《次清洗简介》PPT课件

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1、一次清洗工艺简介东莞南玻光伏科技有限公司技术部许欣翔2008年10月13日一次清洗目录1引言2原理概述2.1清洗2.2去机械损伤层2.3制绒3工艺相关3.1单晶工艺3.2多晶工艺4注意事项及安全相关1引言分选测试PECVD一次清洗二次清洗烧结印刷电极周边刻蚀检验入库扩散1引言一次清洗工序包括了三个过程，分别是硅片的清洗、去除机械损伤层和制备绒面。清洗渗透在整个工序的多个环节，去除机械损伤、制绒的过程也是对硅片的清洗过程。一次清洗清洗去损伤制绒2.1.1硅片主要污染源分类有机物污染油脂（食用油、人体分泌的油脂等）矿物油（润滑油、泵油、凡士林、蜡等）无机物污染金属

2、及其氧化物灰尘、微小颗粒2.1.2污染的危害有机物残留在硅片表面，影响制绒的出绒率，容易产生白斑等，导致电池片外观不良。硅片表面如果有金属杂质，扩散时会进入硅片内部，使少子寿命下降，还会导致漏电流增加。去损伤层和制绒都使用氢氧化钠溶液，引入了钠离子。钠离子如果残留在硅片表面，可能会形成反型层，严重影响电池性能。2.1.3污染物的处理方法对于较大的颗粒和可溶污染物，可以通过冲洗将其去除。对于有机物，可以通过有机溶剂（如IPA）或者清洗剂将其洗去；或者利用碱洗将其减少。对于不溶于水的污染物，需要通过化学方法，将其转变成溶于水的化合物或者络合物，再用大量纯水清洗将其去除。

3、2.1.4去除污染物的主要手段电池生产中去除污染物的主要手段超声波清洗去除灰尘、有机物污染。氢氧化钠、硅酸钠可去有某些机物。油脂——皂化；矿物油——乳化。盐酸减少Na+沾污去除金属杂质，如镁、锌、铝、铁等去除氧化物杂质，如碱性氧化物、氢氧化物、两性氧化物去除碳酸盐杂质络合作用去除难溶的金属离子，如Au3+、Pt2+、Ag+、Cu+2.2.1去机械损伤层的必要性普通的硅片经过切割，表面形成机械损伤层。损伤层由多晶层、裂纹层、过渡层、弹性应变层组成。制作电池之前，如果不将损伤层完全去除，在硅表面会留下大量的复合中心，降低电池的短路电流和开路电压。损伤层的厚

4、度取决于切割的设备和切割工艺，不同片源的损伤层厚度一般不同，不可一概而论。损伤层模型示意图有损伤层的硅片表面形貌图2.2.2硅及其氧化物的湿化学腐蚀在一般的水溶液中，硅表面因生成了不溶性的氧化物而呈惰性；而只有在碱溶液和氢氟酸溶液中，硅的氧化物是可溶的。一般用氢氟酸腐蚀硅片，还需要加入氧化剂，如硝酸、铬酸。SiO2+2OH-=2SiO32-+H2OSi+2OH-+H2O=SiO32-+2H2↑SiO2+6HF=H2SiF62+2H2O3Si+18HF+4HNO3=3H2SiF2+8H2O+4NO↑2.2.3去损伤层的湿化学腐蚀方法碱腐蚀：NaOH溶液，浓度10%~2

5、0%，温度60ºC~90ºC酸腐蚀：HF-HNO3溶液，浓度范围广，室温或者更低单晶硅浓碱腐蚀SEM图像多晶硅浓碱腐蚀显微镜图像2.3.1制绒的必要性硅片的表面可以近似看作平面，光照到硅片表面，30%的能量由于反射损失掉。通过化学腐蚀等方法，可以在硅片表面形成一定形貌，即制作绒面，减少光线反射损失。以单晶为例：平坦的硅表面织构化硅表面通常反射率为30%反射率可降至13%2.3.1制绒的必要性未经任何处理的硅片与单晶绒面硅片反射率比较曲线制绒前制绒后2.3.2制绒的化学腐蚀方法化学腐蚀方法制作绒面，参与反应的化学试剂与去损伤层相同，只是在浓度、温度和添加剂上有所改变。

6、单晶硅片低浓度碱腐蚀——仅适用于（100）面单晶硅片酸腐蚀——任意面的单晶硅片多晶硅片酸腐蚀3.1.1单晶碱制绒机理根据反应的动力学模型，反应速率由表面晶格结构决定。不同晶面的晶格结构的差异产生了不同的表面键密度、电子密度和表面自由能等差异，这些参数又决定着硅原子的溶解速率。所有的腐蚀机理都涉及到了对次表面Si--Si键的侵蚀，这一反应的速率是由表面硅原子的键合条件决定的。{111}面只有一个Si--OH键而{100}面有两个。（111）和（100）面的表面晶格结构可以简单地用下图表示。由于OH-具有较大的电负性，（100）面的原子与底下硅原子的背键比（111）面

7、的弱。因此，（100）面上的硅原子比（111）面的硅原子有着更快的腐蚀速率。3.1.1单晶碱制绒机理碱对硅片表面的腐蚀，由于（111）面的腐蚀速率最慢，最终的腐蚀面都将趋于（111）面。3.1.1单晶碱制绒机理对（100）面的硅片腐蚀，由于对称性腐蚀得到的所有（111）面都与底面（即（100）面）呈54.7°的角，腐蚀形貌为正四棱锥型。3.1.2绒面形成过程金字塔的形成首先从某些点开始，逐渐长大，布满整个硅片表面。如果腐蚀时间过长，金字塔顶开始崩塌，绒面质量下降。3.1.3单晶绒面显微镜暗场照片3.1.4单晶制绒化学试剂氢氧化钠、异丙醇、硅酸钠氢氧化钠主要反应物