硅片制絨與清洗課件

1、硅片制絨與清洗PPT課件1硅片制絨與清洗PPT課件2目錄硅片表面損傷層的形成及處理方法絨面腐蝕的原理影響絨面質(zhì)量的關(guān)鍵因素及分析工藝控制方法化學(xué)清洗原理安全注意事項硅片制絨與清洗PPT課件3形成起伏不平的絨面，增加硅片對形成起伏不平的絨面，增加硅片對太陽光的吸收太陽光的吸收去除硅片表面的機(jī)械損傷層去除硅片表面的機(jī)械損傷層清除表面油污和金屬雜質(zhì)清除表面油污和金屬雜質(zhì)硅片表面處理的目的：硅片表面處理的目的：硅片制絨與清洗PPT課件4單晶硅多晶硅硅片制絨與清洗PPT課件5硅片制絨與清洗PPT課件6硅片機(jī)械損傷層（10微米）硅片制絨與清洗PPT課件7線切割損傷層厚度可達(dá)10微米左右。一般采用20%的堿

2、溶液在90條件腐蝕 0.51min以達(dá)到去除損傷層的效果,此時的 腐蝕速率可達(dá)到610um/min 。初拋時間在達(dá)到去除損傷層的基礎(chǔ)上盡量減短，以防硅片被腐蝕過薄。對于NaOH濃度高于20%W/V的情況，腐蝕速度主要取決于溶液的溫度，而與堿溶液實際濃度關(guān)系不大。硅片制絨與清洗PPT課件8若損傷層去除不足會出現(xiàn)3種可能情況：殘余缺陷、殘余缺陷在后續(xù)高溫處理過程中向材料深處繼續(xù)延伸、切割過程中導(dǎo)致的雜質(zhì)未能完全去除。硅酸鈉的熱導(dǎo)性很差。一般硅酸鈉超過一定的量時，腐蝕產(chǎn)生的熱量超過從溶液表面和容器側(cè)面所散發(fā)的熱量，使溶液的溫度持續(xù)升高。所以初拋液必須定期更換或排出部分溶液。硅片制絨與清洗PPT課件9

3、硅片制絨與清洗PPT課件10單晶硅片表面的金字塔狀絨面單晶硅片表面反射率硅片制絨與清洗PPT課件11絨面腐蝕原理 利用低濃度堿溶液對晶體硅在不同晶體取向上具有不同腐蝕速率的各向異性腐蝕特性，在硅片表面腐蝕形成角錐體密布的表面形貌 ，就稱為表面織構(gòu)化。角錐體四面全是由111面包圍形成。 反應(yīng)式為： Si+2NaOH+H2O Na2SiO3 +2H2 硅片制絨與清洗PPT課件12角錐體形成原理角錐體的密度和它們的幾何特征同時影響著太陽電池的陷光效率和前表面產(chǎn)生反射損失的最低限。尺寸一般控制在315微米。推測腐蝕反應(yīng)期間的產(chǎn)物氫氣泡的發(fā)展對角錐體的形成起著重要的作用 。氣泡粘附在硅片表面，它們的掩蔽

4、作用導(dǎo)致了溶液的側(cè)向腐蝕，這是角錐體形成過程的要素 。硅片制絨與清洗PPT課件13絨面光學(xué)原理制備絨面的目的： 減少光的反射率，提高短路電流（Isc），最終提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率。陷光原理：當(dāng)光入射到一定角度的斜面，光會反射到另一角度的斜面，形成二次或者多次吸收，從而增加吸收率。硅片制絨與清洗PPT課件14絨面光學(xué)原理陷光原理圖示：硅片制絨與清洗PPT課件15影響絨面質(zhì)量的關(guān)鍵因素NaOH濃度無水乙醇或異丙醇濃度制絨槽內(nèi)硅酸鈉的累計量制絨腐蝕的溫度制絨腐蝕時間的長短槽體密封程度、乙醇或異丙醇的揮發(fā)程度硅片制絨與清洗PPT課件16關(guān)鍵因素的分析 NaOH的影響制絨液中的乙醇或異丙醇、NaOH、硅

5、酸納三者濃度比例決定著溶液的腐蝕速率和角錐體形成情況。溶液溫度恒定在80時發(fā)現(xiàn)腐蝕液NaOH濃度在1.54%范圍之外將會破壞角錐體的幾何形狀 。當(dāng)NaOH處于合適范圍內(nèi)時，乙醇或異丙醇的濃度的上升會使腐蝕速率大幅度下降。硅片制絨與清洗PPT課件17關(guān)鍵因素的分析 NaOH的影響 維持制絨液中乙醇的含量為10 vol%，溫度85 ，時間30分鐘條件下：NaOH濃度5g/l時絨面形貌 硅片制絨與清洗PPT課件18關(guān)鍵因素的分析 NaOH的影響NaOH濃度15g/l時絨面形貌硅片制絨與清洗PPT課件19關(guān)鍵因素的分析 NaOH的影響NaOH濃度55g/l時絨面形貌硅片制絨與清洗PPT課件20關(guān)鍵因素

6、的分析 NaOH的影響絨面的平均反射率隨NaOH濃度的變化 0.130.140.150.16051015202530354045505560Concentration of NaOH (g/l)Average Reflectance硅片制絨與清洗PPT課件21關(guān)鍵因素的分析 硅酸鈉的影響硅酸鈉在溶液中呈膠體狀態(tài)，大大的增加了溶液的粘稠度。對腐蝕液中OH離子從腐蝕液向反應(yīng)界面的輸運(yùn)過程具有緩沖作用，使得大批量腐蝕加工單晶硅絨面時，溶液中NaOH含量具有較寬的工藝容差范圍，提高了產(chǎn)品工藝加工質(zhì)量的穩(wěn)定性和溶液的可重復(fù)性。 硅酸鈉在制絨溶液中的含量從2.5%30%wt的情況下，溶液都具有良好的擇向性

7、，同時硅片表面上能生成完全覆蓋角錐體的絨面。 硅片制絨與清洗PPT課件22關(guān)鍵因素的分析 硅酸鈉的影響隨著硅酸鈉含量的增加，溶液粘度會增加，結(jié)果在硅片與片匣邊框接觸部位會產(chǎn)生“花籃印”， 一般濃度在30%以下不會發(fā)生這種變化（NaOH濃度達(dá)到一定程度的基礎(chǔ)上）。硅酸鈉來源大多是反應(yīng)的生成物，要調(diào)整它的濃度只能通過排放溶液。若要調(diào)整溶液的粘稠度，則采用加入添加劑乙醇或異丙醇來調(diào)節(jié)。硅片制絨與清洗PPT課件23關(guān)鍵因素的分析 乙醇或異丙醇的影響氣泡的直徑、密度和腐蝕反應(yīng)的速率限定了硅片表面織構(gòu)的幾何特征。氣泡的大小以及在硅片表面停留的時間，與溶液的粘度、表面張力有關(guān)系。所以需要乙醇或異丙醇來調(diào)節(jié)溶

8、液的粘滯特性。乙醇的含量在3 vol%至20 vol%的范圍內(nèi)變化時，制絨反應(yīng)的變化不大，都可以得到比較理想的絨面，而5 vol%至10 vol%的環(huán)境最佳。 硅片制絨與清洗PPT課件24關(guān)鍵因素的分析 乙醇或異丙醇的影響 制絨液中NaOH的濃度為15克/升，反應(yīng)溫度85 。無乙醇時的絨面形貌： 硅片制絨與清洗PPT課件25關(guān)鍵因素的分析 乙醇或異丙醇的影響乙醇濃度3vol%時的絨面形貌硅片制絨與清洗PPT課件26關(guān)鍵因素的分析 乙醇或異丙醇的影響乙醇濃度10vol%時的絨面形貌硅片制絨與清洗PPT課件27關(guān)鍵因素的分析 乙醇或異丙醇的影響乙醇濃度30vol%時的絨面形貌硅片制絨與清洗PPT課

9、件28關(guān)鍵因素的分析 不同時間制絨形貌的描述 經(jīng)熱的濃堿去除損傷層后，硅片表面留下了許多膚淺的準(zhǔn)方形的腐蝕坑。1分鐘后，金字塔如雨后春筍，零星的冒出了頭；5分鐘后，硅片表面基本上被小金字塔覆蓋，少數(shù)已開始長大。我們稱絨面形成初期的這種變化為金字塔“成核”。10分鐘后，金字塔密布的絨面已經(jīng)形成，只是大小不均勻，反射率也降到了比較低的水平。隨著時間的延長，金字塔向外擴(kuò)張兼并，體積逐漸膨脹，尺寸趨于均等。硅片制絨與清洗PPT課件29關(guān)鍵因素的分析 不同制絨時間表面形貌的圖片 制絨液中含有15克/升的NaOH和10 vol%的乙醇，溫度85 經(jīng)過1min制絨的表面形貌硅片制絨與清洗PPT課件30關(guān)鍵因

10、素的分析 不同制絨時間表面形貌的圖片經(jīng)過5min制絨的表面形貌硅片制絨與清洗PPT課件31關(guān)鍵因素的分析 不同制絨時間表面形貌的圖片經(jīng)過10min制絨的表面形貌硅片制絨與清洗PPT課件32關(guān)鍵因素的分析 不同制絨時間表面形貌的圖片經(jīng)過30min制絨的表面形貌硅片制絨與清洗PPT課件33關(guān)鍵因素的分析 不同制絨時間絨面反射率的比較不同時間制絨后，硅片的反射譜 0.10.20.30.40.50.60.73005007009001100Wavelength (nm)Reflectance(0-1)1min5min10min硅片制絨與清洗PPT課件34工藝控制方法若出現(xiàn)雨點狀的斑點，只要加入少量乙醇或

11、異丙醇即可消除。若硅片上端部分光亮，表明液位不夠或溶液粘稠度過大，使籃框漂浮起來。若硅片表面有流水印，說明溶液內(nèi)硅酸鈉過量，適當(dāng)加大NaOH的用量；還有可能噴淋效果不理想。硅片制絨與清洗PPT課件35硅酸鈉含量的檢測 硅酸鈉具體含量測量是沒必要的，只要判定它的含量是否過量即可。實驗是用100%的濃鹽酸滴定，若滴定一段時間后出現(xiàn)少量絮狀物，說明硅酸鈉含量適中；若滴定開始就出現(xiàn)一團(tuán)膠狀固體且隨滴定的進(jìn)行變多，說明硅酸鈉過量。硅片制絨與清洗PPT課件36化學(xué)清洗原理OH2SiFHHF6SiO2622 HF去除硅片表面氧化層：去除硅片表面氧化層： HCl去除硅片表面金屬雜質(zhì)：去除硅片表面金屬雜質(zhì)： 鹽酸具有酸和絡(luò)合劑的雙重作用，氯離子能與 Pt 2+、Au