硅的酸腐蝕課件

多晶硅太陽(yáng)電池的酸腐蝕2目錄HF-HNO3體系中酸腐蝕的機(jī)理HF-HNO3腐蝕速度的分析各種反應(yīng)條件對(duì)腐蝕反應(yīng)的影響3HF-HNO3體系中酸腐蝕的機(jī)理酸對(duì)硅的腐蝕速度與晶粒取向無(wú)關(guān)，因此酸腐蝕又稱為各向同性腐蝕。硅片的酸腐蝕由兩步組成，第一步為硅的氧化過(guò)程。5HF-HNO3體系中酸腐蝕的機(jī)理硅在體系中反應(yīng)的總公式:6HF-HNO3體系中酸腐蝕的機(jī)理一種理論認(rèn)為這個(gè)體系中的反應(yīng)是以硝酸和硝酸氧化物的平衡為基礎(chǔ)的。這個(gè)腐蝕反應(yīng)是由未離解的硝酸和硅所觸發(fā)，（R是還原劑），生成的一氧化氮產(chǎn)生亞硝酸，反應(yīng)速度由亞硝酸的產(chǎn)生反應(yīng)來(lái)決定。7此體系中亞硝酸的產(chǎn)生是一個(gè)自催化的過(guò)程。溶液中一旦有了HNO2，便會(huì)與HNO3發(fā)生式反應(yīng)，緊接著又會(huì)發(fā)生HNO2的生成反應(yīng)。也就是HNO2自身催化生成了更多的HNO2。所以溶液中的HNO2含量越高，HNO2生成速率越快，就有更多的氧化反應(yīng)發(fā)生。8HF-HNO3體系中酸腐蝕的機(jī)理

10HF-HNO3腐蝕速度的分析12HF-HNO3腐蝕速度的分析氫氟酸含量比較高時(shí)，反應(yīng)速度由硝酸濃度決定，硝酸濃度的稍微減小能很快降低反應(yīng)速度。即使氫氟酸濃度有少量變化，仍有足夠的量去溶解硅表面的氧化膜。反應(yīng)速度變化不大。這時(shí)可認(rèn)為硅表面一旦被硝酸氧化，SiO2完全被氫氟酸溶解，反應(yīng)速度決定于HNO3氧化硅片的速度。14各種反應(yīng)條件對(duì)腐蝕反應(yīng)的影響1、添加劑的影響a、常用的添加劑是水和冰醋酸，二者主要是稀釋反應(yīng)物質(zhì)濃度。水的加入主要降低了硝酸的濃度，從而減小了酸液對(duì)硅片的氧化能力。當(dāng)用冰醋酸做稀釋劑時(shí)，降低了硝酸的電離度，降低了反應(yīng)速度。15各種反應(yīng)條件對(duì)腐蝕反應(yīng)的影響

b、當(dāng)向酸液中加入NaNO2時(shí)，高硝酸區(qū)域，腐蝕速度幾乎沒(méi)有變化，高氫氟酸區(qū)域，反應(yīng)速度明顯增大，這是因?yàn)镹aNO2和溶液中氫離子形成了氧化反應(yīng)所需的催化劑。c、加入磷酸到酸液中，既可以降低硅片腐蝕速度，又不改變硅片表面的腐蝕形貌。反應(yīng)速度易于控制，磷酸液不參加腐蝕反應(yīng)，不能改變化學(xué)動(dòng)力學(xué)，但能提高溶液粘度，提高傳質(zhì)阻，降低腐蝕速度。d、硫酸能提高溶液粘度，也不參加腐蝕反應(yīng)，可以穩(wěn)定反應(yīng)速度，增加腐蝕均勻性。16各種反應(yīng)條件對(duì)腐蝕反應(yīng)的影響2．硅片表面狀態(tài)的影響切割硅片腐蝕速度比光滑硅片的腐蝕速度大，這是因?yàn)楦g過(guò)程產(chǎn)生的催化劑易于被硅片表面的裂縫捕獲，并易于聚集在其周圍有助于腐蝕反應(yīng)發(fā)生，而且硅片表面有許多缺陷，或者觸發(fā)反應(yīng)所需能量小的位置，腐蝕反應(yīng)會(huì)先在這些位置發(fā)生。另一方面，可能是因?yàn)椴痪鶆虮砻娴膭?shì)能不一樣，電解反應(yīng)從勢(shì)能比較低的地方引發(fā)，致使了不均勻表面的腐蝕速度較快。17各種反應(yīng)條件對(duì)腐蝕反應(yīng)的影響3．硅片電阻率的影響

參與反應(yīng)的硅片電阻率不同，類型不同，也會(huì)對(duì)腐蝕機(jī)制產(chǎn)生影響。在42%HF+17.5%HNO3+67%CH3COOH的溶液中，腐蝕速度隨摻雜濃度的增加而增加，高摻雜濃度的硅片的腐蝕速度是低摻雜濃度的硅片的10倍以上（正好與堿腐蝕相反）。低摻雜材料的活化能是12.3kcal/mol，表明這種腐蝕反應(yīng)是表面反應(yīng)控制過(guò)程，即表面反應(yīng)速度決定腐蝕速度。高摻雜材料的活化能是5.15kcal/mol，反應(yīng)過(guò)程是擴(kuò)散控制過(guò)程。18各種