太陽能電池制絨培訓(xùn)

1、南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司目目 錄錄南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司1.1.制絨基礎(chǔ)制絨基礎(chǔ)知識知識1.1 什么是制絨什么是制絨 制絨是將硅表面進(jìn)行預(yù)清洗并用強堿或強酸腐蝕成類似金字塔狀或蜂窩狀結(jié)構(gòu)的過程南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司1.2 制絨的制絨的作用作用1.2.1 去除損傷層1.2.2 形成減反射絨面（陷光結(jié)構(gòu)）1.3 制絨的目的制絨的目的1.2.1 利用陷光原理，增加光的吸收，提高短路電流Isc1.2.2 增加PN結(jié)的面積南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力

2、有限公司2.1 單晶單晶 堿制絨，利用單晶片各向異性的腐蝕特性由強堿對硅片表面進(jìn)行一系列的腐蝕。我司現(xiàn)在也在使用堿制絨，當(dāng)然也有某些公司用酸制絨做單晶。 主要化學(xué)藥品為：氫氧化鈉或氫氧化鉀、異丙醇或乙醇、硅酸鈉或絨面添加劑2.2 多晶多晶 酸制絨，利用強腐蝕性酸混合液的各向同性的腐蝕特性對硅片表面進(jìn)行腐蝕。 主要化學(xué)藥品為：硝酸、氫氟酸南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司3.1 單晶單晶南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司3.1 多晶多晶 南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司4 4. .制絨的化學(xué)原理制絨的化學(xué)原理4.1 單晶單晶4.1.1 化學(xué)

3、原理化學(xué)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金字塔結(jié)構(gòu)密布的表面形貌，就稱為表面織構(gòu)化。金字塔的四面全是由111面包圍形成。4.1.2 陷光原理陷光原理 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。南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司總反應(yīng)化學(xué)方程式總反應(yīng)化學(xué)方程式： Si + 2NaOH + H2O Na2SiO3 + 2H2副反應(yīng)化學(xué)方程式：副反應(yīng)化學(xué)方程式： Na2SiO3 + H2O H2SiO3 + OH- Na2SiO3 (Na2O)x(SiO2)y南安市三

4、晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司 硅被HNO3氧化，反應(yīng)為： 用HF去除SiO2層，反應(yīng)為： 總化學(xué)反應(yīng)方程式為：4NOO2H3SiO4HNO3Si223O2HSiFH6HFSiO26224NOO8HSiF3HHF814HNO3Si2623南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司5.1 單晶制絨影響因素分析單晶制絨影響因素分析 硅的腐蝕速率與表面原子密度、晶格方向、摻雜濃度、溶液成分、濃度、溫度、攪拌等參數(shù)有關(guān)5.1.1 影響因素影響因素N NaOH及異丙醇濃度制絨槽內(nèi)硅酸鈉的累計量制絨反應(yīng)的溫度制絨反應(yīng)時間的長短槽體密封程度、異丙醇的揮發(fā)程度南安市三晶陽光電力有限公司

5、南安市三晶陽光電力有限公司反應(yīng)溫度NaOH濃度制絨的根本反應(yīng)控制過程反應(yīng)控制過程IPA濃度NaSiO3濃度提高溶液濃稠度，控制反應(yīng)速度攪拌或鼓泡提高反應(yīng)物疏運速度，提高氫氣 泡脫附作用硅片表面原始狀態(tài)，如：表面平整度、有無油污、劃傷及硅片厚度等氫氣泡密度及大小以及在硅片表面停留的時間決定金字塔形貌過程控制過程控制南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司溫度越高腐蝕速度越快溶液濃度越高腐蝕速度越快IPA濃度越高腐蝕速率越慢Na2SiO3濃度越高腐蝕速率越慢工業(yè)中的腐蝕應(yīng)使參數(shù)處于比較平緩的變化區(qū)域。以使反應(yīng)速度不致因為參數(shù)的微小變化造成較大的變化。IPA濃度應(yīng)使用較低的水平，使反應(yīng)速

6、度控制在較理想的區(qū)域（0.50.6m/min），這樣可以在金字塔的質(zhì)量和生產(chǎn)率之間找到一個平衡。南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司 腐蝕量同時間的關(guān)系 腐蝕速率同時間的關(guān)系以上各種顏色曲線是多次試驗的不同濃度的統(tǒng)計南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司當(dāng)NaOH的濃度小于1.5%和大于4%時都會破壞金字塔結(jié)構(gòu)。在此范圍間，增加NaOH濃度會稍微增加反應(yīng)速度。 0.5% 1.5% 5.5%南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司當(dāng)IPA的濃度從3%增加到10%時，反應(yīng)速度會明顯下降。 0% 5% 10%南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公

7、司在同樣的NaOH濃度下，當(dāng)溫度升高時，反應(yīng)速度明顯加快。 78 83 88南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司多晶制絨反應(yīng)的發(fā)生點為表面的缺陷點，如果過分完整的表面反而無法制絨水至清則無魚。但是反過來，制絨的情況也受表面狀態(tài)影響很大，不容易控制。酸性溶劑有除油效果，因此多晶硅表面的制絨對于前期硅片表面沾污不是很敏感。酸性溶劑在表面如遇空氣，很容易干躁形成氧化層的著色現(xiàn)象，一旦著色很難再行清除。多晶硅在酸洗之后還未經(jīng)清水漂洗之前出水不應(yīng)長于12秒。因此，最好使用在線式連續(xù)清洗。酸性溶劑的濃度和溫度對于腐蝕速度的控制具有決定意義，應(yīng)嚴(yán)格控制。使用HF、HNO3、H2O混合液HNO

8、3在硅表面形成SiO2層HF將氧化層除去從而HF、HNO3兩者形成競爭南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司腐腐蝕蝕速速率率外外觀觀HNO3HF發(fā)亮發(fā)亮暗紋暗紋溫度對于腐蝕速度的控制具有決定意義，應(yīng)嚴(yán)格控制。南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司 120秒 240秒在同樣濃度下不同時間的對絨面的影響南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司6.1 硅片表面沾污的來源硅片表面沾污的來源硅片有手指印，在清洗前看不見，但是清洗后卻清晰可見硅棒切片后清洗工藝中的有機物沾污硅片表面的碳沾污硅棒切片時潤滑劑的粘污硅片

9、經(jīng)過熱堿處理后提出在空氣中，時間過長會與空氣中的氧反應(yīng)形成一層氧化層，這層氧化層一旦形成就很難再清洗下去了。因此，在堿清洗后不能在空氣中暴露12秒以上。南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司硅片單面腐蝕厚度（腐蝕量）硅片單面腐蝕厚度（腐蝕量）反射率反射率金字塔大小金字塔大小白斑、雨點白斑、雨點劃傷、劃痕劃傷、劃痕花籃印花籃印外觀均勻性外觀均勻性南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司6.1.1 單晶工藝控制方法單晶工藝控制方法南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司在制絨過程中有三個變量需要控制：在制絨過程中有三個變量需要控制：IPA濃度KOH or Na

10、OH 濃度硅酸鹽濃度其他需要控制的因素：其他需要控制的因素：溫度（高低和均勻性）時間水流（攪動或鼓泡）要控制的結(jié)果：要控制的結(jié)果：金字塔的大小金字塔的鋪滿程度表面的花片6.1.2 怎樣才是怎樣才是“好好”的金字塔的金字塔南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司三個方面實現(xiàn)：對來料檢驗較差的硅片表面進(jìn)行預(yù)處理，如粗拋液、清洗劑或強氧化劑。提高硅片表面的浸潤能力，如增加IPA濃度或把硅片進(jìn)行酸或堿的腐蝕。減少溶液的張力，如絨面添加劑。添加劑有很多極性或非極性的功能團來降低腐蝕液表面的張力。硅片厚度（硅片厚度（腐蝕量、腐蝕量、腐蝕速率）腐蝕速率）蟲孔長寬比蟲孔長寬比亮亮斑斑暗暗紋紋表面平

11、整度表面平整度表面潔凈度（棕黃色斑跡）表面潔凈度（棕黃色斑跡）南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司6.2 多晶工藝控制參數(shù)多晶工藝控制參數(shù) 南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司6.2.1 多晶工藝控制方法多晶工藝控制方法南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司7.7.酸清洗的作用酸清洗的作用7.1 鹽酸清洗的作用鹽酸清洗的作用7.1.1 中和殘留在硅片表面的堿液7.1.2 去除在硅片切割時表面引入的金屬雜質(zhì)注：注：鹽酸具有酸和絡(luò)合劑的雙重作用，氯離子能與Fe3+、Pt2+、Au3+、Ag+、Cu+、Cd2+、Hg2+等金屬離子形成可溶于水的絡(luò)合物南安

12、市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司7.2 氫氟酸清洗的作用氫氟酸清洗的作用7.2.1 去除在清洗過程中表面形成SiO2層7.2.2 氫氟酸是良好的脫水劑，起到預(yù)脫水的作用OH2SiFHHF6SiO2622南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司8.8.現(xiàn)有單晶制現(xiàn)有單晶制絨絨設(shè)備開關(guān)機注意事項設(shè)備開關(guān)機注意事項8.1 開機流程開機流程 先在制絨設(shè)備電柜中打開24V轉(zhuǎn)換電源開關(guān)和控制電源，然后打開各需要打開的加熱器及6個機械臂驅(qū)動電源，最后打開PLC控制開關(guān)。8.2 開機注意事項開機注意事項8.2.1 檢查制絨設(shè)備的所有急停按鈕是否都在斷開狀態(tài)；8.2.2 開機后觀察P

13、LC面板上是否有報警信息；8.2.3 檢查純水的電阻率，大于17.5Mohm-cm。南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司 先將自動開關(guān)變?yōu)槭謩訝顟B(tài)，然后在制絨設(shè)備電柜中關(guān)閉PLC控制開關(guān)，再關(guān)閉24V轉(zhuǎn)換電源開關(guān)和控制電源，然后關(guān)閉各個加熱器和機械臂驅(qū)動電源。8.4 關(guān)機注意事項關(guān)機注意事項8.4.1 由自動變?yōu)槭謩拥臅r候，一定要注意機械臂運行情況，是否在操作，必須要自動運行狀態(tài)改為待機后再由待機改為手動狀態(tài)，并且機械臂上沒有花籃才可以關(guān)機；8.4.2 關(guān)機前要求所有的槽體都用水槍清洗一遍；8.4.3 關(guān)機后也要注意將加藥的天平、稱片天平和顯微鏡的電源關(guān)閉。南安市三晶陽光電力有

14、限公司南安市三晶陽光電力有限公司9.9.單晶絨面不良的分析及措施單晶絨面不良的分析及措施9.1 絨面不良分析絨面不良分析1、表面污點（包括手指印、殘留物-IPA/NaOH/NaSiO3、外來雜質(zhì)、花籃印、水紋）；2、表面發(fā)白；3、表面發(fā)亮；4、表面有規(guī)則的閃光；5、表面有彗星現(xiàn)象；6、表面無絨面；7、表面絨面不均勻。南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司9.1.1 表面手印表面手印現(xiàn)象：表面有指紋殘留原因：在切片清洗過程中或包裝時人為的接觸硅片解決方法：1 1、IPA可以起到一定效果，但是不能杜絕；2、預(yù)清洗也能有一定的效果，但也不能百分百處理干凈。南安市三晶陽光電力有限公司南安

15、市三晶陽光電力有限公司9.1.2 表面藥液殘留表面藥液殘留現(xiàn)象：表面有大量的藥液殘留原因：IPA加入過多解決方法：重新制絨。南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司9.1.3 表面污染表面污染現(xiàn)象：同一批片子相同位置有一些類似于油污一樣的污漬原因：來料問題，可能于切片后干燥處理有關(guān)系或者是包裝時引入解決方法：1、與硅片廠家協(xié)商；2、加大預(yù)清洗濃度；3、重新制絨。南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司9.1.4 表面污漬表面污漬現(xiàn)象：制絨后表面有污漬原因：制絨后反應(yīng)物殘留解決方法：1、加大預(yù)清洗濃度；2、重新制絨。南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司9.

16、1.5 表面發(fā)白表面發(fā)白現(xiàn)象：表面發(fā)白原因：制絨時間或濃度不夠解決方法：1、加大制絨液濃度；2、重新制絨。南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司9.1.6 表面發(fā)亮表面發(fā)亮現(xiàn)象：表面發(fā)亮、發(fā)沙原因：制絨時間過長或制絨液濃度過高解決方法：1、適當(dāng)降低制絨液濃度；2、適當(dāng)減少制絨時間。南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司9.1.7 制絨制絨不良不良現(xiàn)象：表面出現(xiàn)規(guī)則的制絨不良、同一整批都有原因：可能是來料原因解決方法：1、適當(dāng)增加制絨液濃度；2、適當(dāng)增加制絨時間；3、相應(yīng)加大預(yù)清洗濃度。南安市三晶陽光電力有限公司南安市三晶陽光電力有限公司9.1.8 表面發(fā)亮且有雨點表面發(fā)亮且有雨點現(xiàn)象：部分局域絨面較好，部分區(qū)域較難腐蝕原因：可能是來料原因解決方法：通常適