清洗和制绒工艺

硅片制绒
上海艾力克新能源有限公司
Shanghai Alex New Energy Co., Ltd.
目录

1 为什么要制绒？ 1.1机械损伤层的形成 1.2陷光效应 2 如何制绒？ 2.1绒面腐蚀机理 2.2影响绒面质量的关键因素及分析 3 异常现象分析和处理
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关键因素的分析 硅酸钠的影响

硅酸钠在溶液中呈胶体状态，大大的增加了溶 液的粘稠度。对腐蚀液中OH离子从腐蚀液向反 应界面的输运过程具有缓冲作用 硅酸钠在制绒溶液中的含量从2.5%～30%wt的情 况下，溶液都具有良好的择向性，同时硅片表 面上能生成完全覆盖角锥体的绒面。
4 安全注意事项
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为什么要制绒？
1.1机械损伤层的形成：硅锭的铸造过程

பைடு நூலகம்
单晶硅
多晶硅
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• 现象：无绒面 • 原因：来料 • 解决方法：加 大碱液用量
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注意事项
NaOH、HCl、HF都是强腐蚀性的化学药品，其 固体颗粒、溶液、蒸汽会伤害到人的皮肤、眼睛、 呼吸道，所以操作人员要按照规定穿戴防护服、 防护面具、防护眼镜、长袖胶皮手套。一旦有化学 试剂伤害了员工的身体，马上用纯水冲洗30分钟， 送医院就医。
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关键因素的分析 NaOH的影响
乙醇：10 vol% 温度：85 ℃ 时间：30分钟

NaOH浓度： 15g/l时绒面形貌
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• 现象：表面发沙 • 原因：KOH过量 或者是刻蚀时间 过长 • 解决方法：适当 降低碱液的用量 及制绒时间
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为什么要制绒？
1.1机械损伤层的形成：多线切割

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为什么要制绒？
1.1机械损伤层的形成：机械损伤层形成
硅片

机械损伤层（10微米）
损伤层危害： ！残余缺陷 ！ 残余缺陷在后续高温处 理过程中向材料深处继 续延伸 ！切割过程中杂质污染 ……
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为什么要制绒？
1.2 陷光原理

入射的光经小球 多次吸收后，反 射出的光能量非 常小
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• 现象：表面有污渍 • 原因：在制绒后反 应残留物 • 解决方法：重新清 洗
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• 现象:表面发白 • 原因：刻蚀时间不够 • 解决方法：通常延长 刻蚀 • 时间可以解决
关键因素的分析 NaOH的影响

• 绒面的平均反射率随NaOH浓度的变化
0.16
Average Reflectance
0.15
0.14
0.13 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
Concentration of NaOH (g/l)
现象：表面有指纹残留 原因：在包装时人为的 接触硅片 解决方法：IPA可以起到 一定效果，但是不能杜 绝，需要硅片车间配合
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• 现象：硅片表面有 大量的药液残留 • 原因：IPA加入过多 • 解决方法：重新清 洗
制绒槽 NaOH 异丙醇 硅酸钠 纯水
漂洗槽
HCl槽
漂洗槽
HF槽
纯水
HCl（37%） 纯水
纯水
HF（49%） 纯水
甩干
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如何制绒？
2.1 绒面的腐蚀机理

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角锥体密布的表面 形貌 ，就称为表面织构化。角锥体四面全 是由〈111〉面包围形成 反应式为：
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• 现象:部分区域绒面 良好，部分绒面表现 为较难刻蚀 • 原因：来料原因 • 解决方法：加大碱液 与IPA的用量通常可 以解决，具体加入量 依据实际情况而定
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关键因素的分析 硅酸钠的影响

随着硅酸钠含量的增加，溶液粘度会增加， 结果在硅片与片匣边框接触部位会产生“花 篮印”， 一般浓度在30%以下不会发生这种 变化（NaOH浓度达到一定程度的基础上）
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• 现象：在同一批片子中 相同位置有类似于油污 的污渍 • 原因：来料问题，可能 在硅片包装时引入 • 解决方法：与硅片车间 协商解决
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制绒槽
NaOH浓度 乙醇或异丙醇浓度 硅酸钠累计量
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关键因素的分析

NaOH的影响
80℃时发现腐蚀液NaOH浓度在1.5～ 4%范围之外将会破坏角锥体的几何形状。
NaOH处于合适范围内时，乙醇或异丙 醇的浓度的上升会使腐蚀速率大幅度下 降。
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关键因素的分析 ——乙醇或异丙醇的影响
制绒液中NaOH的浓度 为15克/升，反应温 度85 ℃。无乙醇时 的绒面形貌：

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Si+2NaOH+H2O →Na2SiO3 +2H2 ↑
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如何制绒？
2.2 控制绒面的关键因素

1. 2. 3. 4. 5.
NaOH浓度 无水乙醇或异丙醇浓度 制绒槽内硅酸钠的累计量 制绒腐蚀的温度 制绒腐蚀时间的长短
制绒不良现象
1 表面污点（包括手指印、残留物 IPA/K2SIO3/KOH/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 表面有慧星现象及污点 6 表面一些区域没有绒面
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为什么要制绒？
1.2 陷光原理

单晶硅片金字塔状绒面 单晶硅片表面反射率
减少光的反射率，提 高短路电流（Isc）, 提高电池的光电转换 效率
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如何制绒？

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关键因素的分析 ——乙醇或异丙醇的影响

气泡的大小以及在硅片表面停留的时间，与溶 液的粘度、表面张力有关系。 所以需要乙醇或异丙醇来调节溶液的粘滞特性
乙醇的含量在3 vol%至20 vol%的范围内变化时 ，制绒反应的变化不大，都可以得到比较理想 的绒面，而5 vol%至10 vol%的环境最佳。
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关键因素的分析 硅酸钠的影响

硅酸钠来源大多是反应的生成物，要调整它 的浓度只能通过排放溶液。若要调整溶液的 粘稠度，则采用加入添加剂乙醇或异丙醇来 调节。
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关键因素的分析 ——制绒时间的影响
制绒液中含有15克/升的 NaOH和10 vol%的乙醇 ，温度85℃ 经过30min制绒的表 面形貌

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异常现象分析和处理