太阳能电池制绒培训(PPT44页)

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,讲解：,林,林禹,晶体硅,太,太阳电,池,池制绒,工,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,录,1.,基础知,识,识,2.,工艺分,类,类,3.,工艺流,程,程,4.,化学原,理,理,5.,影响因,素,素,6.,工艺控,制,制,7.,酸清洗,的,的作用,8.,开关机,注,注意事,项,项,9.,单晶绒,面,面不良,的,的分析,及,及措施,南安市三晶阳光电力有限公司,1.,制绒基,础,础知识,1.1,什么是,制,制绒,制绒是,将,将硅表,面,面进行,预,预清洗,并,并用强,碱,碱或强,酸,酸腐蚀,成,成类似,金,金字塔,状,状或蜂,窝,窝状结,构,构的过,程,程,南安市三晶阳光电力有限公司,1.2,制绒的作,用,用,1.2.1,去除损伤,层,层,1.2.2,形成减反,射,射绒面（,陷,陷光结构,）,）,1.3,制绒的目,的,的,1.2.1,利用陷光,原,原理，增,加,加光的吸,收,收，提高,短,短路电流,Isc,1.2.2,增加,PN,结的面积,南安市三晶阳光电力有限公司,2.,制绒工艺,分,分类,2.1,单晶,碱制绒，,利,利用单晶,片,片各向异,性,性的腐蚀,特,特性由强,碱,碱对硅片,表,表面进行,一,一系列的,腐,腐蚀。我,司,司现在也,在,在使用碱,制,制绒，当,然,然也有某,些,些公司用,酸,酸制绒做,单,单晶。,主要化学,药,药品为：,氢,氢氧化钠,或,或氢氧化,钾,钾、异丙,醇,醇或乙醇,、,、硅酸钠,或,或绒面添,加,加剂,2.2,多晶,酸制绒,，利用强,腐,腐蚀性酸,混,混合液的,各,各向同性,的,的腐蚀特,性,性对硅片,表,表面进行,腐,腐蚀。,主要化学,药,药品为：,硝,硝酸、氢,氟,氟酸,南安市三晶阳光电力有限公司,3.,制绒工艺,流,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,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,学原理,4.1,单晶,4.1.1,化学原理,利用低浓,度,度碱溶液,对,对晶体硅,在,在不同晶,体,体取向上,具,具有不同,腐,腐蚀速率,的,的各向异,性,性腐蚀特,性,性，在硅,片,片表面腐,蚀,蚀形成金,字,字塔结构,密,密布的表,面,面形貌，,就,就称为表,面,面织构化,。,。金字塔,的,的四面全,是,是由,111,面包围形,成,成。,4.1.2,陷光原理,当光入射,到,到一定角,度,度的斜面,，,，光会反,射,射到另一,角,角度的斜,面,面，形成,二,二次或者,多,多次吸收,，,，从而增,加,加吸收率,。,。,南安市三晶阳光电力有限公司,总反应化,学,学方程式,：,Si+2NaOH+H,2,O Na,2,SiO,3,+2H,2,副反应化,学,学方程式,：,：,Na,2,SiO,3,+H,2,O H,2,SiO,3,+OH,-,Na,2,SiO,3,(Na,2,O),x,(SiO,2,),y,南安市三晶阳光电力有限公司,4.2,多晶,硅被,HNO,3,氧化，反,应,应为：,用,HF,去除,SiO,2,层，反应,为,为：,总化学反,应,应方程式,为,为：,南安市三晶阳光电力有限公司,5.,影响制绒,的,的因素,5.1,单晶制绒,影,影响因素,分,分析,硅的腐蚀,速,速率与表,面,面原子密,度,度、晶格,方,方向、掺,杂,杂浓度、,溶,溶液成分,、,、浓度、,温,温度、搅,拌,拌等参数,有,有关,5.1.1,影响因素,N,aOH,及异丙醇,浓,浓度,制绒槽内硅,酸,酸钠的累,计,计量,制绒反应,的,的温度,制绒反应,时,时间的长短,槽体密封程,度,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,作用,反应温度,NaOH,浓度,制绒的根本,反应控制过程,IPA,浓度,NaSiO,3,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，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,影响单晶,制,制绒的规,律,律,温度越高腐蚀,速,速度越快,溶液浓度越高腐蚀,速,速度越快,IPA,浓度越高,腐,腐蚀速率,越,越慢,Na,2,SiO,3,浓度越高,腐,腐蚀速率,越,越慢,工业中的腐蚀,应,应使参数,处,处于比较,平,平缓的变,化,化区域。,以,以使反应,速,速度不致,因,因为参数,的,的微小变,化,化造成较,大,大的变化,。,。,IPA,浓度应使,用,用较低的,水,水平，使,反,反应速度,控,控制在较,理,理想的区,域,域（,0.50.6m/min,），这样可以在金,字,字塔的质,量,量和生产,率,率之间找,到,到一个平,衡,衡。,南安市三晶阳光电力有限公司,5.1.4,制绒腐蚀,速,速率、腐,蚀,蚀量同时,间,间的关系,腐蚀量同,时,时间的关,系,系,腐蚀速率,同,同时间的,关,关系,以上各种,颜,颜色曲线,是,是多次试,验,验的不同,浓,浓度的统,计,计,南安市三晶阳光电力有限公司,5.1.5 NaOH,浓度对金,字,字塔的影,响,响,当,NaOH,的浓度小,于,于,1.5%,和大于,4%,时都会破,坏,坏金字塔,结,结构。,在此范围,间,间，增加,NaOH,浓度会稍,微,微增加反,应,应速度。,0.5%1.5%5.5%,南安市三晶阳光电力有限公司,5.1.6 IPA,浓度对金,字,字塔的影,响,响,当,IPA,的浓度从,3%,增加到,10%,时，反应,速,速度会明,显,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,字塔的影,响,响,在同样的,NaOH,浓度下，,当,当温度升高时，反应速,度,度明显加快。,78,83,88,南安市三晶阳光电力有限公司,5.2,多晶制绒,影,影响因素,分,分析,多晶制绒,反,反应的发生点为表面的缺陷点,，,，如果过,分,分完整的,表,表面反而无法制绒,水至清则,无,无鱼。但是反过来，制绒的情况也受,表,表面状态,影,影响很大,，,，不容易控制。,酸性溶剂有除油效,果,果，因此,多,多晶硅表,面,面的制绒对,于,于前期硅片,表,表面沾污,不,不是很敏感。,酸性溶剂在表面如,遇,遇空气，,很,很容易干,躁,躁形成氧,化,化层的着,色,色现象，,一,一旦着色,很,很难再行,清,清除。多,晶,晶硅在酸,洗,洗之后还,未,未经清水,漂,漂洗之前,出,出水不应长于,12,秒。因此，,最,最好使用,在,在线式连,续,续清洗。,酸性溶剂的浓度和温,度,度对于腐蚀速度,的,的控制具,有,有决定意,义,义，应严,格,格控制。,使用,HF,、,HNO,3,、,H,2,O,混合液,HNO,3,在硅表面,形,形成,SiO,2,层,HF,将氧化层,除,除去,从而,HF,、,HNO,3,两者形成竞争,5.2.1,湿法各相,同,同性腐蚀,南安市三晶阳光电力有限公司,腐蚀速率,外观,HNO,3,HF,发亮,暗纹,温度对于,腐,腐蚀速度,的,的控制具,有,有决定意,义,义，应严,格,格控制。,南安市三晶阳光电力有限公司,5.2.2,温度对腐,蚀,蚀速度和,反,反射率的,影,影响,南安市三晶阳光电力有限公司,5.2.3,时间对表,面,面形貌的,影,影响,120,秒,240,秒,在同样浓,度,度下不同,时,时间的对,绒,绒面的影,响,响,南安市三晶阳光电力有限公司,6.,制绒工艺,控,控制,6.1,硅片表面,沾,沾污的来,源,源,硅片有手,指,指印，在,清,清洗前看,不,不见，但,是,是清洗后,却,却清晰可,见,见,硅棒切片,后,后清洗工艺,中,中的有机,物,物沾污,硅片表面的碳沾污,硅棒切片,时,时润滑剂的粘污,硅片经过热碱,处,处理后提,出,出在空气,中,中，时间,过,过长会与,空,空气中的,氧,氧反应形,成,成一层氧,化,化层，这,层,层氧化层,一,一旦形成,就,就很难再,清,清洗下去,了,了。因此,，,，在碱清,洗,洗后不能,在,在空气中,暴,暴露,12,秒以上。,南安市三晶阳光电力有限公司,6.2,单晶工艺,控,控制参数,硅片单面,腐,腐蚀厚度,（,（腐蚀量,）,）,反射率,金字塔大,小,小,白斑、雨,点,点,划伤、划,痕,痕,花篮印,外观均匀,性,性,南安市三晶阳光电力有限公司,6.1.1,单晶工艺,控,控制方法,斑点,雨点状斑点,表面发白,增加,IPA,浓度,减少,NaSiO,3,浓度，或增加,NaOH,浓度,水痕印,NaSiO,3,沉积量过多,喷淋效果不理想,黑斑点,NaSiO,3,附着表面,碱腐蚀后暴露空气时间过长没有及时清洗,云雾状白斑,手指印,硅片沾污、切片清洗液残留,油性、脂肪酸沾污,预清洗或去损伤处理,IPA,浓度太低,雨点、发花腐蚀速率慢、发白,IPA,浓度太高,白斑、腐蚀速率快、发亮,南安市三晶阳光电力有限公司,在制绒过,程,程中有三,个,个变量需,要,要控制：,IPA,浓度,KOHor NaOH,浓度,硅酸盐浓,度,度,其他需要,控,控制的因,素,素：,温度（高,低,低和均匀,性,性）,时间,水流（搅,动,动或鼓泡,）,）,要控制的,结,结果：,金字塔的,大,大小,金字塔的,铺,铺满程度,表面的花,片,片,理想金字,塔,塔：,小,1,3,m,匀,铺满整个,表,表面,净,没有任何,花,花斑,6.1.2,怎样才是,“,“好”的,金,金字塔,南安市三晶阳光电力有限公司,6.1.3,怎样才能,做,做到“好,”,”的金字,塔,塔,关键：降,低,低硅片表,面,面及溶液,的,的界面能,三个方面,实,实现：,对来料检,验,验较差的,硅,硅片表面,进,进行预处,理,理，如粗,抛,抛液、清,洗,洗剂或强,氧,氧化剂。,提高硅片表面,的,的浸润能,力,力，如增加,IPA,浓度或把硅片进行,酸,酸或碱的,腐,腐蚀。,减少溶液的张,力,力，如绒面添,加,加剂。添加剂,有,有很多极,性,性或非极,性,性的功能,团,团来降低,腐,腐蚀液表,面,面的张力。,硅片厚度,（,（腐蚀量、腐蚀速率,）,）,虫孔长宽,比,比,亮斑,暗纹,表面平整,度,度,表面洁净,度,度（棕黄,色,色斑迹）,南安市三晶阳光电力有限公司,6.2,多晶工艺,控,控制参数,南安市三晶阳光电力有限公司,6.2.1,多晶工艺,控,控制方法,HNO,3,浓度太低,硅片表面有暗纹,硅片表面发亮,HF,浓度太高,硅片腐蚀速度过快,酸浓度太低,硅片腐蚀速度过慢,水纹印,干燥效果不理想,酸制绒出来后暴露在空气中的时间过长，有络合物残留,硅片表面有黄斑,HNO,3,浓度太高,南安市三晶阳光电力有限公司,7.,酸清洗的,作,作用,7.1,盐酸清洗,的,的作用,7.1.1,中和残留,在,在硅片表,面,面的碱液,7.1.2,去除在硅,片,片切割时,表,表面引入,的,的金属杂,质,质,注：,盐酸具有,酸,酸和络合,剂,剂的双重,作,作用，氯,离,离子能与,Fe,3+,、,Pt,2+,、,Au,3+,、,Ag,+,、,Cu,+,、,Cd,2+,、,Hg,2+,等金属离,子,子形成可,溶,溶于水的,络,络合物,南安市三晶阳光电力有限公司,7.2,氢氟酸清,洗,洗的作用,7.2.1,去除在清,洗,洗过程中,表,表面形成,SiO,2,层,7.2.2,氢氟酸是,良,良好的脱,水,水剂，起,到,