多晶硅清洗工艺

1、多晶硅清洗工艺第1页，共28页，2022年，5月20日，14点5分，星期二摘要1 概述2 一次清洗（扩散前清洗）3二次清洗（去磷硅玻璃清洗）4 各溶液的浓度检测5 安全注意事项第2页，共28页，2022年，5月20日，14点5分，星期二1 太阳能电池片生产工艺流程：分选测试PECVD一次清洗二次清洗烧结印刷电极刻蚀检验入库扩散概述第3页，共28页，2022年，5月20日，14点5分，星期二一次清洗2.1一次清洗的目的：a.清除硅片表面的油类分子及金属杂质。b.去除切片时在硅片表面产生的损伤层。硅片机械损伤层（10微米）图2 多晶硅表面损伤层去除第4页，共28页，2022年，5月20日，14点5

2、分，星期二c 形成孔状绒面图3a 单晶硅片表面的 金字塔状绒面图3b 多晶硅片表面的 孔状绒面第5页，共28页，2022年，5月20日，14点5分，星期二图3b 多晶硅片表面的孔状绒面第6页，共28页，2022年，5月20日，14点5分，星期二制备绒面的目的及机理： 减少光的反射率，提高短路电流（Isc），最终提高电池的光电转换效率。 解释机理： 当光入射到一定角度的斜面或粗糙的表面，光会反射到另一角度的斜面，形成二次或者多次吸收，从而增加吸收率。一次清洗图5 绒面减少反射的机理第7页，共28页，2022年，5月20日，14点5分，星期二2.2 一次清洗设备一次清洗第8页，共28页，2022年

3、，5月20日，14点5分，星期二一次清洗设备的主要组成： 清洗主体、传送滚轮、抽风系统、冷却系统和PLC电控及操作系统。 设备所需动力及其他： 电源：380/220V，60Hz 控制电压：24V 直流电源 额定电流：29 A 冷却功率：10KW DI水：压力4 bar 工水：压力3 bar 压缩空气：压力4-6kg/cm2，流量50m3/h。 环境要求：空气温度5-40，相对湿度：80%。满足的工艺节拍要求： 正常速度（0.8m/min)且标准间距(15mm)：1400片/小时。一次清洗第9页，共28页，2022年，5月20日，14点5分，星期二第10页，共28页，2022年，5月20日，14

4、点5分，星期二第11页，共28页，2022年，5月20日，14点5分，星期二第12页，共28页，2022年，5月20日，14点5分，星期二硅片检验上料input下料output检验刻蚀槽etch bath一次清洗2.3一次清洗工艺流程：图8 一次清洗工艺流程 干燥1： dry 1漂洗槽1rinse 1碱洗槽alkaline bath漂洗2rinse 2 酸洗槽acidic bath 漂洗槽3 rinse 3 干燥2dry 2 第13页，共28页，2022年，5月20日，14点5分，星期二一次清洗2.4一次清洗各槽位腐蚀原理刻蚀槽：HF-HNO3溶液，去除表面油污、切割损伤层以及制 备绒面；反应

5、如下： Si+2HNO3+6HF = H2SiF6+2HNO2+2H2O 3Si+4HNO3+18HF = 3H2SiF6+4NO+8H2O 3Si+2HNO3+18HF = 3H2SiF6+2NO+4H2O+3H2 5Si+6HNO3+30HF =5H2SiF6+2NO2+4NO+10H2O+3H2 第14页，共28页，2022年，5月20日，14点5分，星期二碱洗槽：KOH溶液，主要中和残留在硅片表面的酸，也可能 发生下列化学反应：一次清洗Si+2KOH+H2O =K2SiO3+2H2酸洗槽：HF去除硅片在清洗过程中形成的很薄的SiO2层，反 应如下： SiO2+6HF = H2SiF6+

6、2H2O HCl去除硅表面金属杂质，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。第15页，共28页，2022年，5月20日，14点5分，星期二二次清洗3.1 二次清洗的目的： 在形成PN结的扩散过程中，在硅片表面生长了一层一定厚度的磷硅玻璃，磷硅玻璃不导电，为了形成良好的欧姆接触，减少光的反射，在沉积减反射膜之前，必须把磷硅玻璃腐蚀掉。第16页，共28页，2022年，5月20日，14点5分，星期二3.2 二次清洗设备 二次清洗设备与一次清洗基本相同，都是由德国RENA公司研制生产。二次清洗第1

7、7页，共28页，2022年，5月20日，14点5分，星期二二次清洗设备的主要组成： 清洗主体、传送滚轮、抽风系统、冷却系统和PLC电控及操作系统。 设备所需动力及其他： 电源：230/400V，50Hz 控制电压：24V 直流电源 额定电流：28 A 冷却功率：2KW DI水：压力4 bar 工水：压力3 bar 压缩空气：压力6 bar，流量20m3/hr。 环境要求：空气温度5-40，相对湿度：80%。满足的工艺节拍要求： 正常速度（1m/min)且标准间距（15mm)：2600片/小时。二次清洗第18页，共28页，2022年，5月20日，14点5分，星期二二次清洗3.3二次清洗的工艺流程

8、：二次清洗二次清洗第19页，共28页，2022年，5月20日，14点5分，星期二二次清洗3.4二次清洗腐蚀原理：刻蚀槽：扩散中磷硅玻璃的形成： 4 POCl3 + 3 O2 = 2 P2O5 + 6 Cl2在较高的温度的时候， P2O5作为磷源与Si发生了如下反应： 2 P2O5 +5 Si = 5 SiO2 + 4 P所以去磷硅玻璃清洗实质上就是去除硅片表面的SiO2。第20页，共28页，2022年，5月20日，14点5分，星期二 在二次清洗过程中，HF对二氧化硅的腐蚀发生如下反应： SiO2+6HF = H2SiF6+2H2O HNO3主要是用来刻蚀硅片边缘处的P-N结的，相当于等离子刻蚀

9、。 溶液中加入H2SO4的目的是增大溶液的黏度，使溶液与硅片更好的接触。 二次清洗第21页，共28页，2022年，5月20日，14点5分，星期二4 各溶液的浓度检测4.1 检测设备 生产过程中使用的各种溶液的浓度，是根据酸碱滴定原理自动进行检测的。我们使用的检测设备，是由德国生产的Metrohm检测仪。它可以根据我们的需要，对各种溶液进行实时监控。 溶液浓度检测第22页，共28页，2022年，5月20日，14点5分，星期二4.2 HF浓度的检测：NaOH + HF = NaF + H2O 40 ： 20 M NaOHV NaOH ： M HFV HF其中M NaOH = 80克/升，V HF

10、= 10 毫升，V NaOH通过测量可知，则未知的氢氟酸溶液浓度M HF可以由计算得到。 M HF = 50 M NaOH VNaOH溶液浓度检测第23页，共28页，2022年，5月20日，14点5分，星期二4.3 KOH浓度的检测：KOH + HCl = NaCl + H2O 40 ： 36.5 M KOHV KOH ： M HClV HCl其中M HCl已知，V KOH=10毫升，V HCl通过测量可知，则未知的氢氧化钠溶液浓度M KOH可以由计算得到。 M KOH=0.011M HClV HCl（克/升）溶液浓度检测第24页，共28页，2022年，5月20日，14点5分，星期二4.4 H

11、Cl浓度的检测： NaOH + HCl = NaCl + H2O 40 ： 36.5 M NaOH V NaOH ： M HClV HCl其中M NaOH已知为80克/升，V HCl=10毫升， V NaOH通过测量可知，则未知的盐酸溶液浓度M HCl可以由计算得到。 M HCl = 91.25M NaOH V NaOH溶液浓度检测第25页，共28页，2022年，5月20日，14点5分，星期二4.5 各种溶液的浓度要求一次清洗： KOH：正常30g/L；允许范围：2550g/L HF: 正常50g/L；允许范围：4060g/L HCl: 正常100g/L；允许范围：80120g/L二次清洗： KOH：正常范围：3050g/L HF：正常范围：4060g/L 溶液浓度检测第26页，共28页，2022年，5月20日，14点5分，星期二安全注意事项 HNO3、HF、KOH、HCl、都是强腐蚀性的化学药品，其溶液、蒸汽会伤害到人的皮肤、眼睛、呼吸道，所以操作人员要按照规定穿戴防护服、防护面具、防护眼镜、长袖胶皮手套。一旦有化学试剂伤害了员工的身体，马上用纯水冲