光伏电池制备工艺

1、 当照射在当照射在PN结上的光子能量大于半导体禁带宽度结上的光子能量大于半导体禁带宽度Eg时，价带顶时，价带顶的电子会跃迁到导带底，在的电子会跃迁到导带底，在PN结内建电场的作用下，电子向结内建电场的作用下，电子向N型半导型半导体迁移，空穴向体迁移，空穴向P 型半导体迁移，从而实现电子型半导体迁移，从而实现电子-空穴的分离，产生电空穴的分离，产生电动势。动势。PNIph上电极下电极光生电动势U第一章光伏电池制备的准备光伏电池发电原理光伏电池发电原理v分离的结果分离的结果：v 1. 1. 电子移向电子移向N区，区， 空穴移向空穴移向P区，区，带电载流子的定向移动带电载流子的定向移动出现光生电流出

2、现光生电流I IL L；v 在在PNPN结内部，电流的方向：结内部，电流的方向：N N P P。 2. 2. 在在N N区边界将积累电子，在区边界将积累电子，在P P区边界积累空穴，产区边界积累空穴，产生了一个与平衡生了一个与平衡PNPN结内建电场相反的光生电场，其方向相当结内建电场相反的光生电场，其方向相当于外接正向偏压，即于外接正向偏压，即P P区接正，区接正，N N区接负。若内建电场强度为区接负。若内建电场强度为V V0 0，光生电势为，光生电势为V V，则空间电荷区的势垒高低降低为，则空间电荷区的势垒高低降低为e(Ve(V0 0-V)-V)。 由于光照使得由于光照使得PNPN结两端结两

3、端形成的光生电动势也相当于在形成的光生电动势也相当于在PNPN结两端加上了一个正向电压（结两端加上了一个正向电压（P P区接正，区接正，N N区接负），因此有区接负），因此有了正向电流了正向电流I IF F；该正向电流的方向：；该正向电流的方向：P P NN，与光生电流方，与光生电流方向相反向相反，会抵消部分，会抵消部分p-np-n结产生的光生电流使得提供给外电结产生的光生电流使得提供给外电路的电流减小，所以又把正向电流称为暗电流。路的电流减小，所以又把正向电流称为暗电流。 太阳电池的性能表征太阳电池的性能表征 1. 1. 光生电动势光生电动势PP正正N N负，相当于在负，相当于在PNPN结上

4、结上加上正向电压加上正向电压 2. 2. 光生电流光生电流I IL LN N P P 3. 3. 正向电流正向电流I IF FP P NN一、太阳电池模型一、太阳电池模型 在入射光的作用下，产生光生电压为在入射光的作用下，产生光生电压为U U、光生电流为、光生电流为I IL L。在。在PNPN结两端通过负载结两端通过负载R RL L构成的回路及等效电路为构成的回路及等效电路为LRIU太阳电池的模型太阳电池的模型LRLIFIIU太阳电池工作时必须具备下述条件太阳电池工作时必须具备下述条件 首先，必须有光的照射，可以是单色光、太阳光或首先，必须有光的照射，可以是单色光、太阳光或模拟太阳光等模拟太阳

5、光等，光子的能量一定要大于等于禁带宽度光子的能量一定要大于等于禁带宽度。 其次，光子注入到半导体内后，激发出电子其次，光子注入到半导体内后，激发出电子- -空穴对，空穴对，这些电子和空穴应该有足够长的寿命，在分离之前不会完这些电子和空穴应该有足够长的寿命，在分离之前不会完全复合消失全复合消失。 第三，必须有一个静电场，电子第三，必须有一个静电场，电子- -空穴在静电场的作空穴在静电场的作用下分离，电子集中在一边，空穴集中在另一边。用下分离，电子集中在一边，空穴集中在另一边。 第四，被分离的电子和空穴由电极收集，输出到太第四，被分离的电子和空穴由电极收集，输出到太阳电池外，形成电流阳电池外，形成

6、电流太阳电池的结构太阳电池的结构N+P减反层减反层 正面电极正面电极正电极正电极铝背场铝背场负电极主栅线负电极主栅线负电极子栅线负电极子栅线PN结结背面电极背面电极晶硅电池产业链流程晶硅电池产业链流程高纯硅料高纯硅料pure silicon raw material硅锭硅锭Ingot硅块硅块Bricks硅片硅片Wafers电池片电池片solar cell电池组件电池组件module硅矿石硅矿石Silicon ore电池发电系统电池发电系统solar system冶金硅料冶金硅料Metallurgical silicon10分选测试分选测试一次清洗、制绒一次清洗、制绒二次清洗二次清洗烧结烧结印刷

7、电极印刷电极PECVD等离子刻蚀等离子刻蚀检验入库检验入库扩散扩散 任务三：硅片分检标准 硅片分检主要从以下硅片分检主要从以下3 3个方面进行：尺寸、外观、性个方面进行：尺寸、外观、性能；在本课中以能；在本课中以156mm156mm156mm156mm为例。为例。 尺寸主要从边长、倒角、对角线、厚度等几个方尺寸主要从边长、倒角、对角线、厚度等几个方面进行衡量。面进行衡量。 边长 常见常见156mm156mm156mm156mm的单晶硅片、多晶硅片的单晶硅片、多晶硅片的边宽要求为：的边宽要求为：1561560.5mm0.5mm倒角 倒角主要是指晶片边倒角主要是指晶片边缘通过研磨或腐蚀整形加缘通过

8、研磨或腐蚀整形加工成一定角度，以消除晶工成一定角度，以消除晶片边缘尖锐状态，避免在片边缘尖锐状态，避免在后序加工中造成边缘损失，后序加工中造成边缘损失，可防止晶片边缘破裂、防可防止晶片边缘破裂、防止热应力集中，并增加薄止热应力集中，并增加薄膜层在晶片边缘的平坦度。膜层在晶片边缘的平坦度。 常见常见156mm156mm156mm156mm多多晶硅片倒角的要求为晶硅片倒角的要求为0.52mm 0.52mm 、45450 010100 0（如图；（如图；单晶硅片的要求为单晶硅片的要求为90900 03 30 0。对角线 常见常见156mm156mm156mm156mm的单晶硅片与多晶硅片的对角线要求

9、为的单晶硅片与多晶硅片的对角线要求为2002000.3mm0.3mm厚度 常见常见156mm156mm156mm156mm的单晶硅片、多晶硅片的单晶硅片、多晶硅片的厚度为的厚度为200m200m，厚度，厚度范围为范围为20020020m20m（如（如图所示）图所示）注意： 尺寸分选的目的在于检测硅块开方、倒角和切片中尺寸分选的目的在于检测硅块开方、倒角和切片中出现的缺陷，以避免出现尺寸偏大或偏小；出现的缺陷，以避免出现尺寸偏大或偏小； 采用抽检的方式或进行检测，每一支晶棒、硅块采用抽检的方式或进行检测，每一支晶棒、硅块抽抽5 51010片进行检测；片进行检测； 测量工具：游标卡尺、同心刻度模板

10、、非接触厚测量工具：游标卡尺、同心刻度模板、非接触厚度测试仪。度测试仪。外观分检 1 1）破片）破片 2 2）线痕）线痕 3 3）裂纹）裂纹 4 4）缺角）缺角 5 5）翘曲度）翘曲度 6 6）弯曲度）弯曲度 7 7）针孔）针孔8 8）微晶）微晶9 9）缺口）缺口 1010）崩边）崩边 1111）污物）污物破片 主要是观察硅片是否有主要是观察硅片是否有破损情况，如有破损则破损情况，如有破损则不能使用，破损的硅片不能使用，破损的硅片如图如图线痕 硅块在多线切割时，在硅硅块在多线切割时，在硅片表面留下的一系列条状片表面留下的一系列条状凸纹和凹纹交替形状的不凸纹和凹纹交替形状的不规则线痕。常见的线痕

11、主规则线痕。常见的线痕主要有短线焊线后线痕、密要有短线焊线后线痕、密集线痕、普通线痕、凹痕、集线痕、普通线痕、凹痕、凸痕、凹凸很、亮线、台凸痕、凹凸很、亮线、台阶等。在阶等。在156156156mm156mm的硅的硅片中，线痕的要求是片中，线痕的要求是10m10m。常见的线痕问题。常见的线痕问题及晶片线痕要求如图及晶片线痕要求如图线痕说明 硅片上有明显的发亮的线痕，将该类线痕称之硅片上有明显的发亮的线痕，将该类线痕称之为亮线。对于亮线的规格要求，只考亮线的粗糙度，为亮线。对于亮线的规格要求，只考亮线的粗糙度，不考虑亮线的条数。规格不考虑亮线的条数。规格10m10m。裂纹 有裂纹的硅片，主要是有

12、裂纹的硅片，主要是裂纹易延伸到晶片表面、裂纹易延伸到晶片表面、造成晶片的解理或断裂，造成晶片的解理或断裂，也可能没有穿过晶片的也可能没有穿过晶片的整个厚度，但造成晶片整个厚度，但造成晶片的破片。常见有裂纹的的破片。常见有裂纹的晶片如图晶片如图缺角缺角 缺角主要是由于倒角、缺角主要是由于倒角、切片、清洗等工艺过程切片、清洗等工艺过程中所造成。常见的缺角中所造成。常见的缺角不良品如图不良品如图翘曲度翘曲度 翘曲度指的是硅片中位面与翘曲度指的是硅片中位面与基准面最大最小距离的差距的基准面最大最小距离的差距的差值。翘曲度过大的硅片在组差值。翘曲度过大的硅片在组件层压工艺中易碎片，硅片翘件层压工艺中易碎

13、片，硅片翘曲度的要求一般为曲度的要求一般为50m50m。有翘曲度的硅片及翘曲度的测有翘曲度的硅片及翘曲度的测量工具如图量工具如图中位面中位面与硅片上表面和下表面等距与硅片上表面和下表面等距离的面离的面弯曲度 弯曲度是硅片中心面明显弯曲度是硅片中心面明显凹凸形变的一种变量，弯凹凸形变的一种变量，弯曲度过大的硅片在组件层曲度过大的硅片在组件层压工艺中易碎片，对于压工艺中易碎片，对于156156156mm156mm硅片的要求一硅片的要求一般为般为75m75m。弯曲的硅片。弯曲的硅片与检测工具如图与检测工具如图： 弯曲度弯曲度硅片中心偏硅片中心偏离基准平面的距离。离基准平面的距离。针孔针孔 材料在长晶

14、时，材料在长晶时，混有微小的金属杂质，这混有微小的金属杂质，这些杂质在长晶过程中进入些杂质在长晶过程中进入晶体，切片后在制绒阶段晶体，切片后在制绒阶段杂质被腐蚀掉，出现针孔。杂质被腐蚀掉，出现针孔。对于硅片的要求应该无针对于硅片的要求应该无针孔。不良品如图孔。不良品如图微晶微晶 微晶是指每颗晶粒只由几千个或几万个晶胞并置微晶是指每颗晶粒只由几千个或几万个晶胞并置而成的晶体，从一个晶轴的方向来说这种晶体只重复了而成的晶体，从一个晶轴的方向来说这种晶体只重复了约几十个周期。对于多晶硅片、单晶硅片微晶常常表现约几十个周期。对于多晶硅片、单晶硅片微晶常常表现为微晶脱落，对于硅片的要求为微晶脱落不能超过

15、两处。为微晶脱落，对于硅片的要求为微晶脱落不能超过两处。如图如图1-151-15所示的具有微晶现象的多晶硅片，此图中的微所示的具有微晶现象的多晶硅片，此图中的微晶面积晶面积2cm2cm2 2、晶粒数超过了、晶粒数超过了1010个，个，1cm1cm长度上的晶粒数长度上的晶粒数超过了超过了1010个。个。缺口缺口 缺口一般在硅片的边缘缺口一般在硅片的边缘与倒角处，常见的为上与倒角处，常见的为上下贯穿边缘的缺损。常下贯穿边缘的缺损。常见如图见如图崩边崩边 崩边一般为晶片表面或边崩边一般为晶片表面或边缘非有意地造成脱落材料缘非有意地造成脱落材料的区域，由传送或放置样的区域，由传送或放置样品等操作所引起

16、的，崩边品等操作所引起的，崩边的尺寸由样品外形的正投的尺寸由样品外形的正投影上所测量的最大径向深影上所测量的最大径向深度和圆周弦长确定。对于度和圆周弦长确定。对于常见常见156156156mm156mm的硅片，的硅片，崩边的要求为：崩边个数崩边的要求为：崩边个数2 2个、深度个、深度0.3mm0.3mm、长、长度度0.5mm0.5mm。常见有崩边的。常见有崩边的硅片如图硅片如图连续性崩边的片子污物污物 污物一般为半导体晶片上的尘埃、晶片表面的污染物，且污物一般为半导体晶片上的尘埃、晶片表面的污染物，且不能用预检查溶剂清洗去除。对于晶片的要求为无污物。不能用预检查溶剂清洗去除。对于晶片的要求为无

17、污物。常见有污物的晶片如图所示，图常见有污物的晶片如图所示，图a a脏污片杂质的主要是氮脏污片杂质的主要是氮化硅和碳化硅、图化硅和碳化硅、图b b脏污片杂质主要是水痕等，对于图脏污片杂质主要是水痕等，对于图a a、b b中的脏污片均是不合格的晶片。中的脏污片均是不合格的晶片。（a a）含有氮化硅、碳化硅的脏污片）含有氮化硅、碳化硅的脏污片（b b）水痕杂质脏污片）水痕杂质脏污片注意：注意： 外观缺陷检查目的在于检查硅片在切片和清洗过外观缺陷检查目的在于检查硅片在切片和清洗过程中是否造成外观缺陷。程中是否造成外观缺陷。 硅片采用全部检测的方式进行检验。硅片采用全部检测的方式进行检验。 常用测量工

18、具事十倍放大镜、塞尺、线痕表面深常用测量工具事十倍放大镜、塞尺、线痕表面深度测试仪。度测试仪。硅片性能测试 1 1）电阻率测试）电阻率测试 2 2）导电类型）导电类型 3 3）TTVTTV 4 4）少子寿命）少子寿命电阻率测试电阻率测试 电阻率为荷电载体通过电阻率为荷电载体通过材料受阻程度的一种量材料受阻程度的一种量度，用来表示各种物质度，用来表示各种物质电阻特性的物理量，符电阻特性的物理量，符号为号为，单位为，单位为cmcm。156156156cm156cm硅片的电阻硅片的电阻率规格为率规格为0.50.53.cm3.cm。检测如图检测如图导电类型导电类型 半导体导电类型根据掺半导体导电类型根

19、据掺杂剂的选择与掺杂剂的杂剂的选择与掺杂剂的量不同，导致半导体材量不同，导致半导体材料中的多数载流子可能料中的多数载流子可能是空穴或者电子，空穴是空穴或者电子，空穴为多子的是为多子的是P P型、电子型、电子为主的是为主的是N N型。目前太型。目前太阳电池应用的的硅片为阳电池应用的的硅片为P P型，测试工具为电阻型，测试工具为电阻率测试仪，如图率测试仪，如图TTVTTV TTVTTV为总厚度偏差，即为总厚度偏差，即晶片厚度的最大值和最晶片厚度的最大值和最小值的差，晶片总厚度小值的差，晶片总厚度偏差的要求为偏差的要求为30m30m。常用测量工具为测厚仪，常用测量工具为测厚仪，如图如图少子寿命 少子

20、寿命指的是晶体中少子寿命指的是晶体中非平衡载流子由产生到非平衡载流子由产生到复合存在的平均时间间复合存在的平均时间间隔，它等于非平衡少数隔，它等于非平衡少数载流子浓度衰减到起始载流子浓度衰减到起始值的值的1/e1/e（e=2.718e=2.718）所）所需的时间。对于单晶硅需的时间。对于单晶硅片、多晶硅片少子寿命片、多晶硅片少子寿命的要求不同，多晶的要求不同，多晶2s2s、单晶、单晶10s10s。常用检测工具为少子寿常用检测工具为少子寿命测试仪，如图命测试仪，如图注意： 硅片性能检测的目的在于检测硅片的内在性能指标，硅片性能检测的目的在于检测硅片的内在性能指标，以满足电池片的需求。以满足电池片

21、的需求。 采用全部检测的方式进行检验。采用全部检测的方式进行检验。fortixfortix分选机分选机 fortixfortix分选机主要用来对来料硅片的尺寸、分选机主要用来对来料硅片的尺寸、厚度、表面粘污、厚度、表面粘污、TTVTTV、电阻率电阻率、少子寿命等参数少子寿命等参数进行检测进行检测。任务五 制定分检作业指导书 根据太阳电池制备准备工作，由学生负责制定分检作根据太阳电池制备准备工作，由学生负责制定分检作业指导书，作业指导书如表业指导书，作业指导书如表1-11-1所示。所示。分检作业指导书作业作业 1 1、叙述叙述晶体硅太阳电池的基本工艺晶体硅太阳电池的基本工艺？以及每一步工艺的以及

22、每一步工艺的目的。目的。 2 2、硅片的来料中有哪些不良现象？出现这些不良后是否、硅片的来料中有哪些不良现象？出现这些不良后是否都要退回？都要退回？第二章第二章 一次清洗、制绒工艺一次清洗、制绒工艺项目要求项目要求: : 1 1掌握制绒工艺的目的掌握制绒工艺的目的 2 2掌握制绒工艺的原理掌握制绒工艺的原理 3 3掌握制绒工艺操作流程掌握制绒工艺操作流程 4 4掌握常见制绒不良片的解决方法掌握常见制绒不良片的解决方法 5 5能够制定单晶硅片、多晶硅片作业指导书能够制定单晶硅片、多晶硅片作业指导书任务一任务一 ：制绒工艺的目的与原理：制绒工艺的目的与原理制绒目的制绒目的： 去除硅片表面的机械损伤

23、层；去除硅片表面的机械损伤层； 并清除表面硅酸钠、氧化物、油污以及金属离子杂质并清除表面硅酸钠、氧化物、油污以及金属离子杂质 减少光的反射率，提高短路电流，最终提高电池的光电减少光的反射率，提高短路电流，最终提高电池的光电转换效率。转换效率。制绒的原理 晶硅电池分为单晶硅电池、多晶硅电池，在电池片的晶硅电池分为单晶硅电池、多晶硅电池，在电池片的制备工艺中，由于单晶、多晶的晶颗排列不同，制绒工艺制备工艺中，由于单晶、多晶的晶颗排列不同，制绒工艺的原理也不同，单晶主要采用各向异性碱腐蚀、多晶主要的原理也不同，单晶主要采用各向异性碱腐蚀、多晶主要采用各向同性酸腐蚀。采用各向同性酸腐蚀。各向异性碱腐蚀

24、各向异性碱腐蚀 对于单晶硅而言，选择择优化学腐蚀剂，就可以在对于单晶硅而言，选择择优化学腐蚀剂，就可以在硅片表面形成金字塔结构，称为绒面结构，又称表面织构化。硅片表面形成金字塔结构，称为绒面结构，又称表面织构化。对于（对于（100100）的）的p p型直拉硅片，最常用的是各向异性碱腐蚀，型直拉硅片，最常用的是各向异性碱腐蚀，因为在硅晶体中，（因为在硅晶体中，（111111）面是原子最密排面，腐蚀速率最）面是原子最密排面，腐蚀速率最慢，所以腐蚀后慢，所以腐蚀后4 4个与晶体硅（个与晶体硅（100100）面相交的（）面相交的（111111）面构）面构成了金字塔结构。如下图所示，为单晶硅制绒后的成了

25、金字塔结构。如下图所示，为单晶硅制绒后的SEMSEM图，图，高高10m10m的峰时方形底面金字塔的顶。的峰时方形底面金字塔的顶。制绒工艺的化学反应式与碱制绒硅片表面外制绒工艺的化学反应式与碱制绒硅片表面外貌貌 碱腐蚀过程中，常用的原材料碱腐蚀过程中，常用的原材料Na2SiO3分析纯分析纯 碱腐蚀过程中，主要仪器设备 碱制绒设备碱制绒设备 花篮承载框花篮承载框 清洗小花篮清洗小花篮 推车推车 电子秤电子秤 显微镜显微镜 橡胶手套橡胶手套碱制绒的工艺要求碱制绒的工艺要求 硅片减薄重量为硅片减薄重量为0.25g0.25g0.45g0.45g。 制绒后硅片目视当为黑色，不同角度观察呈均制绒后硅片目视当

26、为黑色，不同角度观察呈均匀绒面，无绒面不良现象。匀绒面，无绒面不良现象。 制绒后硅片在显微镜下观察，金字塔分布呈均制绒后硅片在显微镜下观察，金字塔分布呈均匀致密，相邻金字塔之间没有间隙。匀致密，相邻金字塔之间没有间隙。任务二任务二 单晶制绒操作工艺单晶制绒操作工艺1. 1. 装片装片 ： 1 1）戴好防护口罩和干净的橡胶手套，以）戴好防护口罩和干净的橡胶手套，以200200片为一个片为一个生产批次生产批次, ,把硅片插入清洗小花篮把硅片插入清洗小花篮， 对来料中如有缺角、崩对来料中如有缺角、崩边、隐裂等缺陷的硅片不能流入生产线，及时报告品管员，边、隐裂等缺陷的硅片不能流入生产线，及时报告品管员

27、，将这些硅片分类放置、集中处理；有缺片现象时，要在缺片将这些硅片分类放置、集中处理；有缺片现象时，要在缺片记录上记录缺片的批号、厂商、箱号和缺片数。记录上记录缺片的批号、厂商、箱号和缺片数。 3 3）在）在“工艺流程卡工艺流程卡”上准确记录硅片批号、生产厂家、上准确记录硅片批号、生产厂家、电阻率、投入数和投入时间和主要操作员。电阻率、投入数和投入时间和主要操作员。 4 4）装完一个生产批次后把）装完一个生产批次后把“工艺流程卡工艺流程卡”随同硅片一起放随同硅片一起放在盒架上，等待制绒。在盒架上，等待制绒。 2. 2. 开机开机 3. 3. 生产过程生产过程1）将装好硅片的小花篮放在花篮承载）将

28、装好硅片的小花篮放在花篮承载框中，然后将承载框搬到上料台上。框中，然后将承载框搬到上料台上。2）工艺槽温度设定和启动加热）工艺槽温度设定和启动加热3）加热制绒液体到设定温度以后，）加热制绒液体到设定温度以后，根据本班目标生产量在控制菜单上进行根据本班目标生产量在控制菜单上进行参数设置（包括粗抛、碱蚀、喷淋、鼓参数设置（包括粗抛、碱蚀、喷淋、鼓泡漂洗时间和产量的设置）。泡漂洗时间和产量的设置）。4）参数设置完毕，在手动状态下按）参数设置完毕，在手动状态下按“复位复位”键，运行模式拨到键，运行模式拨到“自动自动”状状态，按态，按“启动启动”键，机器进行复位，待键，机器进行复位，待机械手停止运动后即

29、可上料生产。若不机械手停止运动后即可上料生产。若不立即生产，则暂时拨回立即生产，则暂时拨回“手动手动”状态。状态。 5 5）配制溶液）配制溶液 6 6）生产过程控制）生产过程控制 a. a. 机械手将承载框平移依次送到各处理工位，对硅机械手将承载框平移依次送到各处理工位，对硅片进行超声预清洗、制绒、盐酸中和、氢氟酸去氧化层，经片进行超声预清洗、制绒、盐酸中和、氢氟酸去氧化层，经过过1111(10)(10)个处理工位全过程处理后，承载框由自动机械手移个处理工位全过程处理后，承载框由自动机械手移到出料工位，再由操作员将小花篮取出。到出料工位，再由操作员将小花篮取出。 1111(10)(10)个处理

30、工位具体为：超声预清洗个处理工位具体为：超声预清洗温水漂洗温水漂洗腐腐蚀制绒（蚀制绒（喷淋）喷淋）漂洗漂洗HClHCl处理处理漂洗漂洗HFHF处理处理漂洗漂洗喷淋喷淋漂洗。漂洗。 b. b. 每制绒一篮，粗抛液、制绒液内都要补充每制绒一篮，粗抛液、制绒液内都要补充NaOHNaOH，补，补充量根据消耗量确定，并适当补充去离子水。充量根据消耗量确定，并适当补充去离子水。7）甩干）甩干 甩干员将甩干后的硅片取出，甩干员将甩干后的硅片取出，并填写好并填写好工艺流程卡工艺流程卡，通，通过传递窗流向下一道过传递窗流向下一道PECVD工工序序 8）自检）自检 自检时，主要观察是否有自检时，主要观察是否有裂痕

31、、缺角、崩边、指纹印、裂痕、缺角、崩边、指纹印、污渍、药液水珠、明显发白及污渍、药液水珠、明显发白及发亮，均无的为制绒合格，正发亮，均无的为制绒合格，正常往下流。工序长每隔常往下流。工序长每隔1000片片抽测抽测5片减重情况片减重情况9）关机）关机工艺卫生要求工艺卫生要求 1 1）不允许用手直接接触硅片）不允许用手直接接触硅片，插片时配戴一次性插片时配戴一次性手手套套，插完硅片后，应立即更换，不得重复使用。，插完硅片后，应立即更换，不得重复使用。 2 2）制绒车间要保持清洁，地面常有碱液或干碱，）制绒车间要保持清洁，地面常有碱液或干碱，要要经常打扫经常打扫。 3 3）盛过碱液或乙醇的塑料桶要及

32、时刷洗，不可无标）盛过碱液或乙醇的塑料桶要及时刷洗，不可无标识长时间用桶盛碱液或乙醇。识长时间用桶盛碱液或乙醇。 4 4）物品和工具定点放置）物品和工具定点放置，用过的工具要放回原位用过的工具要放回原位，严禁乱放，保持硅片盒和小花篮清洁。严禁乱放，保持硅片盒和小花篮清洁。 5 5）每班下班前要对制绒设备进行）每班下班前要对制绒设备进行卫生清理卫生清理。注意事项注意事项 1 1）停做滞留的硅片要用胶带封好箱，标签注明材料批）停做滞留的硅片要用胶带封好箱，标签注明材料批号、供应商和实际数目。号、供应商和实际数目。 2 2）每批投片前要检查化学腐蚀槽中的液位，不合适的）每批投片前要检查化学腐蚀槽中的

33、液位，不合适的要及时调整。要及时调整。 3 3）小花篮和承载框任何时候不能放在地上小花篮和承载框任何时候不能放在地上。 4 4）严格控制标准检查绒面质量，绒面不合格的硅片要）严格控制标准检查绒面质量，绒面不合格的硅片要按照检验卡片和工序控制点操作，按照规定的程序进行处置。按照检验卡片和工序控制点操作，按照规定的程序进行处置。 5 5）硅片在制绒槽时，绝不能拿出硅片检查绒面情况）硅片在制绒槽时，绝不能拿出硅片检查绒面情况，要进入漂洗槽后再查看绒面要进入漂洗槽后再查看绒面情况。情况。 6 6）操作化学药品时，）操作化学药品时，一定要一定要带好防护手套带好防护手套。 7 7）制绒设备的窗户在不必要时

34、不要打开）制绒设备的窗户在不必要时不要打开，机器设备在机器设备在运行时，不得把头、手伸进机器内运行时，不得把头、手伸进机器内，以防造成伤害事故。，以防造成伤害事故。 8 8）制绒机卫生保养时，要防止电线浸水短路，擦洗槽）制绒机卫生保养时，要防止电线浸水短路，擦洗槽盖时要防止制溶液的污染盖时要防止制溶液的污染 各原料在制绒中的规律各原料在制绒中的规律55g/l15g/l5g/l硅酸钠含量影响：硅酸钠含量影响： 增加溶液的粘稠度，调节反应速度；只要判定它的含量增加溶液的粘稠度，调节反应速度；只要判定它的含量是否过量即可。实验用浓盐酸滴定，若滴定一段时间后出现是否过量即可。实验用浓盐酸滴定，若滴定一

35、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。胶状固体且随滴定的进行变多，说明硅酸钠过量。30vol%无无IPA3vol%时间影响：时间影响： 制绒包括金字塔的行核及长大过程，因此制绒时间制绒包括金字塔的行核及长大过程，因此制绒时间对绒面的形貌及硅片腐蚀量均有重要影响。对绒面的形貌及硅片腐蚀量均有重要影响。30min10min1min5min搅拌及鼓泡：搅拌及鼓泡： 搅拌及鼓泡有利于提高溶液均匀度，制绒过程中附加搅搅拌及鼓泡有利于提高溶液均匀度，制绒过程中附加搅拌及鼓泡，硅片表面的

36、气泡能得到很好的脱附，制绒后的拌及鼓泡，硅片表面的气泡能得到很好的脱附，制绒后的硅片表面显微结构表现为绒面连续，金字塔大小均匀。硅片表面显微结构表现为绒面连续，金字塔大小均匀。 但搅拌及鼓泡会略加剧溶液的挥发，制绒过程硅片的腐但搅拌及鼓泡会略加剧溶液的挥发，制绒过程硅片的腐蚀速率也略为加快。蚀速率也略为加快。 正确的设定：无篮循环，有篮鼓泡正确的设定：无篮循环，有篮鼓泡HCl的作用：的作用： 中和残留在硅片表面残余碱液；去除在硅片切割时表面中和残留在硅片表面残余碱液；去除在硅片切割时表面引入的金属杂质。引入的金属杂质。HF的作用：的作用： 去硅片表面二氧化硅层；与硅片表面硅悬挂键形成去硅片表面

37、二氧化硅层；与硅片表面硅悬挂键形成Si-H钝化键。钝化键。各向同性酸腐蚀各向同性酸腐蚀 对于由不同晶粒构成的铸造多晶硅片，由于硅片表对于由不同晶粒构成的铸造多晶硅片，由于硅片表面具有不同的晶向，择优腐蚀的碱性溶液显然不再适用。研面具有不同的晶向，择优腐蚀的碱性溶液显然不再适用。研究人员提出利用非择优腐蚀的酸性腐蚀剂，在铸造多晶硅表究人员提出利用非择优腐蚀的酸性腐蚀剂，在铸造多晶硅表面制造类似的绒面结构，增加对光的吸收。到目前为止，人面制造类似的绒面结构，增加对光的吸收。到目前为止，人们研究最多的是们研究最多的是HFHF和和HNOHNO3 3的混合液。的混合液。分析分析 经过腐蚀，在多晶硅片的表

38、面形成大小不等的经过腐蚀，在多晶硅片的表面形成大小不等的腐蚀坑腐蚀坑，从而使太阳光的光程增加，降低表面反射率，增加对光的吸从而使太阳光的光程增加，降低表面反射率，增加对光的吸收。收。 酸腐蚀的化学式很简单，但是球面绒面形成的机理酸腐蚀的化学式很简单，但是球面绒面形成的机理仍然没有解决。部分研究者认为，在硅与硝酸的反应中，除仍然没有解决。部分研究者认为，在硅与硝酸的反应中，除生成生成SiOSiO2 2外，还生成外，还生成NONO气体，在硅片表面形成气泡，这是导气体，在硅片表面形成气泡，这是导致硅片表面产生球形腐蚀坑的主要原因。致硅片表面产生球形腐蚀坑的主要原因。 在实际工艺中，在实际工艺中，HF

39、HF和和HNOHNO的的3 3比例、添加剂、温度和时比例、添加剂、温度和时间等因素，都对绒面结构产生影响。间等因素，都对绒面结构产生影响。 1 1准备工作准备工作 1 1）穿戴好工作衣帽、防护口罩和干净的橡胶手套；）穿戴好工作衣帽、防护口罩和干净的橡胶手套； 2 2）操作员打开包装，查看规格、电阻率、厚度、）操作员打开包装，查看规格、电阻率、厚度、单多晶、厂家、编号是否符合要求；单多晶、厂家、编号是否符合要求； 3 3）操作员检查硅片是否有崩边、裂纹、针孔、缺）操作员检查硅片是否有崩边、裂纹、针孔、缺角、油污、划痕、凹痕；如来料有问题，需及时报角、油污、划痕、凹痕；如来料有问题，需及时报告品管

40、员；对原硅裂片，放片员需用胶带粘好，统告品管员；对原硅裂片，放片员需用胶带粘好，统一交还给车间小仓库管理员。一交还给车间小仓库管理员。多晶硅生产多晶硅生产 2 2开机开机 1 1）操作员打开工艺排风，打开压缩空气阀门，打开设）操作员打开工艺排风，打开压缩空气阀门，打开设备进水总阀；备进水总阀； 2 2）操作员启动设备，打开电源开关按钮，检查设备是）操作员启动设备，打开电源开关按钮，检查设备是否正常运转，检查导轮上是否有碎片。否正常运转，检查导轮上是否有碎片。清洗制绒设备清洗制绒设备清洗制绒槽清洗制绒槽3供液供液供液间供液间 4 4换液换液 1 1）工序长将设备）工序长将设备“自动自动”转换为转

41、换为“手动手动”，点击点击“废液排放废液排放”； 2 2）观察）观察PCPC柜电脑画面，工作槽内液体排完后柜电脑画面，工作槽内液体排完后会自动停止；会自动停止； 3 3）工序长再点击）工序长再点击“槽体清洗槽体清洗”，清洗结束后，清洗结束后会自动停止；会自动停止； 4 4）再点击）再点击“废液排放废液排放”，排放槽内液体；，排放槽内液体； 5 5）最后将槽体内碎片和残留化学品清理干净。）最后将槽体内碎片和残留化学品清理干净。 5 5、生产、生产 1 1）放片）放片 放片放片员从硅片盒中一次性拿起一叠硅片（最多不能员从硅片盒中一次性拿起一叠硅片（最多不能超过超过100100片），用右手将硅片旋开

42、；片），用右手将硅片旋开； 捏住硅片的捏住硅片的中间中间（不能拿硅片的角，容易产生碎片）（不能拿硅片的角，容易产生碎片）一片一片放到轨道上面一片一片放到轨道上面 轨道共轨道共5 5道，每一道前后道，每一道前后2 2片硅片的距离应大于片硅片的距离应大于5cm5cm 2 2）工序长每隔）工序长每隔10001000片抽测片抽测5 5片减重情况，并将相关片减重情况，并将相关数据记录在数据记录在“一次清洗减薄量记录表一次清洗减薄量记录表”中，控制在中，控制在0.40.40.5g0.5g之间，确定绒面质量合格后，硅片方可之间，确定绒面质量合格后，硅片方可流入下道工序；流入下道工序； 3 3）对绒面质量合格

43、的硅片，收片员详细填写）对绒面质量合格的硅片，收片员详细填写“工工艺流程卡艺流程卡”，并装在小花篮内（每，并装在小花篮内（每200200片为一批，片为一批，每个小花篮装每个小花篮装2525片硅片），每一批硅片有一张流程片硅片），每一批硅片有一张流程卡，流入到扩散工序；卡，流入到扩散工序； 4 4）操作员在设备自动运行过程中，不能离开，需）操作员在设备自动运行过程中，不能离开，需时刻监视设备运行情况；时刻监视设备运行情况；生产生产 5 5）收片收片 收片员在小花篮收片员在小花篮下垫海绵垫片，双手轻轻下垫海绵垫片，双手轻轻拿硅片两端，将硅片轻轻拿硅片两端，将硅片轻轻插入小花篮，如图所示。插入小花篮

44、，如图所示。发现有硅片发亮、未吹干、发现有硅片发亮、未吹干、药液残留等异常现象，及药液残留等异常现象，及时报告工序长、品管员、时报告工序长、品管员、工艺员，共同解决。工艺员，共同解决。v6）对制绒不良的硅片需进行隔离，并报告给工）对制绒不良的硅片需进行隔离，并报告给工序长和品管员，集中在统一的时间返工；序长和品管员，集中在统一的时间返工；v7）工序长在每个班在交班前，及时更换槽的纯）工序长在每个班在交班前，及时更换槽的纯水、碱液、酸液，并对此次换液进行相应的记水、碱液、酸液，并对此次换液进行相应的记录；录；v 8）自检）自检v 在制绒完成后，工序长和收片员需进行自检，在制绒完成后，工序长和收片

45、员需进行自检，符合工艺、质量要求才能流入下道工序；符合工艺、质量要求才能流入下道工序；v 自检标准：外观均匀、无明显滚轮印、指纹印、自检标准：外观均匀、无明显滚轮印、指纹印、污渍、无药液水珠残留、无明显发白、发亮的为制污渍、无药液水珠残留、无明显发白、发亮的为制绒合格硅片，可以正常往下流；绒合格硅片，可以正常往下流；v 不合格制绒硅片需进行隔离，达到工艺质量要不合格制绒硅片需进行隔离，达到工艺质量要求方能流入下道工序。求方能流入下道工序。任务四任务四 制绒不良片案例分析制绒不良片案例分析 制绒过程中出现的不良情况，主要有制绒过程中出现的不良情况，主要有表面污染、表表面污染、表面发白、表面发亮、腐蚀不均、无绒面面发白、表面发亮、腐蚀不均、无绒面等情况。等情况。表面污染表面污染 a a图中出现的是硅片表图中出现的是硅片表面有指纹残留；出现的原面有指纹残留；出现的原因是，在包装时人为的接因是，在包装时人为的接触硅片；触硅片； 解决的措施：添加解决的措施：添加IPAIPA，NaNa2 2SiOSiO3 3, , 可以起到一定效可以起到一定效果，但是不能杜绝，