清洗工艺概述.pptx

一次清洗(制绒)工艺
一次清洗的目的:
1、去除硅片表面的机械损伤层;
2、清楚硅片表面油污和金属杂质;
3、形成起伏不平的绒面,增加硅片表面对光的吸收。
一次清洗种类:
1、酸制绒(多晶硅);
2、碱制绒(单晶硅)。
多晶制绒的历史
多晶硅太阳电池的效率总体上没有单晶硅太阳电池的高,这主要是由于两个原因:
1、多晶材料本身各类缺陷较单晶材料多,少数载流子寿命短;
2、多晶硅材料表面绒面的陷光效果较单晶材料差。
少数载流子寿命是由于材料本身的特性决定的,当材料选定后就很难改变,所以,要缩小多晶硅太阳电池与单晶硅太阳电池之间效率上的差距,提高多晶硅材料表面的陷光效果是最有希望的办法,也就是采用绒面技术。
目前,已经出现的多晶硅绒面技术主要有:
1、机械刻槽:对硅片的厚度要求很高,会增加材料成本;
2、等离子蚀刻:陷光效果最好,但是对设备及加工系统要求较高;
3、酸腐蚀:成本最低,绒面的陷光效果在不断改善,已大量应用在多晶硅电池生产过程中,该技术国内最早申请专利是无锡尚德季敬佳博士、施正荣博士于2006年3月份申请的。
多晶硅片的制作流程
硅片
机械损伤层(10微米)
制绒工艺原理
陷光原理图示:
以HF-HNO3 为基础的酸腐蚀技术制备出的mc-Si 片的绒面是由很多半球形状的“凹陷”组成,这些凹陷具有很好的陷光作用,因此极大地提高了mc-Si 太阳电池的性能。
原始硅片表面
制绒之后硅片表面
酸腐蚀机理:
酸腐蚀液为HF、HNO3和去离子水按一定比例混合而成,其中HNO3为强氧化剂,在硅片表面形成SIO2;HF 的作用是与反应的中间产物SiO2反应生成络合物H2SiF6以促进反应进行;水对反应起缓冲作用;反应中还会生成少量的HNO2 ,它能促进反应的发生,因此这是一种自催化反应。
1、Si + 4HNO3 = SiO2 + 4NO2 + 2H2O
2、SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O
3、SiF4 + HF= H2SiF6
、NO2 + H2O = HNO3 + HNO2
、Si + HNO2 = SiO2 + NO +H2O
、HNO3 + NO + H2O = HNO2
这种腐蚀方法是对多晶硅进行各向同性腐蚀与晶粒的晶向无关,因此可以在多晶硅表面形成均匀的多晶硅绒面。
工艺控制点
1、腐蚀量,腐蚀量是影响反射率的重要因素,直观表现为绒面的大小,绒面越大,反射率越大,对我们来說也就越不好。
2、反射率,在腐蚀量一定的情况下,溶液配比决定了反射率的大小,通常情况下,HNO3含量越多,腐蚀越平整,反射率较大,直接表现为片子较亮。
一定溶液配比下反射率随腐蚀深度变化曲线
一次清洗工艺各槽体作用
槽位
使用化学试剂
功能
M01
——
上片
M02
HF/HNO3
去损伤、制绒
M03
H2O
漂洗
M04
KOH
中和残留酸
M05
H2O
漂洗
M06
HCl∕HF
去金属离子、去氧化层
M701
H2O
漂洗
M702
空气
干燥
M08
——
下片
RENA工艺控制规范(参考)
制绒槽
碱洗槽
酸洗槽
一次清洗工艺异常
生产中主要异常情况有:
1、腐蚀深度异常
2、制绒后硅片表面有滚轮印
3、硅片表面没吹干
4、表面没洗干净