制絨原理及相應(yīng)問題的對策

制絨原理及相應(yīng)問題的對策第一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二

左圖中藍(lán)色線為拋光后的Si的反射圖，經(jīng)過不同織構(gòu)化處理之后的反射圖。右圖為在織構(gòu)后再沉積SiNx:H薄膜的反射光譜圖。C.J.J.Tool,Presentedatthe20thEuropeanPhotovoltaicSolarEnergyConferenceandExhibition,Barcelona,Spain,6-10June2005

很好的織構(gòu)化可以加強(qiáng)減反射膜的效果好的織構(gòu)化的效果第二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二絨面作用：1、減少表面反射2、提高內(nèi)部光吸收T=200usT=2us第三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二絨面產(chǎn)生原理第四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二腐蝕速率快慢由下列三個反應(yīng)速度來決定。1、腐蝕液流至被腐蝕物表面的移動速率；2、腐蝕液與被腐蝕物表面產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率；3、生成物從被腐蝕物表面離開的速率。腐蝕的反應(yīng)物和生成物是利用腐蝕液之濃度梯度然產(chǎn)生的擴(kuò)散現(xiàn)象來達(dá)到傳質(zhì)的目的。所以，1、3又可稱為擴(kuò)散限制溶解過程（diffusion－limiteddissolution），通過攪拌可以提高。2的速率取決于腐蝕溫度、材料、腐蝕液種類及濃度，和攪拌方式無關(guān)，被成為反應(yīng)限制溶解過程（reaction－ratelimiteddissolution）。各向異性就是由化學(xué)反應(yīng)的各向速率不同造成的。第五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二1、水分子的屏蔽效應(yīng)（screeningeffect）阻擋了硅原子與OH根離子的作用，而水分子的屏蔽效應(yīng)又以原子排列密度越高越明顯。2、在{111}晶面族上，每個硅原子具有三個共價(jià)健與晶面內(nèi)部的原子健結(jié)及一個裸露于晶格外面的懸掛健，{100}晶面族每一個硅原子具有兩個共價(jià)健及兩個懸掛健，當(dāng)刻蝕反應(yīng)進(jìn)行時，刻蝕液中的OH－會跟懸掛健健結(jié)而形成刻蝕，所以晶格上的單位面積懸掛健越多，會造成表面的化學(xué)反應(yīng)自然增快。各向異性的原因圖3懸掛健對反應(yīng)的影響{111}{100}Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2

第六頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二腐蝕速度的差別造成金字塔的形狀較快的腐蝕速度較慢的腐蝕速度第七頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二影響因素分析NaOH濃度無水乙醇或異丙醇濃度制絨槽內(nèi)硅酸鈉的累計(jì)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)程度硅的刻蝕速率與表面原子密度、晶格方向、摻雜濃度、腐蝕液成分、濃度、溫度、攪拌等參數(shù)有關(guān)第八頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二各個因素作用擴(kuò)散控制過程反應(yīng)控制過程N(yùn)aOH溶液濃度反應(yīng)溫度制絨的根本IPA濃度NaSiO3濃度提高溶液濃稠度，控制反應(yīng)速度硅片表面原始狀態(tài)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攪拌提高反應(yīng)物疏運(yùn)速度，提高氫氣泡脫附作用圖4氫氣泡作用第九頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二圖5不同IPA濃度下溫度和NaOH溶液濃度對反應(yīng)速度的影響對反應(yīng)速度的影響第十頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二圖6一定溫度下NaOH溶液濃度和IPA含量對反應(yīng)速率的影響第十一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二溫度越高腐蝕速度越快腐蝕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第十二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二對反射率的影響絨面的平均反射率隨NaOH濃度的變化

圖7NaOH濃度對反射率的影響第十三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二圖8一定條件下NaOH濃度和IPA含量對反射率的影響第十四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二KOHonlyKOH＋I(xiàn)PAKOH＋SisolvedKOH＋I(xiàn)PA＋Sisolved對形貌的影響第十五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二反應(yīng)15分鐘時反射率反應(yīng)45分鐘時第十六頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二反射率和金字塔尺寸和均勻性沒有密切關(guān)系，取決于金字塔有沒有布滿第十七頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二關(guān)鍵因素的分析

——NaOH的影響0.5%1.5%5.5%第十八頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二關(guān)鍵因素的分析

——溫度的影響80℃85℃90℃第十九頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二關(guān)鍵因素的分析

——IPA濃度的影響0％5％10％第二十頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二制絨方法歸納有機(jī)溶劑腐蝕：TMAH等無機(jī)溶劑腐蝕：KOH/NaOH+IPA/乙醇溶液等新方法：腐蝕液＋超聲有利于獲得更均勻更小的金字塔等離子體刻蝕等離子體法刻蝕形貌圖第二十一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二怎樣是“好”的金字塔布滿整個硅片表面小而均勻第二十二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二LowdensitytextureHighdensitytexture第二十三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二怎樣得到“好”的金字塔兩個方面實(shí)現(xiàn)：1、提高硅片表面的浸潤能力，如添加IPA或者把硅片進(jìn)行酸或堿的腐蝕。2、減少溶液的張力，如添加添加劑。添加劑有很多極性或非極性的功能團(tuán)來降低腐蝕液表面的張力。關(guān)鍵：降低硅片表面/溶液的界面能第二十四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二增加反應(yīng)速度減緩反應(yīng)速度不影響反應(yīng)速度添加劑作用第二十五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二工業(yè)制絨常見問題及對策影響絨面均勻性的因素：1、原始硅片表面均勻性2、反應(yīng)溶液均勻性第二十六頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二工藝控制方法增加IPA雨點(diǎn)狀斑點(diǎn)斑點(diǎn)白斑絨面沒有制滿減少NaSiO3或加大NaOH水印硅酸鈉過量噴林效果不理想黑斑硅酸鈉附著沒有及時清洗(堿腐蝕后暴露空氣時間過長)云霧狀白斑硅片沾污手指印脂肪酸沾污預(yù)清洗第二十七頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二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；硅片切割后清洗工藝中的有機(jī)物沾污；

硅片表面的碳沾污；硅片切割時潤滑劑的粘污。如果潤滑劑過粘，會出現(xiàn)無法有效進(jìn)入刀口的現(xiàn)象，如潤滑劑過稀則冷卻效果不好。這些潤滑劑在高溫下有可能碳化粘附在硅片表面。硅片經(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。第二十八頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二表面油脂貨攤沾污的結(jié)果減緩去損傷層的量無法形成織構(gòu)化的成核表面織構(gòu)化無法形成第二十九頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二制絨注意事項(xiàng)1、加強(qiáng)制絨前硅片表面的處理，包括表面的清洗及去除損傷層（粗拋）2、控制硅酸鈉含量，包括粗拋及制絨兩道工序第三十頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二表面油脂去除方案有機(jī)溶劑+超聲——有機(jī)溶劑溶解有機(jī)物質(zhì)酸性液體去除法——如RCA工藝：熱硫酸煮硅片表面活性劑NaOCl熱處理——利用O自由基的強(qiáng)腐蝕性第三十一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二方案一、利用NaOCl預(yù)清洗第三十二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二實(shí)驗(yàn)條件

12傳統(tǒng)織構(gòu)化工藝NaOH(8%，75C，2min)NaOH(2%)+IPA(7%)新工藝條件NaOCl(12%，80C，15min)NaOH(2%)+IPA(7%)第三十三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二硅片表面的沾污之一FTIR譜存在：C=O拉伸鍵S-C-O鍵烷基硫酸鹽第三十四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二硅片表面的沾污之二FTIR譜存在Triazines(C3N3Y3)第三十五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二存在沾污的結(jié)果第三十六頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二新的清洗工藝注：去損傷層使用10%的NaOCl第三十七頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二清洗后表面FTIR譜之一第三十八頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二清洗后表面FTIR譜之二第三十九頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二新工藝處理后的硅片表面第四十頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二結(jié)果比較Ganggopadhyayetal:SolarEnergyMaterials&SolarCells91(2007)1147-1151第四十一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二如何檢測硅酸鈉含量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(shí)驗(yàn)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。第四十二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二多晶制絨原理及相應(yīng)對策第四十三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二多晶硅織構(gòu)化應(yīng)使用各項(xiàng)同性織構(gòu)技術(shù)第四十四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二濕法各項(xiàng)同性腐蝕使用HF/HNO3/H2OHNO3在硅表面形成SiO層HF將氧化層除去兩者形成競爭效率增加：電池片：7%組件：4.8%第四十五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二溫度與腐蝕速度的關(guān)系第四十六頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二溫度對腐蝕速度和反射率的影響第四十七頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二腐蝕時間對表面形貌的影響2.5min3.0min第四十八頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二窄的晶界；小而均勻的腐蝕坑第四十九頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二腐蝕深度的線狀譜第五十頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二各項(xiàng)同性腐蝕的拓?fù)鋱D第五十一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二具有多孔硅的織構(gòu)化第五十二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二堿織絨與酸織絨的差別第五十三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二一對矛盾多晶硅織絨較深會引起并聯(lián)電阻減小，反向電流增大，甚至擊穿。但是織絨較淺，會影響件反射效果。實(shí)際中發(fā)現(xiàn)，深度以3~5m為宜第五十四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二深溝腐蝕區(qū)表面形貌對于表面形成深溝的樣品，其并聯(lián)電阻一般較小，反向電流較大第五十五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二多晶硅織絨工藝控制要素多晶硅織絨反應(yīng)的發(fā)生點(diǎn)為警惕比表面的缺陷點(diǎn)，如果過分完整的表面反而無法織絨——水至清則無魚。但是反過來，