晶体硅太阳电池制绒工艺解读

,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,解,：,：,林,林,禹,禹,晶,体,体硅,太,太,阳,阳,电,电,池,池制,绒,绒工,艺,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,础,知,知,识,识,2.,工,艺,艺,分,分,类,类,南安市三晶阳光电力有限公司,1.,制,绒,绒,基,1.1,什,么,么,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,绒,1.2.1,去,除,除,损,损,伤,伤,层,层,1.2.2,形,成,成,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,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,绒,工,工,艺,艺,分,分,类,2.1,单,晶,晶,碱,制,制,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,绒,工,工,艺,艺,流,流,程,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,南安市三晶阳光电力有限公司,4.,制绒,的,的化,学,学原,理,理,4.1,单晶,4.1.1,化学,原,原理,利用,低,低浓,度,度碱,溶,溶液,对,对晶,体,体硅,在,在不,同,同晶,体,体取,向,向上,具,具有,不,不同,腐,腐蚀,速,速率,的,的各,向,向异,性,性腐,蚀,蚀特,性,性，,在,在硅,片,片表,面,面腐,蚀,蚀形,成,成金,字,字塔,结,结构,密,密布,的,的表,面,面形,貌,貌，,就,就称,为,为表,面,面织,构,构化,。,。金,字,字塔,的,的四,面,面全,是,是由,111,面包,围,围形,成,成。,4.1.2,陷光,原,原理,当光,入,入射,到,到一,定,定角,度,南安市三晶阳光电力有限公司,总反,应,应化,Si+2NaOH+H,2,O,Na,2,SiO,3,+2H,2,副反,应,应化,学,学方,程,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,反应,为,为：,总化,学,学反,应,应方,程,程式,南安市三晶阳光电力有限公司,5.1,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,N,aOH,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,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,因素,影,影响,单,单晶,制,制绒,的,的规,律,律,温度,越,越高,腐,腐蚀,速,速度,越,越快,溶液,浓,浓度,越,越高,腐,腐蚀,速,速度,越,越快,IPA,浓度,越,越高,腐,腐蚀,速,速率,越,越慢,Na,2,SiO,3,浓度,越,越高,腐,腐蚀,速,速率,越,越慢,工业,中,中的,腐,腐蚀,应,应使,参,参数,处,处于,比,比较,平,平缓,的,的变,化,化区,域,域。,以,以使,反,反应,速,速度,不,不致,因,因为,参,参数,的,的微,小,小变,化,化造,成,成较,大,大的,变,变化,。,。,IPA,浓度,应,应使,用,用较,低,低的,水,水平,，,，使,反,反应,速,速度,控,控制,在,在较,理,理想,的,的区,域,域（,0.50.6m/min,），,这,这样,可,可以,在,在金,字,字塔,的,的质,量,量和,生,生产,率,率之,间,间找,到,到一,个,个平,衡,衡。,南安市三晶阳光电力有限公司,5.1.4,制绒,腐,腐蚀,速,速率,、,、腐,蚀,蚀量,同,同时,间,间的,关,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,对金,字,字塔,的,的影,响,响,当,NaOH,的浓,度,度小,于,于,1.5%,和大,于,于,4%,时都,会,会破,坏,坏金,字,字塔,结,结构,。,。,在此,范,范围,间,间，,增,增加,NaOH,浓度,会,会稍,微,微增,加,加反,应,应速,度,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,对金,字,字塔,的,的影,响,响,当,IPA,的浓,度,度从,3%,增加,到,到,10%,时，,反,反应,速,速度,会,会明,显,显下,降,降。,0%5%10%,南安市三晶阳光电力有限公司,5.1.7,温度,对,对金,字,字塔,的,的影,响,响,在同,样,样的,NaOH,浓度,下,下，,当,当温,度,度升,高,高时,，,，反,应,应速,度,度明,显,显加,快,快。,78,83,88,南安市三晶阳光电力有限公司,5.2,多晶,制,制绒,影,影响,因,因素,分,分析,多晶,制,制绒,反,反应,的,的发,生,生点,为,为表,面,面的,缺,缺陷,点,点，,如,如果,过,过分,完,完整,的,的表,面,面反,而,而无,法,法制,绒,绒,水至清则,无,无鱼。但,是,是反过来,，,，制绒的,情,情况也受,表,表面状态,影,影响很大,，,，不容易,控,控制。,酸性溶剂,有,有除油效,果,果，因此,多,多晶硅表,面,面的制绒,对,对于前期,硅,硅片表面,沾,沾污不是,很,很敏感。,酸性溶剂,在,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,长于,12,秒。因此,，,，最好使,用,用在线式,连,连续清洗,。,。,酸性溶剂,的,的浓度和,温,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。,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,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,艺中的有,机,机物沾污,硅片表面,的,的碳沾污,硅棒切片,时,时润滑剂,的,的粘污,硅片经过,热,热碱处理,后,后提出在,空,空气中，,时,时间过长,会,会与空气,中,中的氧反,应,应形成一,层,层氧化层,，,，这层氧,化,化层一旦,形,形成就很,难,难再清洗,下,下去了。,因,因此，在,碱,碱清洗后,不,不能在空,气,气中暴露,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,表面的浸,润,润能力，,如,如增加,IPA,浓度或把,硅,硅片进行,酸,酸或碱的,腐,腐蚀。,减少溶液,的,的张力，,如,如绒面添,加,加剂。添,加,加剂有很,多,多极性或,非,非极性的,功,功能团来,降,降低腐蚀,液,液表面的,张,张力。,硅片厚度,（,（腐蚀量,、,、腐蚀速,率,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,到预脱水,的,的作用,南安市三晶阳光电力有限公司,8.,现有单,晶,晶制绒设备开,关,关机注