电池片化学用品.docxVIP

太阳能电池片生产工艺常用化学品及其应用一般来说，半导体工艺是将原始半导体材料转变为有用的器件的一个过程，太阳能电池工艺就是其中的一种，这些工艺都要使用化学药品。1． 常用化学药品太阳能电池工艺常用化学药品有：乙醇（C2H5OH）、氢氧化钠（NaOH）、盐酸（HCl）、氢氟酸(HF)、异丙醇（IPA）、硅酸钠（Na2SiO3）、氟化铵（NH4F）、三氯氧磷（POCl3）、氧气（O2）、氮气（N2）、三氯乙烷（C2H3Cl3）、四氟化碳（CF4）、氨气（NH3）和硅烷（SiH4），光气等。2． 电池片生产工艺过程中各化学品的应用及反应方程式：2.1一次清洗工艺2.1.1去除硅片损伤层：Si + 2 NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2 H2 ↑28 80 122 4对125*125的单晶硅片来说，假设硅片表面每边去除10um，两边共去除20um，则每片去处的硅的重量为：△g=12.5*12.5*0.002*2.33 = 0.728g。 （硅的密度为2.33g/cm3）设每片消耗的NaOH为X克，生成的硅酸钠和氢气分别为Y和Z克，根据化学方程式有：28 ：80 = 0.728 ：Ｘ　 Ｘ= 2.08g　28 ：122 = 0.728 ：Y Y=3.172g28 ：4 = 0.728 ：Z Z= 0.104g2.1.2制绒面：　Si + 2 NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2 H2 ↑　28 80 122 4　由于在制绒面的过程中，产生氢气得很容易附着在硅片表面，从而造成绒面的不连续性，所以要在溶液中加入异丙醇作为消泡剂以助氢气释放。另外在绒面制备开始阶段，为了防止硅片腐蚀太快，有可能引起点腐蚀，容易形成抛光腐蚀，所以要在开始阶段加入少量的硅酸钠以减缓对硅片的腐蚀。2.1.3 HF酸去除SiO2层　在前序的清洗过程中硅片表面不可避免的形成了一层很薄的SiO2层，用HF酸把这层SiO2去除掉。 SiO2 + 6 HF = H2[SiF6] + 2 H2O2.1.4HCl酸去除一些金属离子，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。2.2扩散工艺2.2.1扩散过程中磷硅玻璃的形成：　Si + O2＝ SiO2 5POCl3 ＝ 3 PCl5 + P2O5（600℃）三氯氧磷分解时的副产物PCl5，不容易分解的，对硅片有腐蚀作用，但是在有氧气的条件下，可发生以下反应： 　４PCl5 + 5O2 ＝ 2 P2O5 + 10Cl2 ↑(高温条件下)磷硅玻璃的主要组成：小部分P2O5，其他是２SiO2·P2O5或SiO2·P2O5。这三种成分分散在二氧化硅中。在较高温度的时候，P2O5作为磷源和Si反应生成磷，反应如下：2 P2O5 +5 Si = 5 SiO2 + 4 P在扩散工艺中，三氯乙烷用于炉管清洗，三氯乙烷的燃烧（分解）的产物有：光气、一氧化碳、二氧化碳和氯化氢等。2.3等离子刻蚀工艺所谓等离子体就是由带电的正、负电荷的粒子组成的气体，正负电荷数相等，其净电荷相等。等离子刻蚀所用的等离子体，是辉光放电形成的“电离态”气体，其中包括正离子、负离子、电子、中性原子、分子及化学上活泼的自由基，这种“电离态”的气体是在向气体系统中施加足以引起电离的高能电场条件下产生的。在我们的工艺中，是用CF4来刻蚀扩散后的硅片，其刻蚀原理如下：CF4 CFx* + (4-x) F* (x≤3) Si + 4 F* SiF4 ↑SiO2 + 4 F* SiF4 + O2↑Si和SiO2在CF4等离子体中的刻蚀速率是很低的，因为在纯的CF4等离子体中，这些过程的刻蚀速率受制于较低的F*浓度，因此刻蚀效率较低，如果在其中加入O2，Si和SiO2的刻蚀速率会增加，加入O2之后，反应室中产生了COF2，CO及CO2而消耗了CFx*自由基，于是减少了F*消耗量，结果F*浓度增大，相应的刻蚀速率也增大。选择适当的CF4和O2的比例，会得到良好的刻蚀效果。2.4二次清洗工艺由于在扩散以后在硅片表面形成了一层磷硅玻璃，主要成分还是二氧化硅。因此为了形成良好的欧姆接触，减少光的反射，在沉积减反射膜后续工艺之前，必须用HF酸把磷硅玻璃腐蚀掉。SiO2+6HF = H2[SiF6]+2H2O由于这个反应太快，不便于控制，因此不能单独用氢氟作为腐蚀剂。根据化学平衡原理，减小氢氟酸的浓度和氢离子浓度，可以降低腐蚀速度。所以要在氢氟酸的溶液中加入氟化铵溶液，以减少氢氟酸的浓度和氢离子的浓度，从而减缓氢氟酸对SiO2的腐蚀速度。其原因：1. 氟化铵是一种弱酸和弱碱组成的盐，由于它在水中可以电离为铵离子和氟离子，溶液中大量的氟离子的存在使氢氟酸在溶液中的电离平衡HF =