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1、硅片制绒和清洗硅片制绒和清洗1目录硅片表面损伤层的形成及处理方法绒面腐蚀的原理影响绒面质量的关键因素及分析工艺控制方法化学清洗原理安全注意事项2概概述述形成起伏不平的绒面，增加硅片对 太阳光的吸收去除硅片表面的机械损伤层清除表面油污和金属杂质硅片表面处理的目的：3硅片表面的机械损伤层硅片表面的机械损伤层（一）硅锭的铸造过程（一）硅锭的铸造过程单晶硅多晶硅4硅片表面的机械损伤层硅片表面的机械损伤层（二）多线切割（二）多线切割5硅片表面的机械损伤层硅片表面的机械损伤层（三）机械损伤层（三）机械损伤层硅片机械损伤层（10微米）6硅片表面的机械损伤层硅片表面的机械损伤层（三）切割损伤层的腐蚀（初抛）（
2、三）切割损伤层的腐蚀（初抛）线切割损伤层厚度可达10微米左右。 一般采用20%的碱溶液在90条件腐蚀0.51min以达到去除损伤层的效果,此时的腐蚀速率可达到610um/min 。初抛时间在达到去除损伤层的基础上尽量减 短，以防硅片被腐蚀过薄。 对于NaOH浓度高于20%W/V的情况，腐蚀 速度主要取决于溶液的温度，而与碱溶液实 际浓度关系不大。7硅片表面的机械损伤层硅片表面的机械损伤层 （三）切割损伤层的腐蚀（初抛）（三）切割损伤层的腐蚀（初抛）若损伤层去除不足会出现3种可能情况：残 余缺陷、残余缺陷在后续高温处理过程中向 材料深处继续延伸、切割过程中导致的杂质 未能完全去除。 硅酸钠的热导
3、性很差。一般硅酸钠超过一定 的量时，腐蚀产生的热量超过从溶液表面和 容器侧面所散发的热量，使溶液的温度持续 升高。所以初抛液必须定期更换或排出部分 溶液。8金属杂质对电池性能的影响金属杂质对电池性能的影响9制绒：表面织构化制绒：表面织构化单晶硅片表面的 金字塔状绒面单晶硅片表面反射率10绒面腐蚀原理利用低浓度碱溶液对晶体硅在不同晶体 取向上具有不同腐蚀速率的各向异性腐蚀特 性，在硅片表面腐蚀形成角锥体密布的表面 形貌 ，就称为表面织构化。角锥体四面全 是由111面包围形成。反应式为：Si+2NaOH+H2O Na2SiO3 +2H2 11角锥体形成原理角锥体的密度和它们的几何特征同时影响着 太
4、阳电池的陷光效率和前表面产生反射损失 的最低限。尺寸一般控制在315微米。推测腐蚀反应期间的产物氢气泡的发展对角 锥体的形成起着重要的作用 。气泡粘附在 硅片表面，它们的掩蔽作用导致了溶液的侧 向腐蚀，这是角锥体形成过程的要素 。12绒面光学原理制备绒面的目的：减少光的反射率，提高短路电流（Isc） ，最终提高电池的光电转换效率。陷光原理：当光入射到一定角度的斜面，光 会反射到另一角度的斜面，形成二次或者多 次吸收，从而增加吸收率。13绒面光学原理陷光原理图示：14影响绒面质量的关键因素NaOH浓度无水乙醇或异丙醇浓度制绒槽内硅酸钠的累计量制绒腐蚀的温度制绒腐蚀时间的长短槽体密封程度、乙醇或异
5、丙醇的挥发 程度15关键因素的分析NaOH的影响制绒液中的乙醇或异丙醇、NaOH、硅酸纳 三者浓度比例决定着溶液的腐蚀速率和角锥 体形成情况。 溶液温度恒定在80时发现腐蚀液NaOH浓 度在1.54%范围之外将会破坏角锥体的几 何形状 。 当NaOH处于合适范围内时，乙醇或异丙醇 的浓度的上升会使腐蚀速率大幅度下降。16关键因素的分析NaOH的影响维持制绒液中乙醇的含量为10 vol%，温度85 ，时间30分钟条件下 ： NaOH浓度5g/l时绒面形貌17关键因素的分析NaOH的影响NaOH浓度15g/l时绒面形貌18关键因素的分析NaOH的影响NaOH浓度55g/l时绒面形貌19关键因素的分
6、析NaOH的影响绒面的平均反射率随NaOH浓度的变化 20关键因素的分析硅酸钠的影响硅酸钠在溶液中呈胶体状态，大大的增加了 溶液的粘稠度。对腐蚀液中OH离子从腐蚀液 向反应界面的输运过程具有缓冲作用，使得 大批量腐蚀加工单晶硅绒面时，溶液中NaOH 含量具有较宽的工艺容差范围，提高了产品 工艺加工质量的稳定性和溶液的可重复性。 硅酸钠在制绒溶液中的含量从2.5%30%wt 的情况下，溶液都具有良好的择向性，同时 硅片表面上能生成完全覆盖角锥体的绒面。 21关键因素的分析硅酸钠的影响随着硅酸钠含量的增加，溶液粘度会 增加，结果在硅片与片匣边框接触部 位会产生“花篮印”， 一般浓度在 30%以下不
7、会发生这种变化（NaOH浓 度达到一定程度的基础上）。 硅酸钠来源大多是反应的生成物，要 调整它的浓度只能通过排放溶液。若 要调整溶液的粘稠度，则采用加入添 加剂乙醇或异丙醇来调节。22关键因素的分析乙醇或异丙醇的影响气泡的直径、密度和腐蚀反应的速率限定了 硅片表面织构的几何特征。气泡的大小以及 在硅片表面停留的时间，与溶液的粘度、表 面张力有关系。所以需要乙醇或异丙醇来调 节溶液的粘滞特性。 乙醇的含量在3 vol%至20 vol%的范围内变 化时，制绒反应的变化不大，都可以得到比 较理想的绒面，而5 vol%至10 vol%的环境 最佳。 23关键因素的分析乙醇或异丙醇的影响制绒液中NaO
8、H的浓度为15克/升， 反应温度85 。无乙醇时的绒面形貌 ：24关键因素的分析乙醇或异丙醇的影响乙醇浓度3vol%时的绒面形貌25关键因素的分析乙醇或异丙醇的影响乙醇浓度10vol%时的绒面形貌26关键因素的分析乙醇或异丙醇的影响乙醇浓度30vol%时的绒面形貌27关键因素的分析不同时间制绒形貌的描述经热的浓碱去除损伤层后，硅片表面留 下了许多肤浅的准方形的腐蚀坑。1分钟后 ，金字塔如雨后春笋，零星的冒出了头；5 分钟后，硅片表面基本上被小金字塔覆盖， 少数已开始长大。我们称绒面形成初期的这 种变化为金字塔“成核”。10分钟后，金字 塔密布的绒面已经形成，只是大小不均匀， 反射率也降到了比较
9、低的水平。随着时间的 延长，金字塔向外扩张兼并，体积逐渐膨胀 ，尺寸趋于均等。 28关键因素的分析不同制绒时间表面形貌的图片制绒液中含有15克/升的NaOH和10 vol%的乙醇，温度85 经过1min制绒的表面形貌29关键因素的分析不同制绒时间表面形貌的图片经过5min制绒的表面形貌30关键因素的分析不同制绒时间表面形貌的图片经过10min制绒的表面形貌31关键因素的分析不同制绒时间表面形貌的图片经过30min制绒的表面形貌32关键因素的分析不同制绒时间绒面反射率的比 较不同时间制绒后，硅片的反射谱 33工艺控制方法若出现雨点状的斑点，只要加入少量乙醇或 异丙醇即可消除。若硅片上端部分光亮，
10、表明液位不够或溶液 粘稠度过大，使篮框漂浮起来。若硅片表面有流水印，说明溶液内硅酸钠过 量，适当加大NaOH的用量；还有可能喷淋 效果不理想。34硅酸钠含量的检测硅酸钠具体含量测量是没必要的 ，只要判定它的含量是否过量即可。 实验是用100%的浓盐酸滴定，若滴定 一段时间后出现少量絮状物，说明硅 酸钠含量适中；若滴定开始就出现一 团胶状固体且随滴定的进行变多，说 明硅酸钠过量。35化学清洗原理 HF去除硅片表面氧化层： HCl去除硅片表面金属杂质：盐酸具有酸和络合剂的双重作用，氯离子能与 Pt 2+、Au 3+、Ag +、Cu +、Cd 2+、Hg 2+等金属离子形成可溶于水的络合物。36注意事项注意事项NaOH、HCl、HF都是强腐蚀性的化学药品，其固体颗粒、溶液、蒸汽会伤害到人的皮肤、眼睛、 呼吸道，所以操作人员要按照规定穿戴防护服、 防护面具、防护眼镜、长袖胶皮手套。一旦有化学 试剂伤害了员工的身体，马上用纯水冲洗30分钟，送医院就医。37
