《Rena_前后清洗工艺培训教材-制造太阳能电池的基本工艺流程》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Rena_前后清洗工艺培训教材-制造太阳能电池的基本工艺流程（65页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、Confidential,RENA前后清洗工艺培训,Confidential,太阳能电池的种类及效率,前清洗（制绒）,扩散,PECVD SiNx,后清洗（刻边/去PSG）,丝网印刷 /烧结/测试,制造太阳能电池的基本工艺流程,RENA清洗设备注：前、后清洗设备外观相同，内部构造和作用原理稍有不同,一、RENA Intex前清洗工艺培训,制绒的目与原理,根据工艺方法不同，制绒可分为碱制绒（仅适用于单晶硅制绒）和酸制绒（可用于单晶和多晶硅表面的制绒）。RENA设备为酸制绒设备，其目的主要有：,1.去除硅片表面的机械损伤层 2.清除表面油污和金属杂质 3.形成起伏不平的绒面，减少光的反射，增加硅片对
2、太阳光的 吸收，增加PN结的面积，提高短路电流（Isc），最终提高电 池的光电转换效率。,酸制绒后表面呈蜂窝状，如下图所示。,单晶硅片酸制绒绒面形状,陷光原理图,当入射光入射到一定角度的斜面，光会反射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。,酸制绒工艺涉及的反应方程式: HNO3+Si=SiO2+NOx+H2O SiO2+ 4HF=SiF4+2H2O SiF4+2HF=H2SiF6 Si+2KOH+H2O K2SiO3 +2H2 NO2 + H2O = HNO3 + HNO2 Si + HNO2 = SiO2 + NO +H2O HNO3 + NO + H2O = HNO2,
3、前清洗工艺步骤： 制绒碱洗 酸洗吹干,Etch bath,Dryer1,Rinse1,AlkalineRinse,Rinse2,AcidicRinse,Rinse3,Dryer2,RENA Intex前清洗设备的主体分为以下八个槽，此外还有滚轮、排风系统、自动及手动补液系统、循环系统和温度控制系统等。,Etch bath：刻蚀槽，用于制绒。 所用溶液为HF+HNO3，主要工艺参数：Firstfill volume:480L; Bath processtemperature:7 2 concentrations of chemical:HF(154g/L)&HNO3 (358g/L); Qual
4、ity:100.0Kg; Setpoint recirculation flow:140.0L/min; 制绒过程中根据腐蚀深度，可对温度作适当修正。越高的温度对应越快的反应速度，故如果腐蚀不够则可适当提高反应温度，反之亦然。一般每0.1 对应约0.1m的腐蚀厚度。当药液寿命（Quality）到后，需更换整槽药液。刻蚀槽的作用：1.去除硅片表面的机械损伤层；2.形成无规则绒面。,Alkaline Rinse：碱洗槽 。 所用溶液为KOH，主要工艺参数：Firstfill concentration of chemical:5%; Bath lifetime:250hours; Bath pro
5、cesstemperature:204 当药液寿命（Bath lifetime）到后，需更换整槽药液。碱洗槽的作用：1.洗去硅片表面多孔硅；2.中和前道刻蚀后残留在硅片表面的酸液。,Acidic Rinse：酸洗槽 。 所用溶液为HCl+HF，主要工艺参数：Firstfill concentration of chemical:HCl(10%)&HF(5%); Bath lifetime:250hours; Bath processtemperature:20 2 当药液寿命（Bath lifetime）到后，需更换整槽药液。酸洗槽的作用：1.中和前道碱洗后残留在硅片表面的碱液；2.HF可去除
6、硅片表面氧化层（SiO2），形成疏水表面，便于吹干； 3.HCl中的Cl-有携带金属离子的能力，可以用于去除硅片表面金属离子。,Rinse 13：水洗槽，水洗槽与槽之间相互联通。水洗槽中液面高度Rinse 3Rinse 2 Rinse 1。进水口在Rinse 3处。Dryer 1和Dryer 2为风刀，通过调节风刀的角度和吹风的压力，使硅片被迅速吹干。,滚轮分三段设定速度，其中converyor1converyor 2converyor 3，否则前快后慢，易在设备中因为叠片而造成碎片。滚轮速度（即制绒时间）根据需要的腐蚀深度来进行设置，生产过程中可根据测试结果来进行滚轮速度修正。一般滚轮速度慢
7、，则反应时间增加，腐蚀深度加深，反之亦然。(注:前清洗速度最好不要超过1.2m/min，速度过快，一方面硅片清洗或吹不干净，扩散容易出现蓝黑点片；另一方面碎片高，有时碎片会堵住喷淋口，清洗后出现脏片。此外，滚轮速度也不可太慢，否则影响产量。),补液:自动补液：当腐蚀深度控制在4.4 0.4m范围内时，硅片的腐蚀重量约为0.3g/片，通过感应器计数，当跑片达到一定量时，机器自动对刻蚀槽进行补液,其中HF量为0.050.005kg、 HNO3量为0.050.005kg。手动补液：根据实际硅片的腐蚀情况，有时需要进行手动补液。通常每次补液量如下：Replenishment Etch bath: HF
8、 9.000L HNO3 6.000LReplenishment Alkaline: KOH 2.000LReplenishment Acidic: HCl 4.000L HF 2.000L 也可根据实际情况减少或增加手动补液量。但用量比例按照上述之比例 ，补药过程一般不建议加入DI water。,当腐蚀深度不够时，只对Etch bath进行手动补液。当硅片表面有大量酸残留，形成大面积黄斑时，需要对KOH 进行手动补液。当硅片经过风刀吹不干，则可能硅片表面氧化层未被洗净，此时可适当补充酸。,前清洗补液原则,每批次抽取4片样品，测量腐蚀前后的质量差，然后根据公式可获得腐蚀深度，125单晶要求控制
9、腐蚀深度在4.4 0.4m ,同时制绒后的硅片反射率要求控制在21%24%之间。,刻蚀深度与电性能间的关系,SPC控制,设备的日常维护主要是滤芯的更换；视硅片清洗后的质量排查可能的设备原因，调整喷淋和风刀的角度和强度；药液寿命到后换药过程中清洗酸碱槽，以及清理滚轮和各槽中碎片。 需要注意的是碱槽的喷嘴角度和流量需要控制好，否则碱液易喷至Rinse1中，而Rinse1中洗下的酸液和上述碱液易在该槽中生成盐，使该处的滤芯很快被堵住而失效。,前清洗工序工艺要求,片子表面5S控制 不容许用手摸片子的表片，要勤换手套，避免扩散后出现脏片。称重 1.每批片子的腐蚀深度都要检测，不允许编造数据，搞混批次等。
10、 2.要求每批测量4片。 3.放测量片时，把握均衡原则。如第一批放在1.3.5.7道，下一批则放在2.4.6.8道，便于检测设备稳定性以及溶液的均匀性。刻蚀槽液面的注意事项： 正常情况下液面均处于绿色，如果一旦在流片过程中颜色改变，立即通知工艺人员。,产线上没有充足的片源时，工艺要求: 1.停机1小时以上，要将刻蚀槽的药液排到tank，减少药液的挥发。 2.停机15分钟以上要用水枪冲洗碱槽喷淋及风刀，以防酸碱形成的结晶盐堵塞喷淋口及风刀。 3.停机1h以上，要跑假片，至少一批（400片）且要在生产前半小时用水枪冲洗风刀处的滚轮，杜绝制绒后的片子有滚轮印。前清洗到扩散的产品时间: 最长不能超过4
11、小时,时间过长硅片会污染氧化，到扩散污染炉管,从 而影响后面的电性能及效率,Confidential,工艺卫生,Confidential,二、RENA InOxSide后清洗工艺培训,扩散过程中，虽然采用背靠背扩散，硅片的边缘将不可避免地扩散上磷。PN结的正面所收集到的光生电子会沿着边缘扩散有磷的区域流到PN结的背面，而造成短路。此短路通道等效于降低并联电阻。 同时，由于在扩散过程中氧的通入，在硅片表面形成一层二氧化硅，在高温下POCl3与O2形成的P2O5，部分P原子进入Si取代部分晶格上的Si原子形成n型半导体，部分则留在了SiO2中形成PSG。 后清洗的目的就是进行湿法刻蚀和去除PSG。
12、,后清洗的目与原理,湿法刻蚀原理: 利用HNO3和HF的混合液体对扩散后硅片下表面和边缘进行腐蚀,去除边缘的N型硅,使得硅片的上下表面相互绝缘。,边缘刻蚀原理反应方程式：3Si + 4HNO3+18HF =3H2 SiF6 + 4NO2 + 8H2O,等效电路,刻蚀中容易产生的问题及检测方法： 1.刻蚀不足：边缘漏电，Rsh下降，严重可导致失效 检测方法：测绝缘电阻 2.过刻：正面金属栅线与P型硅接触，造成短路 检测方法：称重及目测,SPC控制：当硅片从设备中流转出来时，工艺需检查硅片表面状态，绒面无明显斑迹，无药液残留。125单晶该工序产品单要求面腐蚀深度控制在0.81.6m范围之内,且硅片
13、表面刻蚀宽度不超过2mm, 同时需要保证刻蚀边缘绝缘电阻大于1K欧姆。,去除磷硅玻璃的目的： 1) 磷硅玻璃的存在使得硅片在空气中表面容易受潮，导致电流的降低和功率的衰减。 2) 死层的存在大大增加了发射区电子的复合，会导致少子寿命的降低，进而降低了Voc和Isc。 3) 磷硅玻璃的存在使得PECVD后产生色差。,去PSG原理方程式： SiO2+4HF=SiF4+2H2O SiF4+2HF=H2SiF6 SiO2+ 6HF=H2SiF6+2H2O去PSG工序检验方法：当硅片从HF槽出来时，观察其表面是否脱水，如果脱水，则表明磷硅玻璃已去除干净；如果表面还沾有水珠，则表明磷硅玻璃未被去除干净，可
14、在HF槽中适当补些HF。,后清洗工艺步骤： 边缘刻蚀碱洗 酸洗吹干,RENA InOxSide后清洗设备的主体分为以下七个槽，此外还有滚轮、排风系统、自动及手动补液系统、循环系统和温度控制系统等。,Etch bath,Rinse1,AlkalineRinse,Rinse2,HF bath,Rinse3,Dryer2,Etch bath：刻蚀槽，用于边缘刻蚀。 所用溶液为HF+HNO3+H2SO4，主要工艺参数：Firstfill volume:270.0L; Firstfill volume H2SO4 :80.0L; concentrations of chemical:HF(35g/L)&HNO3 (350g/L); Quality:100.0Kg; Setpoint recirculation flow:22.0L/min; Bath processtemperature:72 注意扩散面须向上放置， H2SO4的作用主要是增大液体浮力，使硅片很好的浮于反应液上（仅上边缘2mm左右和下表面与液体接触）。 根据刻蚀情况，可对温度作适当的修正。越高的温度对应越快的反应速度，故如果刻蚀不够则可适当提高反应温度，反之亦然。当药液寿命（Quality）到后，需更换整槽药液。刻蚀槽的作用：边缘刻蚀，除去边缘PN结，使电流朝同一方向流动。,
