第3講-電池工藝段介紹-制絨與濕法清洗課件

電池工藝段介紹劉仁中 2014.11.28一、制絨與濕法清洗海潤光伏技術(shù)大講堂第一期培訓(xùn)受眾：電池工藝工程師培訓(xùn)地點：奧特斯維行政大會議室培訓(xùn)時間：每周三、五下午1:30開始，時長2小時左右預(yù)期達到的目標

太陽能電池基本知識：了解+掌握

電池線各道工藝：熟悉工藝+學習經(jīng)驗

電池診斷與分析：充分利用檢測設(shè)備

電池技術(shù)專題：電池提升技術(shù)，包括高效電池技術(shù)

產(chǎn)品拓展：了解電池上下游提綱制絨的目的去除切割損傷層表面織構(gòu)化，降低反射率，增加光的吸收去除污染多晶制絨單晶制絨清洗技術(shù)單晶硅多晶硅硅錠的鑄造過程制絨的目的—去除切割損傷層制絨的目的—去除切割損傷層多線切割制絨的目的—去除切割損傷層損傷層結(jié)構(gòu)制絨的目的—去除切割損傷層如何測量損傷層厚度制絨的目的—表面織構(gòu)化單多晶反射率測試及SEM圖制絨的目的—去除污染制絨液可有效去除：多晶制絨液(HF+HNO3+H20):1).去除損傷層包裹的雜質(zhì)；2).微粒沾污；3).油漬、汗?jié)n等有機物沾污；4).氧化層、自然氧化膜；5).大部分金屬沾污；6).等離子體損傷。單晶制絨液(NaOH+酒精+H2O):1).去除損傷層包裹的雜質(zhì)；2).微粒沾污；3).部分金屬沾污，如Al、Zn；4).等離子體損傷。提綱制絨的目的多晶制絨制絨液組成及作用如何制作好的多晶絨面不同片源存在腐蝕差異的原因其他制絨方式單晶制絨清洗技術(shù)制絨液組成No.1HFNo.2HNO3

No.3H20No.1HCl多晶制絨—制絨液組成及作用“王水”組成No.2HNO3

No.3H20多晶制絨—制絨液組成及作用多晶制絨—制絨液組成及作用H2O會參加反應(yīng)嗎？H2O的作用是什么？H2O的作用是：稀釋H2O的替代者：冰醋酸(乙酸，HAc)冰醋酸的優(yōu)勢：冰醋酸具有穩(wěn)定溶液PH值的作用，使反應(yīng)更穩(wěn)定：冰醋酸是一種弱酸，可根據(jù)溶液的PH值情況吸收或釋放H+離子，保持PH值不變，達到控制腐蝕速度的目的。多晶制絨—制絨液組成及作用HNO3/HF的作用：硅被HNO3氧化，反應(yīng)為：用HF去除SiO2層，反應(yīng)為：總反應(yīng)為：此制絨體系的特點：缺陷處腐蝕，起絨點是缺陷處，過分完整的表面反而無法制絨自催化反應(yīng)，反應(yīng)大量放熱和反應(yīng)生成物會加速制絨速度多晶制絨—如何制作好的多晶絨面富HNO3體系or富HF體系？原因是什么？富HNO3體系富HF體系多晶制絨—如何制作好的多晶絨面腐蝕溫度的影響多晶制絨—不同片源存在腐蝕差異的原因原因主要由以下三種：切割工藝存在差異導(dǎo)致：占主導(dǎo)作用典型實例：金剛線切割與砂漿切割的制絨差異鑄錠工藝不同導(dǎo)致：典型實例：均采用多晶腐蝕體系，單晶與多晶的制絨差異晶向不同導(dǎo)致：典型實例：密集晶粒與大晶粒的對比多晶制絨—其他制絨方式多晶硅片是否可以采用單晶堿制絨體系制絨？采用堿制絨體系制絨的缺點：BaselineProcessRIEProcessDamageEtchandAcidTexturePOCl3FurnaceDiffusionRIETextureIsolationandPSGRemovalDepositionofSiNxARCMetallizationIVMeasurementandSortingFigure1.ProcessflowforOnyxandcomparisonwithBaseline.Figure2.RIEprocessconditionandprinciple多晶制絨—其他制絨方式RIE(RIE,ReactiveIonEtching)制絨Figure1.RIE-ASEM,Χ50,000Figure2.RIE-B,Χ50,000Figure3.RIE-C,Χ50,000多晶制絨—其他制絨方式RIE(RIE,ReactiveIonEtching)制絨提綱制絨的目的多晶制絨單晶制絨基礎(chǔ)理論知識堿制絨液組成及作用好的絨面判定標準清洗技術(shù)單晶制絨—基礎(chǔ)理論知識晶體硅--晶胞及晶向＜晶胞＞單晶制絨—基礎(chǔ)理論知識金字塔：單晶制絨—基礎(chǔ)理論知識形成金字塔的原因：懸掛鍵差異導(dǎo)致腐蝕速率不同＜100晶向＞＜111晶向＞腐蝕速率：V<100>:V<111>=67:1(70℃條件下)單晶制絨—制絨液組成及作用化學反應(yīng)式：Si+2NaOH+H2O→Na2SiO3+2H2↑酒精的作用：利用“相似相溶原理”帶走產(chǎn)生的H2，即“消泡”；降低溶液表面張力，提高硅片表面浸潤能力，改善腐蝕均勻性。制絨添加劑：進一步降低溶液表面張力，可部分或完全取代酒精。硅片（a）無酒精（b）有酒精液滴硅片單晶制絨—制絨液組成及作用酒精的沸點：制絨溫度的設(shè)定限制臨界濃度：臨界濃度越低，帶走H2的能力越強。哪種酒精更適合單晶制絨？提綱制絨的目的多晶制絨單晶制絨清洗技術(shù)污染分類RCA清洗技術(shù)其他清洗技術(shù)污染分類具體內(nèi)容對電池的影響污染

（點狀、膜狀污染）有機物沾污各種有機物阻擋擴散、燒結(jié)，接觸電阻上升金屬污染重金屬PN結(jié)發(fā)生漏電，Eff降低輕金屬復(fù)合中心，影響電性能Cu，Au等復(fù)合中心，影響電性能Al破壞PN結(jié)

氧化膜殘留，自然氧化膜接觸電阻上升

腐蝕破壞PN結(jié)微粒（粒子狀污染）

塵埃（有機、無機）影響斷柵等，良率降低損傷

（看不見的污染）切割損傷層包裹污染源

等離子體損傷帶來轟擊損傷

表面吸附電荷吸附電荷，

離子注入（C，Cl，O等）導(dǎo)致晶格畸變清洗技術(shù)—污染分類清洗技術(shù)—污染分類金屬污染SC1、SC2清洗技術(shù)清洗技術(shù)—RCA清洗技術(shù)清洗技術(shù)—RCA清洗技術(shù)清洗液簡稱成份比例工作溫度APMNH4OH+H2O2+H2O

1:1:570-90℃FPMHF+H2O2+H2O/22℃HPMHCL+H2O2+H2O

1:1:670-90℃SPMH2SO4+H2O2

4:1110-130℃BHFHF+NH4F+H2O/22℃DHFHF+H2O1-2%22℃RCA(RadioCorporationofAmerica),美國無線電公司A：銨（Ammonium）P：過氧化物（Peroxide）M：混合物（Mixture）S：硫酸（Sulfuricacid）H：鹽酸（Hydrochloricacid）D：稀釋（Diluted）B：緩蝕劑（Buffer）F：氫氟酸（氟，F(xiàn)luorin）清洗液簡稱成分APMNH4OH+H2O2+H2OFPMHF+H2O2+H2OHPMHCL+H2O2+H2OSPMH2SO4+H2O2BHFHF+NH4F+H2ODHFHF+H2O清洗技術(shù)—RCA清洗技術(shù)簡稱由來清洗技術(shù)—其他清洗技術(shù)ACD清洗技術(shù)ACD技術(shù)由德國ASTEC公司基于HF/O3清洗與干燥開發(fā)的工藝，主要包括：清洗技術(shù)—其他清洗技術(shù)ACD清洗技術(shù)ACD技術(shù)由AC(astecclean)與AD(astecdry)兩部分組成：1).AC清洗中，將同時使用DI-water\HF\O3，O3氧化有機沾污成為CO2和H2O，同時迅速在硅片表面形成一層致密的氧化膜；HF有效去除硅片表面的金屬沾污，同時將O3氧化形成的氧化膜腐蝕掉，在腐蝕掉氧化膜的同時,可以將附著在氧化膜上的顆粒去除掉。2).在AD干燥法中，同樣使用HF與O3。整個工藝過程可以分為液體中反應(yīng)與氣相處理兩部分：首先將硅片放入充滿HF/O3的清洗槽中，經(jīng)過一定時間的反應(yīng)后，硅片將被慢慢地抬出液面；由于HF酸的作用，硅片表面將呈疏水性，因此，在硅片被抬出液面的同時，將自動達到干燥的效果。3).在干燥槽的上方安裝有一組O3的噴嘴，使得硅片被抬出水面后就與高濃度的O3直接接觸，進而在硅片表面形成一層致密的氧化膜。清洗技術(shù)—其他清洗技術(shù)ACD清洗技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢1).臭氧去除有機物及金屬的效率比SPM、HPM(SC-2)等傳統(tǒng)方法要高；2).該清洗辦法可以在室溫下進行；3).ACD清洗法可以大大減少DI-water（純水沖洗）以及化學試劑的使用量，減少廢液處理；4).清洗步驟簡化，大大節(jié)省潔凈間的面積。清洗技術(shù)—其他清洗技術(shù)IMEC清洗技術(shù)IMEC：比利時微電子研究中心技術(shù)（備注：出于環(huán)保方面的考慮第一步更改為采用臭氧化的DI水，既減少了化學品和DI水的消耗量又避免了硫酸浴后較困難的沖洗步驟。）第一步，去除有機污染物；第二步，去除氧化層，同時去除顆粒和金屬氧化物；第三步，在硅片表面產(chǎn)生親水性氧化膜層，同時保證干燥時不產(chǎn)生干燥斑點和水印。清洗技術(shù)—其他清洗技術(shù)Sony旋轉(zhuǎn)清洗技術(shù)技術(shù)開發(fā)背景槽式清洗機是使用最廣泛的清洗設(shè)備，但該類設(shè)備最大的缺點就是污染的去除率受到一定制約，其原因從硅片上清洗下來的沾污依然存在于清洗液中，這就造成硅片的二次沾污。處理過程1).設(shè)備上安裝三路供液系統(tǒng)，分別供應(yīng)DHF、溶解有O3的超純水、超純水；2).DHF與溶解有O3的超純水交替供應(yīng)到硅片的表面，交替清洗硅片表面；3).供應(yīng)純水到硅片表面進行沖洗；4).采用旋轉(zhuǎn)干燥法對硅片進行干燥，為了避免旋轉(zhuǎn)干燥法給硅片表面帶來的水跡，可以改為在氮氣氣氛下進行。（發(fā)生器）清洗技術(shù)—其他清洗技術(shù)超聲波清洗技術(shù)超聲波（兆聲波）清洗主要由發(fā)生器、換能器和清洗槽組成，其結(jié)構(gòu)