晶体硅太阳电池制绒工艺解读.ppt

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1、讲解：林禹晶体硅太阳电池制绒工艺南安市三晶阳光电力有限公司南安市三晶阳光电力有限公司目录1.基础知识2.工艺分类3.工艺流程4.化学原理5.影响因素6.工艺控制7.酸清洗的作用8.开关机注意事项9.单晶绒面不良的分析及措施南安市三晶阳光电力有限公司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南安市三晶阳光电力有限公司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）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Isc1.2.2增加PN结的面积南安市三晶阳光电

2、力有限公司2.制绒工艺分类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.制绒工艺流程3.1单晶装片去损伤制绒漂洗溢流漂洗HCl清洗溢流漂洗HF清洗两次溢流漂洗烘干出片预脱水温水漂洗南安市三晶阳光电力有限公司3.1多晶上片纯水清洗制绒纯水清洗HF+HCl清洗吹干下片NaOH

3、清洗纯水清洗南安市三晶阳光电力有限公司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的斜面，形成二次或者多次吸收，从而增加吸收率。南安市三晶阳光电力有限公司总反应化学方程式：Si+2NaOH+H2O→Na2SiO3+2H2↑副反应化学方程式：Na2SiO3+H2O→H2SiO3+OH-Na2SiO3→(Na2O)x·(SiO

4、2)y南安市三晶阳光电力有限公司4.2多晶硅被HNO3氧化，反应为：用HF去除SiO2层，反应为：总化学反应方程式为：南安市三晶阳光电力有限公司5.影响制绒的因素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、异丙醇的挥发程度南安市三晶阳光电力有限公司5.1.2各个因素作用反应温度NaOH浓度制绒的根本反应控制过程IPA浓度NaSiO3浓度提高溶液浓稠度，控制反应速度搅拌或鼓泡提高反应物疏运速度

5、，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过程控制南安市三晶阳光电力有限公司5.1.3各个因素影响单晶制绒的规律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。南安市三晶阳光电力有限公司5

6、.1.4制绒腐蚀速率、腐蚀量同时间的关系●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南安市三晶阳光电力有限公司5.1.5NaOH浓度对金字塔的影响当NaOH的浓度小于1.5%和大于4%时都会破坏金字塔结构。在此范围间，增加NaOH浓度会稍微增加反应速度。0.5%1.5%5.5%南安市三晶阳光电力有限公司5.1.6IPA浓度对金字塔的影响当IPA的浓度从3%增加到10%时，反应速度会明显下降。0%5%10%南安市三晶阳光电力有限公司5.1.7温度对金字塔的影响在同样的NaOH浓度下，当温度升高时，反应速度明显加快。78℃8

7、3℃88℃南安市三晶阳光电力有限公司5.2多晶制绒影响因素分析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。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。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。使用HF、HNO3、H2O混合液HNO3在硅表面形成SiO2层HF

8、将氧化层除去从而HF、HNO3两者形成