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中电投西安太阳能电力有限公司 CPI XI’AN SOLAR POWER CO., LTD 中电投西安太阳能电力有限公司 CPI XI’AN SOLAR POWER CO., LTD 中电投西安太阳能电力有限公司 CPI XI’AN SOLAR POWER CO., LTD 中电投西安太阳能电力有限公司 CPI XI’AN SOLAR POWER CO., LTD 单晶制绒培训 技术部 2011-03 目录 三 制绒的过程及工艺控制 二 制绒的作用与原理 一 硅的基本性质 四 绒面质量的检测 五 安全注意事项 一、硅的基本性质 晶体硅为灰黑色，无定形硅为黑色，密度2.32-2.34克／立方厘米，熔点1420℃，沸点2355℃，晶体硅属于原子晶体，硬而有金属光泽，有半导体性质。硅的化学性质比较活泼，在高温下能与氧等多种元素化合，不溶于水、硝酸和盐酸，溶于氢氟酸和碱液。 二、制绒的作用与原理 1太阳能电池制造基本流程 清洗制绒 扩散 刻蚀 PECVD 丝网印刷 烧结 测试 包装入库 硅片检测 二、制绒的作用与原理 制绒的目的： 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，利用陷光原理，减少光的反射，提高短路电流(Isc)，增加PN结面积，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(金字塔理论角度70.5°)，光会反射到另一角度的斜面，形成二次或多次吸收，从而增加吸收率。 2 制绒的目的与陷光原理 二、制绒的作用与原理 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 ↑ 3 制绒的原理 单晶硅片表面的 金字塔状绒面 单晶硅片表面反射率 三 制绒的过程及工艺控制 1 制绒的工艺过程 ： 上料 制绒 HF清洗 预清洗的作用：通过预清洗去除硅片表面脏污，以及部分损伤层。 机械损伤层（5-7微米） 硅片 酸洗的作用：去除制绒过程中带来的金属杂质。 预清洗 温水隔离 纯水清洗 纯水隔离 盐酸清洗 纯水清洗 喷淋 漂洗 预脱水 烘干 下料 三 制绒的过程及工艺控制 2 影响绒面质量的关键因素： 好的绒面质量受哪些因素控制？ 时间 温度 其他 硅酸钠含量 异丙醇浓度 NaOH浓度 三 制绒的过程及工艺控制 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1.5～4%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。目前，工业上NaOH浓度控制在1.5-2%之间。 NaOH的影响 NaOH浓度5g/l NaOH浓度15g/l NaOH浓度55g/l 三 制绒的过程及工艺控制 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。 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。 三 制绒的过程及工艺控制 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。 IPA浓度3% IPA浓度10% 无IPA 三 制绒的过程及工艺控制 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