多晶硅清洗工艺

多晶硅清洗工艺第一页，共二十八页，编辑于2023年，星期日摘要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安全注意事项第二页，共二十八页，编辑于2023年，星期日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三页，共二十八页，编辑于2023年，星期日一次清洗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四页，共二十八页，编辑于2023年，星期日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五页，共二十八页，编辑于2023年，星期日图3b多晶硅片表面的孔状绒面第六页，共二十八页，编辑于2023年，星期日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七页，共二十八页，编辑于2023年，星期日2.2一次清洗设备一次清洗第八页，共二十八页，编辑于2023年，星期日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：29A

冷却功率：10KWDI水：压力4bar

工水：压力3bar

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。一次清洗第九页，共二十八页，编辑于2023年，星期日第十页，共二十八页，编辑于2023年，星期日第十一页，共二十八页，编辑于2023年，星期日第十二页，共二十八页，编辑于2023年，星期日硅片检验上料input下料output检验刻蚀槽etchbath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：

dry1漂洗槽1rinse1碱洗槽alkalinebath漂洗2rinse2

酸洗槽acidicbath漂洗槽3rinse3干燥2dry2

第十三页，共二十八页，编辑于2023年，星期日一次清洗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；反应如下：

Si+2HNO3+6HF=H2[SiF6]+2HNO2+2H2O

3Si+4HNO3+18HF=3H2[SiF6]+4NO+8H2O3Si+2HNO3+18HF=3H2[SiF6]+2NO+4H2O+3H2

5Si+6HNO3+30HF=5H2[SiF6]+2NO2+4NO+10H2O+3H2

第十四页，共二十八页，编辑于2023年，星期日碱洗槽：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=H2[SiF6]+2H2OHCl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Pt2+、Au3+、Ag+、

Cu+、Cd2+、Hg2+等金属离子形成可溶于水的络合物。第十五页，共二十八页，编辑于2023年，星期日二次清洗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。第十六页，共二十八页，编辑于2023年，星期日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。二次清洗第十七页，共二十八页，编辑于2023年，星期日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：28A

冷却功率：2KWDI水：压力4bar

工水：压力3bar

压缩空气：压力6bar，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。二次清洗第十八页，共二十八页，编辑于2023年，星期日二次清洗3.3二次清洗的工艺流程：二次清洗二次清洗第十九页，共二十八页，编辑于2023年，星期日二次清洗3.4二次清洗腐蚀原理：刻蚀槽：扩散中磷硅玻璃的形成：

4POCl3

+3O2=2P2O5+6Cl2在较高的温度的时候，P2O5作为磷源与Si发生了如下反应：

2P2O5+5Si=5SiO2+4P所以去磷硅玻璃清洗实质上就是去除硅片表面的SiO2。第二十页，共二十八页，编辑于2023年，星期日

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=H2[SiF6]+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。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。

二次清洗第二十一页，共二十八页，编辑于2023年，星期日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。

溶液浓度检测第二十二页，共二十八页，编辑于2023年，星期日4.2HF浓度的检测：NaOH+HF=NaF+H2O40：20MNaOH×VNaOH：MHF×VHF其中MNaOH=80克/升，VHF=10毫升，VNaOH通过测量可知，则未知的氢氟酸溶液浓度MHF可以由计算得到。

MHF=50×MNaOH×VNaOH溶液浓度检测第二十三页，共二十八页，编辑于2023年，星期日4.3KOH浓度的检测：KOH+HCl=NaCl+H2O40：36.5MKOH×VKOH

：MHCl×VHCl其中MHCl已知，VKOH=10毫升，VHCl通过测量可知，则未知的氢氧化钠溶液浓度MKOH可以由计算得到。

MKOH=0.011×MHCl×VHCl（克/升）溶液浓度检测第二十四页，共二十八页，编辑于2023年，星期日4.4HCl浓度的检测：NaOH+HCl=NaCl+H2O40：36.5MNaOH×VNaOH

：MHCl×VHCl其中MNaOH已知为80克/升，VHCl=10毫升，VNaOH通过测量可知，则未知的盐酸溶液浓度MHCl可以由计算得到。

M

HCl

=91.25×MNaOH×V

NaOH溶液浓度检测第二十五页，共二十八页，编辑于2023年，星期日4.5各种溶液的浓度要求一次清洗：

KOH：正常30g/L；允许范围：25~50g/LHF:正常50g/L；允许范围：40~60g/LHCl:正常100g/L；允许范围：80~120g/L二次清洗：

KOH：正常范围：30~50g/LHF：正常范围：40~60g/L

溶液浓度检测第二十六页，共二十八页，编辑于2023年，星期日安全注意事项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、