《清洗和制絨工藝》PPT課件

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1、硅片制絨和清洗目錄硅片表面損傷層的形成及處理方法絨面腐蝕的原理影響絨面質(zhì)量的關(guān)鍵因素及分析工藝控制方法化學(xué)清洗原理安全注意事項2概述形成起伏不平的絨面，增加硅片對太陽光的吸收去除硅片表面的機械損傷層清除表面油污和金屬雜質(zhì)硅片表面處理的目的：3硅片表面的機械損傷層（一）硅錠的鑄造過程單晶硅多晶硅4硅片表面的機械損傷層（二）多線切割5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）6硅片表面的機械損傷層（三）切割損傷層的腐蝕（初拋）線切割損傷層厚度可達10微米左右。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

2、時的腐蝕速率可達到6～10um/min。初拋時間在達到去除損傷層的基礎(chǔ)上盡量減短，以防硅片被腐蝕過薄。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。7硅片表面的機械損傷層（三）切割損傷層的腐蝕（初拋）若損傷層去除不足會出現(xiàn)3種可能情況：殘余缺陷、殘余缺陷在后續(xù)高溫處理過程中向材料深處繼續(xù)延伸、切割過程中導(dǎo)致的雜質(zhì)未能完全去除。硅酸鈉的熱導(dǎo)性很差。一般硅酸鈉超過一定的量時，腐蝕產(chǎn)生的熱量超過從溶液表面和容器側(cè)面所散發(fā)的熱量，使溶液的溫度持續(xù)升高。所以初拋液必須定期更換或排出部分溶液。8金屬雜質(zhì)對電池性能的

3、影響9制絨：表面織構(gòu)化單晶硅片表面的金字塔狀絨面單晶硅片表面反射率10絨面腐蝕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角錐體密布的表面形貌，就稱為表面織構(gòu)化。角錐體四面全是由〈111〉面包圍形成。反應(yīng)式為：Si+2NaOH+H2O→Na2SiO3+2H2↑11角錐體形成原理角錐體的密度和它們的幾何特征同時影響著太陽電池的陷光效率和前表面產(chǎn)生反射損失的最低限。尺寸一般控制在3～15微米。推測腐蝕反應(yīng)期間的產(chǎn)物氫氣泡的發(fā)展對角錐體的形成起著重要的作用。氣泡粘附在硅片表面，它們的掩蔽作用導(dǎo)致了溶液的側(cè)向

4、腐蝕，這是角錐體形成過程的要素。12絨面光學(xué)原理制備絨面的目的：減少光的反射率，提高短路電流（Isc），最終提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率。陷光原理：當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。13絨面光學(xué)原理陷光原理圖示：14影響絨面質(zhì)量的關(guān)鍵因素NaOH濃度無水乙醇或異丙醇濃度制絨槽內(nèi)硅酸鈉的累計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15關(guān)鍵因素的分析——NaOH的影響制絨液中的乙醇或異丙醇、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

5、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NaOH處于合適范圍內(nèi)時，乙醇或異丙醇的濃度的上升會使腐蝕速率大幅度下降。16關(guān)鍵因素的分析——NaOH的影響維持制絨液中乙醇的含量為10vol%，溫度85℃，時間30分鐘條件下：NaOH濃度5g/l時絨面形貌17關(guān)鍵因素的分析——NaOH的影響NaOH濃度15g/l時絨面形貌18關(guān)鍵因素的分析——NaOH的影響NaOH濃度55g/l時絨面形貌19關(guān)鍵因素的分析——NaOH的影響絨面的平均反射率隨NaOH濃度的變化20關(guān)鍵因素的分析——硅酸鈉的影響硅酸鈉在溶液中呈膠體狀態(tài)，

6、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。硅酸鈉在制絨溶液中的含量從2.5%～30%wt的情況下，溶液都具有良好的擇向性，同時硅片表面上能生成完全覆蓋角錐體的絨面。21關(guān)鍵因素的分析——硅酸鈉的影響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”，一般濃度在30%以下不會發(fā)生這種變化（NaOH濃度達到一定程度的基礎(chǔ)上）。硅酸鈉來源大多是反應(yīng)的生成物，要調(diào)整

7、它的濃度只能通過排放溶液。若要調(diào)整溶液的粘稠度，則采用加入添加劑乙醇或異丙醇來調(diào)節(jié)。22關(guān)鍵因素的分析——乙醇或異丙醇的影響氣泡的直徑、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。所以需要乙醇或異丙醇來調(diào)節(jié)溶液的粘滯特性。乙醇的含量在3vol%至20vol%的范圍內(nèi)變化時，制絨反應(yīng)的變化不大，都可以得到比較理想的絨面，而5vol%至10vol%的環(huán)境最佳。23關(guān)鍵因素的分析——乙醇或異丙醇的影響制絨液中NaOH的濃度為15克/升，反應(yīng)溫度85℃。無乙醇時的絨面形貌：24關(guān)鍵因素的

8、分析——乙醇或異丙醇的影響乙醇濃度3vol%時的絨面形貌25關(guān)鍵因素的分析—