光伏资料―制绒工艺培训ppt课件.ppt

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1、制绒工艺培训工艺部主要内容制绒目的制绒原理RENA制绒工艺流程工艺常见问题以及解决方法制绒工序岗位职责注意事项一、制绒目的?消除表面硅片表面有机沾污（HF）和金属杂质（HCL）?去除硅片表面的机械损伤层?在硅片表面形成绒面，增加太阳光的吸收减少反射，增加PN结面积，提高短路电流（Isc），最终提高电池光电转换效率绒面不仅仅是腐蚀坑洞，也是改善表面态的有效手段，绒面制作不好表面态难以补偿，悬挂键大幅度增加，少子寿命复合严重，Isc的提高几乎不可能。多晶硅切割过程陷光原理光在光滑半导体薄片表面陷光原理图上的反射、折射和透射当入射光入射到一定角度的斜面，光会反射

2、到另一角度的斜面形成二次吸收或者多次吸收，从而增加吸收率。在绒面硅片上制成PN结太阳电池，它有以下特点:绒面电池比光面电池的反射损失小，如果再加减反射膜，其反射率可进一步降低。入射光在光锥表面多次折射，改变了入射光在硅中的前进方向，不仅延长了光程，增加了对红外光子的吸收，而且有较多的光子在靠近PN结附近产生光生载流子，从而增加了光生载流子的收集几率。在同样尺寸的基片上，绒面电池的PN结面积比光面大得多，因而可以提高短路电流，转换效率也有相应提高。绒面也带来了一些缺点:一是工艺要求提高了；二是由于它减反射的无选择性，不能产生电子空穴对的有害红外辐射也被有效地

3、耦合入电池，使电池发热；三是易造成金属接触电极与硅片表面的点接触，使接触电阻损耗增加。二、制绒原理利用HF-HNO3溶液混合溶液对硅片表面进行腐蚀，去除表面油污、切割损伤层以及制备绒面，主要发生下列化学反应：3Si+18HF+4HNO3→3H2SiF6+8H2O+4NO↑HNO3：氧化硅片，生成SiO2HF：与SiO2生成H2[SiF6]，去除表面SiO2使氧化反应持续进行另外单晶一般采用加热到80~90°浓度为20%~30%的NaOH溶液来进行腐蚀，碱溶液对各个晶面腐蚀速率不同，在硅片表面形成类“金字塔”状绒面，降低反射率，发生下列化学反应：Si+2OH

4、-+H2O=SiO32-+2H2↑7单晶和多晶绒面单晶绒面多晶绒面显微镜下观察绒面。多晶硅制绒是损伤层的去除和制绒面同时进行的，控制的主要参数是减薄量，为保证损伤层的去除干净，减薄量必须要够，但不能过大，减薄不够导致损伤层去除不净，腐蚀坑过深过窄，减薄过大导致腐蚀坑过大，大的不规则腐蚀坑洞较多，绒面一致性差等。三、RENA制绒工艺流程水洗槽水洗槽酸制绒机制绒槽吹干槽传递过程上片仓库来料接收碱洗槽水洗槽酸洗槽下片制绒设备制绒KOHbathHF/HClbath水1水2水3吹干速度1.0-1.5m/min3.1RENA制绒原理RENA是通过化学反应来进行硅腐蚀的

5、，其反应体系很复杂。以下是其中的几个反应方程式：Si+2HNO3+6HF=H2SiF6+2HNO2+2H2O3Si+4HNO3+18HF=3H2SiF6+4NO+8H2O3Si+2HNO3+18HF=3H2SiF6+2NO+4H2O+3H25Si+6HNO3+30HF=5H2SiF6+2NO2+4NO+10H2O+3H2尽管很复杂，但反应可以分成两步：硝酸/亚硝酸（HNO2）将硅氧化成二氧化硅（主要是亚硝酸将硅氧化）。二氧化硅和氢氟酸反应（快反应），生成四氟化硅和水（快反应），四氟化硅又和水化合成氟硅酸进入溶液。第一步：链的触发硝酸将硅氧化成二氧化硅，生成

6、二氧化氮或一氧化氮Si+4HNO3=SiO2+4NO2+2H2O(慢反应)Si+2HNO3=SiO2+2NO+2H2O(慢反应)链的扩展二氧化氮、一氧化氮与水反应，生成亚硝酸，亚硝酸很快地将硅氧化成二氧化硅2NO2+H2O=HNO2+HNO3(快反应)Si+4HNO2=SiO2+4NO+2H2O(快反应)（第一步的主反应）4HNO3+NO+H2O=6HNO2(快反应)只要有少量的二氧化氮生成，就会和水反应变成亚硝酸，只要少量的一氧化氮生成，就会和硝酸、水反应很快地生成亚硝酸，亚硝酸会很快的将硅氧化，生成一氧化氮，一氧化氮又与硝酸、水反应。造成硅的快速氧化，

7、硝酸则最终被还原成氮氧化物。第二步:二氧化硅生成以后，很快与氢氟酸反应SiO2+4HF=SiF4+2H2O;(四氟化硅是气体)SiF4+2HF=H2SiF6。总反应:SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O最终腐蚀掉的硅以氟硅酸的形式进入溶液。亚硝酸本身并不是特别稳定，它会慢慢分解，在时刻时停的小批量生产时，溶液中的亚硝酸浓度的平衡点不会超过一定的限度，刻蚀溶液会一直保持无色。大批量生产时，亚硝酸浓度平衡点会有所上升，亚硝酸浓度的略微增加，会导致有一个有趣的现象——溶液颜色变成淡绿色和绿色。只要减薄量正常，溶液颜色变绿不会对片子效率产生任何影响。刻蚀不合格

8、片时可能会将一些杂质引入刻蚀溶液，污染刻蚀溶液，但这与变绿无关。3