晶体硅太阳能电池生产线刻蚀工序.ppt

晶体硅太阳能电池生产线刻蚀工序培训 王大男 光伏电池评测中心 目录 1 刻蚀的作用及方法 2 刻蚀的工艺设备 操作流程及常用化学品 3 主要检测项目及标准 4 常见问题及解决方法 5 未来工艺的发展方向 1 刻蚀的作用及方法 太阳电池生产流程 清洗制绒 扩散 去PSG 印刷 刻蚀 PECVD 硅片 烧结 电池 电池生产线 硅片生产线 组件生产线 刻蚀作为太阳电池生产中的第三道工序 其主要作用是去除扩散后硅片四周的N型硅 防止漏电 扩散后硅片P的分布 去PSG顾名思义 其作用是去掉扩散前的磷硅玻璃 反应方程式如下 SiO2 6HF H2SiF6 2H2O 刻蚀制作方法 目前 晶体硅太阳电池一般采用干法和湿法两种刻蚀方法 1 刻蚀的作用及方法 1 干法刻蚀原理干法刻蚀是采用高频辉光放电反应 使反应气体激活成活性粒子 如原子或游离基 这些活性粒子扩散到需刻蚀的部位 在那里与被刻蚀材料进行反应 形成挥发性生成物而被去除 它的优势在于快速的刻蚀速率同时可获得良好的物理形貌 这是各向同性反应 2 湿法刻蚀原理 3Si 4HNO3 3SiO2 4NO 2H2O SiO2 4HF SiF4 2H2O SiF4 2HF H2SiF6 大致的腐蚀机制是HNO3氧化生成SiO2 HF再去除SiO2 右面为化学反应方程式 水在张力作用下吸附在硅片表面 2 1干法刻蚀设备 设备名称 MCP刻边机设备特点 1 采用不锈钢材质做反应腔 解决了石英体腔在使用过程中 频繁更换腔体带来的消耗 2 电极内置 克服了射频泄露 产生臭氧的危害 3 射频辐射低于国家职业辐射标准 生产能力 一小时1200PCS 2 刻蚀的工艺设备 操作流程及常用化学品 干法刻蚀中影响因素 主要是CF4 O2的流量 辉光时间 辉光功率 右面表格为中式线所用工艺 首先 母体分子CF4在高能量的电子的碰撞作用下分解成多种中性基团或离子 其次 这些活性粒子由于扩散或者在电场作用下到达SiO2表面 并在表面上发生化学反应 掺入O2 提高刻蚀速率 干法刻蚀工艺过程 2 刻蚀的工艺设备 操作流程及常用化学品 干法刻蚀生产流程 生产注意事项 禁止裸手接触硅片 插片时注意硅片扩散方向 禁止插反 刻蚀边缘在1mm左右 刻蚀清洗完硅片要尽快镀膜 滞留时间不超过1h 2 刻蚀的工艺设备 操作流程及常用化学品 KUTTLER设备外观及软件操作界面 2 2湿法刻蚀设备主要结构说明 槽体根据功能不同分为入料段 湿法刻蚀段 水洗段 碱洗段 水洗段 酸洗段 溢流水洗段 吹干槽 所有槽体的功能控制在操作电脑中完成 产品特点 有效减少化学药品使用量高扩展性模块化制程线拥有完善的过程监控系统和可视化操作界面优化流程 降低人员劳动强度通过高可靠进程降低碎片率自动补充耗料实现稳定过程控制产能 125mm 125mm硅片 2180片 小时156mm 156mm硅片 1800片 小时 2 刻蚀的工艺设备 操作流程及常用化学品 槽体布局及工艺 操作方向 带速1 2m min 上片 湿法刻蚀影响因素 带速 温度 槽液内各药液浓度 外围抽风 液面高度等 2 刻蚀的工艺设备 操作流程及常用化学品 KUTLLER刻蚀设备特点 先去PSG 后刻蚀 此种方法优点是避免了先刻蚀由于毛细作用 导致PECVD后出现白边 缺点是由于气相腐蚀的原因 在刻蚀后方阻会上升 检测工艺点 1 方阻上升在范围之内2 减重在范围之内3 3 槽药液浸入边缘在范围之内4 片子是否吹干 表面状况是否良好 1 避免使用有毒气体CF4 2 背面更平整 背面反射率优于干刻 能更有效的利用长波增加Isc 被场更均匀 减少了背面复合 从而提高太阳能电池的Voc 湿法刻蚀优点 湿法刻蚀影响因素 带速 温度 槽体内各药液浓度 外围抽风 液面高度等 2 刻蚀的工艺设备 操作流程及常用化学品 湿法刻蚀生产流程 生产注意事项 禁止裸手接触硅片 上片时保持硅片间距40mm左右 扩散面朝上上片 禁止放反 刻蚀边缘在1mm左右 下片时注意硅片表面是否吹干 刻蚀清洗完硅片要尽快镀膜 滞留时间不超过1h 2 刻蚀的工艺设备 操作流程及常用化学品 2 3刻蚀常用化学品 2 刻蚀的工艺设备 操作流程及常用化学品 3 主要检测项目及标准 刻蚀主要检测硅片的减薄量 上升的方阻 硅片边缘的PN型 减薄量 减薄量标准 多晶0 05 0 1克 所用仪器 电子天平 方阻上升 所用仪器 四探针测试仪 方阻上升标准 方阻上升5个以内 冷热探针 三探针 硅片边缘的PN型 所用仪器 冷热探针 三探针 边缘PN型 显示P型 电子天平 四探针测试仪 3 主要检测项目及标准 热探针和N型半导体接触时 将传导电子流向温度较低的区域 使得热探针处电子缺少 因而其电势相对于同一材料上的室温触电而言将是正的 同样道理 P型半导体热探针触点相对于室温触点而言将是负的 利用探针与硅片表面形成整流接触 如右图 通入交流电 通过毫安表的偏转方向判断硅片的PN型 此法不适应于低阻的硅片 因为低阻硅片与探针形成的是欧姆接触 冷热探针检测原理 三探针检测原理 4 常见问题及解