硅片制绒工艺和清洗 制绒工艺

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1、硅片制绒和清洗2概述形成起伏不平的绒面，增加硅片对太阳光的吸收去除硅片表面的机械损伤层清除表面油污和金属杂质硅片表面处理的目的：制绒硅片表面沾污主要包括：有机杂质沾污颗粒沾污金属离子沾污硅片经过不同工序加工后，其表面已受到严重沾污，一般讲硅片表面沾污大致可分在三类：A.有机杂质沾污：可通过有机试剂的溶解作用，结合超声波清洗技术来去除。B.颗粒沾污：运用物理的方法可采机械擦洗或超声波清洗技术来去除粒径≥0.4μm颗粒，利用兆声波可去除≥0.2μm颗粒。C.金属离子沾污：必须采用化学的方法才能清洗其沾污.4硅片表面的机械损伤层（一）硅锭的铸造过程单晶硅多晶硅5硅片

2、表面的机械损伤层（二）多线切割硅片表面的机械损伤层（三）机械损伤层6硅片机械损伤层（10微米）硅片表面的机械损伤层（三）切割损伤层的腐蚀（初抛）线切割损伤层厚度可达10微米左右。一般采用20%的碱溶液在90℃条件腐蚀0.5～1min以达到去除损伤层的效果,此时的腐蚀速率可达到6～10um/min。初抛时间在达到去除损伤层的基础上尽量减短，以防硅片被腐蚀过薄。对于NaOH浓度高于20%W/V的情况，腐蚀速度主要取决于溶液的温度，而与碱溶液实际浓度关系不大。78制绒：表面织构化单晶硅片表面的金字塔状绒面单晶硅片表面反射率制绒角锥体形成原理10角锥体的密度和它们的几

3、何特征同时影响着太阳电池的陷光效率和前表面产生反射损失的最低限。尺寸一般控制在3～15微米。推测腐蚀反应期间的产物氢气泡的发展对角锥体的形成起着重要的作用。气泡粘附在硅片表面，它们的掩蔽作用导致了溶液的侧向腐蚀，这是角锥体形成过程的要素。绒面光学原理11制备绒面的目的：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。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。绒面光学原理12陷光原理图示：影响绒面质量的关键因素13NaOH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

4、腐蚀时间的长短槽体密封程度、乙醇或异丙醇的挥发程度关键因素的分析——NaOH的影响14制绒液中的乙醇或异丙醇、NaOH、硅酸纳三者浓度比例决定着溶液的腐蚀速率和角锥体形成情况。溶液温度恒定在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。当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。关键因素的分析——NaOH的影响15维持制绒液中乙醇的含量为10vol%，温度85℃，时间30分钟条件下：NaOH浓度5g/l时绒面形貌关键因素的分析——NaOH的影响16NaOH浓度15g/l时绒面形貌关键因素的分

5、析——NaOH的影响17NaOH浓度55g/l时绒面形貌关键因素的分析——NaOH的影响18绒面的平均反射率随NaOH浓度的变化关键因素的分析——硅酸钠的影响19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，使得大批量腐蚀加工单晶硅绒面时，溶液中NaOH含量具有较宽的工艺容差范围，提高了产品工艺加工质量的稳定性和溶液的可重复性。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。关键因素的分析——硅酸钠的影响20随着硅

6、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）。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。关键因素的分析——乙醇或异丙醇的影响21气泡的直径、密度和腐蚀反应的速率限定了硅片表面织构的几何特征。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3vol%至20vol%的范围内变化时，制绒反应的变化不大，都可以得到

7、比较理想的绒面，而5vol%至10vol%的环境最佳。关键因素的分析——乙醇或异丙醇的影响22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：关键因素的分析——乙醇或异丙醇的影响23乙醇浓度3vol%时的绒面形貌关键因素的分析——乙醇或异丙醇的影响24乙醇浓度10vol%时的绒面形貌关键因素的分析——乙醇或异丙醇的影响25乙醇浓度30vol%时的绒面形貌关键因素的分析——不同时间制绒形貌的描述26经热的浓碱去除损伤层后，硅片表面留下了许多肤浅的准方形的腐蚀坑。1分钟后，金字塔如雨后春笋，零星的冒出了头；5分钟后，硅片表面基本上

8、被小金字塔覆盖，少数已开始长大。我们称