路环，必须将它除去。周边上存在任何微小的局部短路都会使电池并联电阻下降，以至成为废品。目前，工业化生产用等离子干法腐蚀，在辉光放电条件下通过氟和氧交替对硅作用，去除含有扩散层的周边。
7、丝网印刷上下电极：
电极的制备是太阳电池制备过程中一个至关重要的步骤，它不仅决定了发射区的结构，而且也决定了电池的串联电阻和电池表面被金属覆盖的面积。，最早采用真空蒸镀或化学电镀技术，而现在普遍采用丝网印刷法，即通过特殊的印刷机和模版将银浆铝浆（银铝浆）印刷在太阳电池的正背面，以形成正负电极引线。
7-类单晶硅太阳电池表面的两步法制绒
第12届中国光伏大会暨国际光伏展览会论文（晶体硅材料及电池）类单晶类单晶硅硅太阳电池表面的太阳电池表面的两步法两步法两步法制绒制绒谢俊叶1 马承宏1 李云2 徐志虎2（1. 内蒙古日月太阳能科技有限责任公司，2.内蒙古大学科学技术学院， 呼和浩特 010021）摘要摘要：：本文采用两步法对类单晶硅太阳电池的表面进行制绒，利用扫描电子显微镜和分光光度计测试绒面的表面形貌和反射率。
测试结果显示：常温下，经两步法腐蚀制绒后的硅片表面形貌是金字塔与凹坑相结合，在波长650nm 处，其表面反射率介于单、多晶硅片的反射率（10%—22%）间，但从电池制作的整体工艺和成本考虑，先酸后碱的制绒方案优于其它方案。
关键词关键词：：类单晶硅 ；两步腐蚀制绒； 反射率 1 引言提高太阳电池效率和降低成本一直是光伏技术领域追求的终极目标。
随着科技的发展，晶体硅片的厚度不断减薄成为降低成本的一个重要途径。
由于硅属于间接带隙，厚度的减薄意味着对光的吸收减少，因此采取表面绒面化措施来最大限度地降低硅片表面的反射率、提高陷光能力、增加光吸收，以此提高多晶硅太阳电池的转换效率。
单晶、类单晶和多晶硅的最大区别是存在晶界的问题，硅片的晶界越多则电池的转换效率相对越低，所以三者制成的太阳电池效率一般呈递减规律。
工业化生产中，因单晶硅存在各向异性，所以电池绒面常采用碱性腐蚀[1]，而多晶硅因不显各向异性，所以常采用酸性腐蚀的方法制备绒面[2-3]。
类单晶硅片的结构介于二者之间，其表面80%的面积常呈单晶结构，另20%的区域是由多晶构成，故对此结构的硅片无论采用单一的酸或碱类腐蚀液进行制绒，都会造成硅片表面出现亮、暗不同的区域，使得后续PECVD 镀膜工序会出现严重的色差。
为了使类单晶硅同时具有良好的表面形貌和相应反射率，降低表面色差，本工作选择了几种方案对类单晶硅的绒面制备进行研究。
2 实验2.1实验方案方案一：碱性腐蚀法，采用常规的氢氧化钠腐蚀制绒方法。
制作单晶体硅制绒工艺流程
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太阳电池RIE制绒的工艺步骤(中)
太阳电池RIE制绒的工艺步骤2011年11月初次翻译口号：将中国电池绒面带入纳米时代的先行者1：介绍晶体硅电池为了提升转化效率需要进行表面织构化。
绒面减少反射损失以及让光线倾斜射入硅的内部。
随着少子数目的增加（其中较少一部分的少子在跑往PN结的途中被复合），因此电池电流得到提高。
在单晶硅（100）上经常用碱性溶液蚀刻出（111面）形成倒金字塔。
而多晶硅由于有各种各样的晶相，很难蚀刻出可行的绒面。
HF-HNO3刻蚀的应用很难带来可重复制造的结果。
机械的制绒技术需要硅片具有足够的稳定性，这种方法特别不适合薄的、弯曲的脆性材料，比如EFG硅。
但是EFG硅片的生产成本是划算的同时节约原材料。
相比丘克拉斯基生长和铸锭来说，这是一种避免锯切损耗和减少原料需求量的一种方法。
基于Cl2或者SF6/O2的RIE技术对于单晶硅和多晶硅来说是种可供选择的制绒方法。
因为Cl2是有毒的，因此SF6/O2的应用时更为明智的。
RIE是一种干法无接触真空的技术，适合纳米级绒面的制作。
在适当的条件下形成低反射率的粗糙表面[2,3]。
RIE工艺过程中大约有（3-10）微米的硅从硅片上被移除。
接近表面的区域复合中心的数量由于粗糙且扩大后的表面、不能挥发的反应产物和离子轰击造成的晶格损伤而得到增加。
因此RIE绒面需要优化后才能提升效率[4]。
据文献 [5]的报道，通过清洗方式的改善以及损伤移除的刻蚀处理的组合应用可以得到无反射损失的基本无损伤的绒面。
基于SF6/O2在EFG硅片上的运用来看这种制绒方法的可用性。
随着等离子体制绒典型的成本划算的太阳电池工艺步骤的应用，同时兼带SEM和少子寿命、光学测量。
2.EFG硅片的绒面在Alcatel GIR 220（阳极处理后的铝板）平行板反应器中制作绒面。
通过工艺条件的修改可以形成不同的表面结构：图1是不同的工艺时间1、10、15min 形成的典型的绒面。
RIE后1min表面只有很少的尖峰，此时以“joined rising”为特征。
topcon工艺流程详细解读
TOPCon工艺流程详细解读一、清洗制绒1.1 清洗目的去除硅片表面的污垢和杂质，保证硅片表面的洁净度和均匀性，以便后续工艺的正常进行。
1.2 制绒原理利用硝酸和氢氟酸的混合溶液对硅片进行腐蚀，形成绒面结构，以增加硅片表面的陷光效应，提高太阳能电池的光电转换效率。
二、正面硼扩散2.1 硼扩散目的将硼元素注入硅片正面，形成P型半导体层，为后续的电极接触和钝化层沉积做准备。
2.2 硼扩散原理利用高温条件下的硼源扩散作用，将硼元素注入硅片正面。
三、BSG去除3.1 BSG去除目的去除硅片正面和背面的BSG（硼硅酸盐玻璃），以暴露出硅片的晶体结构，便于进行后续的工艺处理。
3.2 BSG去除原理利用化学腐蚀或机械研磨的方式，去除硅片正面和背面的BSG。
四、背面刻蚀4.1 背面刻蚀目的对硅片的背面进行机械研磨或化学腐蚀，以形成背面场结构，降低电池片的串联电阻，提高电池片的电流输出。
4.2 背面刻蚀原理利用机械研磨或化学腐蚀的方式，对硅片的背面进行减薄处理，形成背面场结构。
五、氧化层钝化接触制备5.1 氧化层钝化接触制备目的在硅片的正面形成氧化层，以钝化接触表面，同时增加一层绝缘层，防止电流短路。
5.2 氧化层钝化接触制备原理利用高温氧化作用，在硅片的正面形成一层氧化层，实现钝化接触表面的目的。
六、正面氧化铝沉积6.1 正面氧化铝沉积目的在硅片的正面沉积一层氧化铝薄膜，以提高硅片的抗反射能力和耐候性，同时保护硅片不受环境因素的影响。
6.2 正面氧化铝沉积原理物理气相沉积（PVD）或化学气相沉积（CVD）的方式，在硅片的正面沉积一层氧化铝薄膜。
七、正背面氮化硅沉积 7.1 正背面氮化硅沉积目的在硅片的正面和背面沉积一层氮化硅薄膜，以提高硅片的抗反射能力和耐候性八、丝网印刷8.1 丝网印刷目的利用丝网印刷技术将电极材料印涂在硅片表面，形成电极结构九、烧结 9.1 烧结目的通过高温烧结过程使电极材料与硅片表面形成良好的欧姆接触十、测试分选10.1 测试分选目的对太阳能电池片进行电性能测试和分选，保证产品的质量和性能一致性十一、其他注意事项在整个TOPCon工艺流程中，需要注意以下几点：1.严格控制各道工序的工艺参数和环境条件，确保工艺的稳定性和重复性；2.对于关键工艺步骤需进行严格的质量控制和检测，防止出现质量问题；3.不断优化工艺流程和设备配置，提高生产效率和产品质量；4.重视环境保护和安全生产，确保生产过程对环境不产生污染，同时保证员工的健康和安全。
晶硅太阳电池制备流程
晶硅太阳电池制备流程晶硅太阳电池的制备流程可有趣啦，让我来给你好好唠唠吧。
一、硅片制备。
晶硅嘛，那可是太阳电池的基础。
这硅片的制备就像是搭房子打地基一样重要。
一般是从硅料开始的，就像做菜要有食材一样。
硅料经过拉晶的过程，这就像是把面粉揉成一个长长的面团一样，硅料变成了硅棒。
然后呢，再把硅棒切成一片一片的硅片。
这个切的过程可得小心啦，就像切豆腐似的，要切得薄厚均匀，这样才能保证后面电池的性能。
这些硅片可光滑了呢，就像小镜子一样。
二、制绒。
硅片有了，接下来就是制绒啦。
制绒就像是给硅片穿上一件特制的衣服。
为啥要制绒呢？这是为了减少硅片表面对光的反射呀。
就像我们在雪地里穿白色的衣服容易被发现，穿那种毛茸茸的、颜色和雪地相近的衣服就不容易被发现一样，制绒后的硅片能更好地吸收光线。
制绒的方法有很多种，比如说化学腐蚀法。
这个过程就像是魔法一样，硅片的表面会变得像小绒球一样，坑坑洼洼的，但是这些小坑洼可是很有用的，它们能让光线更多地留在硅片里，而不是被反射出去。
三、扩散。
再然后就是扩散啦。
扩散这个词听起来是不是有点高大上？其实也没那么神秘啦。
简单说呢，就是在硅片里加入一些杂质原子，让硅片的性能变得更好。
就好比我们做蛋糕的时候，往面糊里加点其他的材料，像巧克力豆或者水果块，让蛋糕的味道更丰富。
在扩散过程中，杂质原子会慢慢地进入到硅片里面，改变硅片的电学性能。
这个过程需要精确地控制温度、时间和杂质的浓度呢，要是没控制好，那做出来的太阳电池可就不好用啦。
四、刻蚀。
刻蚀这个步骤就像是给硅片做个小手术。
经过扩散后，硅片表面会有一些不需要的杂质或者多出来的东西，刻蚀就是把这些东西去掉。
这就好比我们画画的时候，画错了一笔，用橡皮擦把它擦掉一样。
刻蚀要做得恰到好处，不能刻多了，也不能刻少了。
刻蚀的方法也有好几种，不管用哪种方法，目的都是让硅片的表面变得干净整洁，为下一个步骤做好准备。
五、镀膜。
镀膜是很酷炫的一步哦。
就像给硅片穿上一层闪闪发光的铠甲。
高产能晶体硅太阳能电池制绒设备及工艺研究
首先粗抛光 去掉硅片的损伤层 ： 其次进行 细抛光 ． 使表 面产生出 的腐蚀 和操作人员 的伤 害。 考虑 到移载机 械手 的承载能力 ， 采用不锈钢手臂外包 Ｐ Ｐ 材料 ． 能 部分反射率较低的织构表 面． 如果含有 ＜ ｘ ｏ ｏ ＞ 晶向的晶粒 。 即可生长出 ０ ｋ ｇ 的料蓝 ， 同时具有 良好的耐腐蚀性能。 移载机械手升 降和水平 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 载 ４ 移动均采用进 口伺服 电机驱动 ．实现承载筐在各工 艺槽体间的传送 ． 应方程式为 ： Ｈ ＣＩ ＋ Ｎ ａ ＯＨ ＝ Ｎ ａ ＣＩ ＋ Ｈ２ ０。 ２ ｍ ｍ 。本设 备配备两套移载机械 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 移动 时运行平稳 ．定位精确度优 于＋ 手． 每个机械手负责一段距离 的硅片承载筐 的传送 以提高生产效率 。 为： Ｓ ｉ ０ ２ ＋ ６ Ｈ Ｆ ＝ Ｈ ２ ［ ｓ ｉ Ｆ ６ ］ ＋ ２ Ｈ ２ ０ 。 硅片从制绒槽 中提 出时， 表面温度很高 ． 表 面溶 液很容易挥发 ， 在 ２ ． 制绒设备 后续清洗工序 中很难清洗干净 ， 从而影响硅 片的表 面质量。 因此移载 ２ ． １ 整 体概 述 Ｄ Ｉ 本设 备主要 功能是对太 阳能 电池硅片进行扩散前 的清洗处理 ． 是 机械手上装有喷淋装置 。当料篮从溶液 中提 出后 ．喷淋装置启动 。 提升过程 中由于水分挥 发在硅片表面 台制绒清洗的全 自 动设备 。 设计时考虑兼容单， 多晶制绒工艺 。 并能 水 以雾状 方式喷射 ．防止平移， 影 响硅片 的质量 。 满足 Ｉ Ｏ Ｏ Ｍ Ｗ 电池线生产要求。此清洗设备主要 由主体 、 １ ６ 个 独立工 产成水纹印 。
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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
*
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
*
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
见
• 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
*
时间是人类发展的空间。2020年12月7 日星期 一11时 28分11 秒23:2 8:117 December 2020
• 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
*
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
*
扩展市场，开发未来，实现现在。2020年12 月7日星 期一下 午11时 28分11 秒23:2 8:1120 .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。