《单晶硅电池生产工艺原理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单晶硅电池生产工艺原理（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、单晶硅电池生产工艺原理清洗工清洗工艺艺1 1 原片分原片分拣拣 （1 1）根据）根据电电阻率把阻率把电电池分池分类类。硅片常。硅片常见电见电阻率分阻率分类类0.5-60.5-6 ，0.5-3 0.5-3 ，3-6 3-6 。 （2 2）把藏片，厚片，薄片，缺）把藏片，厚片，薄片，缺损损片，厚度不均匀片取出片，厚度不均匀片取出2 2 去去损伤层损伤层：Si+2NaOHSi+2NaOH（30%30%）+ +H H2 2O O Na Na2 2SiOSiO3 3 + +2H2H2 2 ， 原叫减薄（原来硅片太厚，原叫减薄（原来硅片太厚，300300 m,m,目前目前18020 18020 m m ）
2、。思考：）。思考：为为什么硅片厚度会由什么硅片厚度会由300300降低到降低到180180？3 3 制制绒绒 Si+2NaOH(0.8%-1.3%)+Si+2NaOH(0.8%-1.3%)+H H2 2O O Na Na2 2SiOSiO3 3 + +2H2H2 2 ，溶液中加有酒精或异丙醇，增加各向异性引，溶液中加有酒精或异丙醇，增加各向异性引子，加速形成金字塔。子，加速形成金字塔。8585左右，左右，时间时间10-5010-50分分钟钟 4 4 盐盐酸洗（酸洗（V V浓盐浓盐酸酸：V V水水=1:6=1:6） 或或盐盐酸（酸（37%37%）双氧水（）双氧水（30%30%）混合洗（）混合洗（
3、II II号清洗液）（号清洗液）（ V V浓盐浓盐酸酸： VVVV水水=1=1：1 1：6 6） 85 85左右，清洗左右，清洗5-205-20分分钟钟。盐盐酸具有酸和酸具有酸和络络合合剂剂的双重作用，的双重作用，氯氯离子能与离子能与 Pt Pt 2+2+、 AgAg+ +、CdCd2+2+、HgHg2+2+等金属离子形成可溶于水的等金属离子形成可溶于水的络络合物。合物。5 HF5 HF洗（洗（V VHFHF:V:V水水=1=1：1010），室温），室温, 5-10, 5-10分分钟钟。有些厂家不用。有些厂家不用。返回首页两张多晶硅绒面显微照片扩扩散散POClPOCl3 3在高温下（在高温下（
4、600600）分解生成五）分解生成五氯氯化磷（化磷（PClPCl5 5）和五氧化二磷（）和五氧化二磷（P P2 2O O5 5），其反），其反应应式如下式如下如果氧气充足，如果氧气充足， PClPCl5 5能和氧能和氧继续继续反反应应生成生成ClCl2 2和和P P2 2O O5 5。为为了避免了避免产产生生PClPCl5 5，应应通入适量氧气。通入适量氧气。等离子刻等离子刻蚀蚀硅硅扩扩散后硅片表面有磷硅玻璃散后硅片表面有磷硅玻璃产产生。生。SiO2SiO2混合混合P P和和P P2 2O O5 5。用。用HFHF清洗掉表面的磷硅玻璃。清洗掉表面的磷硅玻璃。HFHF和水体和水体积积比比1:10
5、 1:10 偏磷酸偏磷酸 P P2 2O O5 5+H+H2 2O-2HPOO-2HPO3 3H H3 3POPO4 4-HPO-HPO3 3+H+H2 2O O返回首页钛钛酸丁酸丁酯酯（Ti(OCTi(OC2 2H H5 5) )4 4）无色至浅黄色液体。在）无色至浅黄色液体。在-55-55时为时为玻璃状固体，置空气中易固化成透明玻璃状固体，置空气中易固化成透明细细片。遇水分解。形成片。遇水分解。形成TiOTiO2 2膜膜层层的主要物的主要物质质。颜色颜色颜色颜色厚度（埃）厚度（埃）厚度（埃）厚度（埃）颜色颜色颜色颜色厚度（埃）厚度（埃）厚度（埃）厚度（埃）颜色颜色颜色颜色厚度（埃）厚度（埃
6、）厚度（埃）厚度（埃）硅本色硅本色0-2000-200很淡蓝色很淡蓝色1000-11001000-1100蓝色蓝色2100-23002100-2300褐色褐色200-400200-400硅本色硅本色1100-12001100-1200蓝绿色蓝绿色2300-25002300-2500黄褐色黄褐色400-500400-500淡黄色淡黄色1200-13001200-1300浅绿色浅绿色2500-28002500-2800红色红色550-730550-730黄色黄色1300-15001300-1500橙黄色橙黄色2800-30002800-3000深蓝色深蓝色730-770730-770橙黄色橙黄色1
7、500-18001500-1800红色红色3000-33003000-3300蓝色蓝色770-990770-990红色红色1800-19001800-1900淡蓝色淡蓝色930-1000930-1000深红色深红色1900-21001900-2100氮化硅膜的氮化硅膜的氮化硅膜的氮化硅膜的颜颜色与厚度的色与厚度的色与厚度的色与厚度的对对比表比表比表比表返回首页返回首页红红外加外加热热灯管灯管 卤钨卤钨灯灯纵纵向温度分布曲向温度分布曲线线 横向温度的横向温度的稳稳定性定性连续连续和非和非连续连续放片放片返回首页温区温区1 1温区温区2 2温区温区3 3温区温区4 4温区温区5 5温区温区6 6温
8、区温区7 7150150200200300300400400560560640640875875一个烧结炉的温区温度 分分 选选 测试光源：氙灯。模拟太阳光。测试光源：氙灯。模拟太阳光。 AM1.5 1000W/m AM1.5 1000W/m2 2分档方法：分档方法：1 1 按转换效率按转换效率( (功率功率) )分档分档 2 2 按最大功率点电流分档按最大功率点电流分档 后者更好些。后者更好些。 测试参数：测试参数：Voc Voc 开路电压开路电压 Isc Isc 短路电流短路电流 FF FF 填充因子填充因子 Pm Pm 最大功率最大功率 Ipm Ipm 最大功率处电流最大功率处电流 Vp
9、m Vpm 最大功率处电压最大功率处电压 RsRs串联电阻串联电阻 RshRsh并联电阻并联电阻返回首页电电池生池生产线辅产线辅助助仪仪器器设备设备一一览览表表仪器名称仪器名称用途用途产地或销售商产地或销售商型号型号价格（万元价格（万元RMBRMB）备注备注少子寿命仪少子寿命仪测试少子寿命测试少子寿命匈牙利匈牙利 SemilabSemilabwtwt20002000121.6121.6wtwt1000b1000b34.234.2wtwt1000100024.724.7美国美国Sinton ConsultingSinton ConsultingWct-120Wct-12018.218.2$233
10、50 + $600($23350 + $600(运费运费) ) （此为到岸价）（此为到岸价）硅片分拣仪硅片分拣仪按某参数给硅片分类按某参数给硅片分类上海星纳电子科技上海星纳电子科技MS203MS2032222椭偏仪椭偏仪测试减反膜厚度折射率测试减反膜厚度折射率台湾致东光电台湾致东光电D8D82424还有其他型号还有其他型号德国德国SentechSentechSe400Se4004040积分式反射仪积分式反射仪测试表面反射率测试表面反射率台湾致东光电台湾致东光电20.820.8金相显微镜金相显微镜观察硅表面金字塔观察硅表面金字塔南京江南永新公司南京江南永新公司待定待定1 1待定好的显微镜待定好的
11、显微镜烧结温度测试烧结温度测试监测烧结炉温度监测烧结炉温度英国英国datapaqdatapaqDatapaq9000Datapaq90007.67.6CorescanCorescan测试烧结后欧姆接触测试烧结后欧姆接触北京华通特瑞光电科技北京华通特瑞光电科技55.212355.21235050，714714欧元欧元尘埃离子计数器尘埃离子计数器测试车间尘埃粒子测试车间尘埃粒子苏州三兴净化公司苏州三兴净化公司cljclj1 10.90.9高精度电子秤高精度电子秤测试浆料用量测试浆料用量德国赛多利斯或其他公德国赛多利斯或其他公司司待定待定0.250.25一般电子秤一般电子秤测试化学药品重量测试化学药
12、品重量待定待定0.10.1方块电阻测试仪方块电阻测试仪测试扩散方块电阻测试扩散方块电阻苏州电讯仪器厂苏州电讯仪器厂Sx1934Sx19341.4331.433电导率仪电导率仪监测纯水电导率监测纯水电导率上海雷磁仪器厂上海雷磁仪器厂待定待定0.250.25万用表万用表测试刻蚀后边缘电阻测试刻蚀后边缘电阻随意随意待定待定0.0150.015以上辅助设备最高价合计以上辅助设备最高价合计247.905247.905万，最低价合计万，最低价合计135.605135.605万万 2.3去磷硅玻璃去磷硅玻璃3制减反膜制减反膜4.1背背电极印刷极印刷4.2背背场印刷印刷4.3正面正面电极印刷极印刷5烧结 清洗
13、前检测(据厚度、 电阻率等分拣，分拣仪器)刻蚀结果检测(万用表)减反膜检测(椭偏仪)2.2刻刻蚀机机3清洗结果检测(反射仪, 显微镜) 水质监测(电导率仪) 化学品称量(一般电子秤)1清洗机一套清洗机一套2.1扩散炉散炉2扩散结果检测(方块电阻测试仪) 环境监测(尘埃粒子计数器)6分分选炉温测试仪 欧姆接触测试仪电池生产线所需设备浆料用量称量(高精度电子秤)4印刷印刷液氮和液氧液氮和液氧储罐罐CF4储罐罐硅硅烷氨气氨气储罐罐 + 硅硅烷燃燃烧塔塔净净 化化 隔隔 离离 工工 程程 返回首页1 车间环境要求 扩散要求最高，10000级，即每立方英尺中粒径0.5微米的粒子不超过10000个。（美国
14、联邦标准209E，国际标准为ISO14644）。建议把车间所有工序净化等级设置为10000级。2 地区大气环境 （1）尘埃粒子与净化成本；空气循环送风。 （2）钠离子对半导体器件的危害 洛杉矶每立方大气中1013钠离子。 直径0.1微米的NaCl粒子，潮解后会扩展为直径50微米的圆面积，相当于64k存储器一半的面积。 钠等金属离子在硅材料中是有效的复合中心，它们会降低电池的电性能。钠离子的可移动性会降低组件的寿命，是组件衰减过快。 洁净室级别洁净室级别洁净室级别洁净室级别 适用的工序适用的工序适用的工序适用的工序100100级级光刻光刻100-1000100-1000级级制版中精缩、显影制版中
15、精缩、显影1000010000级级芯片工艺中的氧化、扩散、金属化、清洗芯片工艺中的氧化、扩散、金属化、清洗10000-10000010000-100000级级中测、划片中测、划片100000100000级级组装、压焊组装、压焊100000100000级以下级以下封装以后的各工序封装以后的各工序操作人操作人员（不同的工作服）不同行（不同的工作服）不同行动发尘量参考量量参考量0.50.5微米以上（个微米以上（个微米以上（个微米以上（个/ /分，人）分，人）分，人）分，人）普通工作服普通工作服普通工作服普通工作服 防尘服防尘服防尘服防尘服白衣型白衣型白衣型白衣型全套型全套型全套型全套型起立起立339
16、00033900011300011300055805580坐下坐下302003020011200011200074207420手腕上下动手腕上下动298000029800002980002980001860018600上体前屈上体前屈224000022400005380005380002420024200腕自由运动腕自由运动224000022400002980002980002060020600头部上下左右运动头部上下左右运动6310006310001510001510001100011000上体扭动上体扭动8500008500002660002660001490014900屈身屈身31200
17、0031200006050006050003740037400脚动脚动280000028000008610008610004460044600步行步行29200002920000101000010100005600056000保持半保持半保持半保持半导导体体体体车间洁净车间洁净度的有效措施度的有效措施度的有效措施度的有效措施按重要性和可行性从高到底依次排列：按重要性和可行性从高到底依次排列：1 1 车间车间人人员员全部穿无全部穿无尘尘服。服。 2 2 所有所有车间设计为车间设计为1000010000级级的的净净化化; ;保持保持扩扩散散烧结压强烧结压强最大，其气体流向其他最大，其气体流向其他车
18、间车间。3 3 各工序之各工序之间间的隔离，尤其保的隔离，尤其保护扩护扩散。可通散。可通过过小窗小窗传递传递硅片。硅片。4 4 人人员员少走少走动动，少串，少串岗岗，尤其禁止，尤其禁止闲杂闲杂人人员进员进入入扩扩散。散。5 5 进进入入车间车间前不要吸烟（人吸烟后前不要吸烟（人吸烟后产产生的粒子数目生的粒子数目为为非吸烟者的非吸烟者的9090倍，倍，3030分分钟钟后后 降低降低为为1515倍）。倍）。6 6 刷鞋器。刷鞋器。7 7 黏着性地板黏着性地板垫垫。8 8 风风淋。淋。为为延延长长高效高效过滤过滤器的寿命，器的寿命，车间车间高度要按照高度要按照设备设备高度适当建高度适当建设设。车间车
19、间湿度和温度湿度和温度湿度和温度湿度和温度太阳能太阳能电电池池车间对车间对湿度和温度没有特湿度和温度没有特别严别严格的要求。格的要求。 1. 1. 只要只要车间车间是干是干净净的，在日常的湿度条件下，尚未的，在日常的湿度条件下，尚未发现发现湿度湿度对对生生产产的影响。前提是的影响。前提是车间车间没有没有对对湿度有要求湿度有要求的工的工艺艺。 有些有些设备对设备对湿度有要求，但是超湿度有要求，但是超过过此要求并此要求并为发现为发现工工艺艺有异常有异常现现象。可能是象。可能是设备长设备长期在高湿度条件下期在高湿度条件下运行有运行有缩缩短寿命的可能。短寿命的可能。 60%60%的湿度是最适合人生存的
20、湿度。湿度如果太低，人体容易的湿度是最适合人生存的湿度。湿度如果太低，人体容易积积累静累静电电（上千伏），可能会（上千伏），可能会对电对电池造池造成成损损害。害。 2. 2. 印刷、分印刷、分选对环选对环境温度的要求。境温度的要求。 人人对环对环境温度的要求。境温度的要求。 做一个做一个优优秀的技秀的技术术人人员员需要具需要具备备的的东东西：西：1 1 熟悉所用到的所有的化学品的物理化学性熟悉所用到的所有的化学品的物理化学性质质。HFHF，H H2 2SOSO4 4，双氧水，双氧水，盐盐酸，酸，氢氢氧化氧化钠钠，酒精，异丙醇，三，酒精，异丙醇，三氯氯氧磷，去离子水，硅氧磷，去离子水，硅烷烷，氨
21、气，四氟化碳，氨气，四氟化碳2 2 尽可能掌握每个工序的尽可能掌握每个工序的细节细节（比如印刷）（比如印刷）3 3 熟悉所用到的器具及材料的物理化学性熟悉所用到的器具及材料的物理化学性质质（比如片架（花（比如片架（花篮篮）聚四氟乙）聚四氟乙烯烯，浆浆料）料）4 4 勤于思考，能勤于思考，能发现发现新新问题问题，解决新，解决新问题问题最好熟悉最好熟悉电电池生池生产线产线中所有的中所有的东东西。比如西。比如纯纯水制造，硅水制造，硅烷烷燃燃烧烧塔，酸气塔，酸气处处理装置等。理装置等。推荐几本推荐几本书书： 硅及其氧化物的硅及其氧化物的电电化学化学 太阳太阳电电池池标标准准汇编汇编 等离子体加工技等离子体加工技术术 微加工微加工导论导论 从从电驴电驴下英文版下英文版 芯片制造芯片制造 网版印刷技网版印刷技术术 太阳太阳电电池及其池及其应应用用张张富鑫富鑫 半半导导体物理学体物理学 太阳能太阳能电电池池马马丁格林丁格林 太阳太阳电电池材料池材料谢 谢 观 看！
