《硅片制絨和清洗》ppt課件

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1、硅片制絨和清洗概述硅片表面的處理目的：去除硅片表面的機械損傷清除表面油污和金屬雜質(zhì)形成起伏不平的絨面，增加硅片對太陽光的吸收硅片表面的機械損傷層（一）硅錠的鑄造過程多晶硅單晶硅硅片表面的機械損傷層（二）多線切割硅片表面的機械損傷層（三）機械損傷層硅片機械損傷層（10微米）粗拋粗拋原理：各個晶面在高濃度的堿溶液將不再具有各項異性腐蝕特性目的：去除表面的機械損傷層以及其它雜質(zhì)一般采用20%的堿溶液在90℃條件腐蝕0.5～1min以達到去除損傷層的效果,此時的腐蝕速率可達到6～10um/min。粗拋時間在達到去除損傷層的基礎(chǔ)上盡量減短，以防硅片

2、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。1.1什么是制絨制絨是利用硅的各向異性腐蝕特性在表面刻出類似與金字塔或者是蜂窩狀的結(jié)構(gòu)單晶硅片表面的金字塔狀絨面多晶絨面制絨基礎(chǔ)知識1.2制備絨面的目的：利用陷光原理，減少光的反射率，提高短路電流（Isc），增加PN結(jié)的面積，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。制絨基礎(chǔ)知識陷光原理圖示：制絨基礎(chǔ)知識1.3制絨的分類：?堿制絨：Si+2NaOH+H

3、2O→Na2SiO3+2H2↑?酸制絨：HNO3+Si=SiO2+NOx+H2O?SiO2+HF=SiF4+H2O?SiF4+HF=H2[SiF6]制絨基礎(chǔ)知識堿的腐蝕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，俗稱制絨。角錐體四面全是由〈111〉面包圍形成。反應(yīng)式為：Si+2NaOH+H2O→Na2SiO3+2H2↑a制絨基礎(chǔ)知識制絨過程中的影響因素?NaOH的濃度?異丙醇濃度?溶液的溫度?制絨腐蝕時間的長短?槽體密封程度、異丙醇的揮發(fā)程度?制絨槽內(nèi)硅酸

4、鈉的影響制絨液中的異丙醇、NaOH、硅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1.5～4%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，異丙醇的濃度的上升會使腐蝕速率大幅度下降。NaOH濃度的影響維持制絨液中IPA的含量為10vol%，溫度85℃，時間30分鐘條件下：NaOH濃度5g/l時絨面形貌NaOH濃度15g/l時絨面形貌NaOH濃度55g/l時絨面形貌NaOH濃度的影響絨面的平均反射率隨NaOH濃度的變化NaOH濃度的影響降低硅片表面張力，減少氣泡在硅片表面的粘

5、附，使硅片的金字塔更加均勻一致氣泡的直徑、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。所以需要異丙醇來調(diào)節(jié)溶液的粘滯特性。IPA的影響?制絨溫度范圍：75-81℃?溫度過低：反應(yīng)速度慢?溫度過高：IPA將完全揮發(fā)加劇，晶面擇優(yōu)性降低溫度的影響經(jīng)過去除損傷層后，硅片表面留下了許多膚淺的準方形的腐蝕坑。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)

6、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，金字塔向外擴張兼并，體積逐漸膨脹，尺寸趨于均等。制絨腐蝕時間長短的影響不同制絨時間的圖片經(jīng)過1min制絨的表面形貌經(jīng)過30min制絨的表面形貌經(jīng)過5min制絨的表面形貌經(jīng)過10min制絨的表面形貌不同制絨時間絨面反射率的比較槽體密封程度、異丙醇的揮發(fā)程度受影響項：堿液溶液濃度、IPA濃度結(jié)果：由于密封程度的不同，水氣和IPA的揮發(fā)速度不同，導(dǎo)致硅片的腐蝕深度過大以及絨面不均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)界面的輸運過

7、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。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”，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。HCL的作用中和殘留在硅片表面的堿液?去除在硅片切割時表面引入的金屬雜質(zhì)?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)合物化學(xué)清洗原理HF的作用去除在清洗過程中表面形成SiO2

8、層，便于脫水?注：硅的疏水性要好于SiO2化學(xué)清洗原理制絨常見不良現(xiàn)象現(xiàn)象：表面有指紋殘留原因：人為的接觸硅片解決方法：IPA可以起到一定效果，但是不