晶体硅太阳能电池生产线清洗制绒工序

纯水
常温 180s 喷淋
氢氟酸
常温 180s
纯水
常温 180s
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2、清洗制绒的工艺设备及操作流程工艺
各种药液的作用
1.异丙醇：降低硅片表面张力，减少气泡在硅片表面的吸附，使金字塔更加均匀一致。 2.添加剂： -降低硅表面张力，促进氢气泡的释放，是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 3.HF酸：去除硅的氧化物，使硅片更易脱水 4.HCL：去除金属离子
Blow Off Blow Off
DI Water Rinse Acid Cleaning Cascade Rinse
Blow Off Blow Off Blow Off
作用
腐蚀硅的表面， 使其形成多孔结 构
去除多孔硅、中 和残留酸
1400mm
900mm
去除金属杂质和 二氧化硅（二氧 化硅具有亲水性， 去除二氧化硅使 片子更容易脱水 吹干） 1000mm
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.异丙醇的浓度 5.制绒槽内硅酸钠的累积量 6.槽体密封程度、异丙醇的挥发程度
单晶制绒遵循原则： 小而均匀，布满整个硅片表面
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2、清洗制绒的工艺设备及操作流程工艺
单晶制绒生产流程:
链式制绒，槽体根据功能不同分为入料 段、湿法刻蚀段、水洗段、碱洗段、水洗 段、酸洗段、溢流水洗段、吹干槽。所有 槽体的功能控制在操作电脑中完成。

产品特点： 有效减少化学药品使用量 高扩展性模块化制程线 拥有完善的过程监控系统和可视化操作 界面 优化流程，降低人员劳动强度 通过高可靠进程降低碎片率 自动补充耗料实现稳定过程控制 产能： 125mm*125mm硅片：2180片/小时 156mm*156mm硅片：1800片/小时

生产能力： 边长125：1000pcs/h 边长156：
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2、清洗制绒的工艺设备及操作流程工艺
槽体布局及工艺：
操作方向
上片
水槽
水槽
制绒槽
制绒槽
水槽
HCL槽
水槽
HF槽
水槽
1#槽 作用
去杂质颗 粒
2#槽
去杂质 颗粒
3#槽
形成金字 塔绒面
4#槽
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2、清洗制绒的工艺设备及操作流程工艺
多晶制绒生产流程:
领料
上片 吹干
制绒 水洗
水洗 酸洗
碱洗 水洗
注意事项：
1.禁止裸手接触硅片； 2.上片时保持硅片间距40mm左右； 3.制绒时带速禁止随意改动； 4.下片时注意硅片表面是否吹干； 5.制绒清洗完硅片要尽快扩散，滞留时间不超过1h。
Reflectance
0.4 0.3 0.2 0.1 0 300
400
500
600
700 Wavelength (nm) smooth texture
800
900
1000
1100

制绒前：硅片表面的反射率一般为20%左右；

制绒后：单晶的反射率可降至10% ；多晶可降至15 %；
清洗制绒可有效提升对光线的吸收效率，提升电池性能。
晶体硅太阳能电池生产线 清洗制绒工序培训
王大男
光伏电池评测中心
目录
1、清洗制绒的作用及方法； 2、清洗制绒的工艺设备及操作流程； 3、主要检测项目及标准； 4、常见问题及解决方法； 5、未来工艺的发展方向；
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1、清洗制绒的作用及方法
太阳电池生产流程：
形成金字塔 绒面
5#槽
去除 碱液
6#槽
去除金 属杂质
7#槽
去除酸 液
8#槽
使硅片更 易脱水
9#槽
去除酸 液
溶液
温度 时间 辅助
纯水
60℃ 300S 超声
纯水
60℃ 300s
IPA、添加 剂、NaOH
78℃ 900s 鼓泡
IPA、添加 剂、NaOH
78℃ 900s 鼓泡
纯水
常温 180s 喷淋
盐酸
常温 180s
单晶硅绒面
2）多晶硅绒面制作： 3Si+4HNO3 →3SiO2+4NO+2H2O SiO2+4HF→SiF4+2H2O SiF4 +4HF→H2SiF6

此反应为各向同性反应，形成蠕虫状 绒面
多晶硅绒面 confidential confidential
1、清洗制绒的作用及方法
绒面反射率：
0.7 0.6 0.5
硅片
硅片生产线
清洗制绒
扩散
刻蚀
去PSG
PECVD
印刷
烧结
电池
组件生产线
电池生产线
清洗制绒作为太阳电池生产中的第一道工序，其主要作用有两个： 1）祛除硅片表面的杂质损伤层：损伤层是在硅片切割过程中形成的表面 （10微米左右）晶格畸变，具有较高的表面复合。 2）形成陷光绒面结构：光线照射在硅片表面通过多次折射，达到减少反射 率的目的。
单晶碱腐蚀的改进技术 现有工艺改进：单晶小绒面，减少漏电流、 减少磨损的几率。 设备改进，一体化设备：制绒后烘干。 制绒新技术：激光制绒，形成规则金字塔 表面。 多晶酸腐蚀的改进技术 酸腐蚀溶液配方的优化 控制反应速度的缓冲剂，H2SO4 规则金字塔表面
在现有工艺的基础上，增加一些辅助技术， 如蒸气制绒。
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Thanks ！
300L
HF+HNO3 3℃
50L
200L
NaOH
50L
200L
HF+HCl
50L*2
RT
25℃
RT
RT
RT
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2、清洗制绒的工艺设备及操作流程工艺
多晶制绒的影响因素：
1.温度对氧化反应的影响比较大，对扩散及溶解反应的影响比较小。温度升高，反应速度 常数会增大，物质传输速度也增大。 2.水的加入主要降低了硝酸的浓度，从而减小了酸液对硅片的氧化能力 3. 硫酸能提高溶液粘度，也不参加腐蚀反应，可以稳定反应速度，增加腐蚀均匀性。 （rena刻蚀设备加硫酸而kuttler并不加）
手指印
多晶制绒 黑绒 表面发亮 扩散后发蓝
脂肪酸玷污
反应过于剧烈 反应过多 没有完全吹干
规范生产操作 手法
增加2#槽HNO3 增加2#槽HF 改善吹风、增 加6#槽HF含量
减重不在范 围之内
反应速度过快或过慢
手动添加2#槽 的药液含量
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5、未来工艺的发展方向
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3、主要检测项目及保准
表面结构：
单晶绒面-金字塔 多晶绒面-沟槽
金 相 显 微 镜
电 子 扫 描 显 微 镜
绒面标准：
金字塔为3微米左右
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蠕虫状细坑为3微米左右
3、主要检测项目及标准
反射率： 所用仪器：标准8度角绒面积分式反射仪(D8)
损伤层
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1、清洗制绒的作用及方法
绒面制作方法：
目前，晶体硅太阳电池的绒面一般的是通过化学腐蚀的方法制作完成，针对不同 的硅片类型，有两种不同的化学液体系： 1）单晶硅绒面制作： Si+2NaOH+H2O →Na2SiO3 +2H2↑

此反应为各向异性反应，也是形成金 字塔绒面的原因
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2、清洗制绒的工艺设备及操作流程工艺
2.1 单晶硅制绒设备 设备架构：

槽式制绒设备，分为制绒槽、水洗槽、喷淋槽、 酸洗槽等。
设备特点：

可根据不同清洗工艺配置相应的清洗单元； 清洗功能单元模块化，各部分有独立的控制单 元，可随意组合； 结构紧凑，净化占地面积小，造型美观、实用， 操作符合人机工程原理。
反射率标准：在保持硅片减薄量的前提下，
反射率越低越好，单晶不能大于10%，多 晶不能大于15%
减薄量： 所用仪器：电子天平
减薄量标准：单晶0.3克左右多晶0.4克左右
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4、常见问题及解决方法
类别 现象 原因 绒面没有制满 H2没有及时脱离硅片表 面 硅酸钠含量过大 解决方法 延长制绒时间、 增加NaOH 增加IPA 重新配槽、改 善喷淋 备注 单晶制绒 白斑 小雨点 水痕
领料
插片
配槽
制绒清洗
甩干
注意事项： 1.进入制绒车间佩戴好防酸碱手套、围裙、口罩等； 2.禁止裸手接触硅片； 3.甩干后保持硅片表面干燥； 4. 及时将甩干后硅片送入扩散车间，滞留时间不超过1h。
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2、清洗制绒的工艺设备及操作流程工艺
2.2多晶制绒设备： 设备架构：
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上料位
下料位
2、清洗制绒的工艺设备及操作流程工艺
槽体布局及基本工艺：
1# Input
2#
3#
4# Alkaline Cleaning
Blow Off
5#
6#
7#
8# Dryer
9# Output
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