单晶制绒

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。,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1.54%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，少数已开始长大。我们称绒面形成初期的这种变化为金字塔“成核”。10分钟后，金字塔密布的绒面已经形成，只是大小不均匀，反射率也降到了比较低的水平。随着时间的延长，金字塔向外扩张兼并，体积逐渐膨胀，尺寸趋于均等。,时间的影响,1min,5min,10min,30min,四、绒面质量的检测,检验工器具,电子称,显微镜,肉眼,积分反射仪,四、绒面质量的检测,检验标准,电子称,肉眼,表面呈深灰色，颜色均匀，无白斑和亮斑，表面没有手指印和划痕 。,抽检的硅片刻蚀减重量为0.60.7g。,积分反射仪,显微镜,金字塔大小均匀，布满硅片表面，尺寸在3-5m。,反射率为10%-20%。,五 安全注意事项,化学品介绍,氢氧化钠：,1、健康危害 在工业上，氢氧化钠通常称为烧碱，或叫火碱、苛性钠。这是因为较浓的氢氧化钠溶液溅到皮肤上，会腐蚀表皮，造成烧伤。它对蛋白质有溶解作用，有强烈刺激性和腐蚀性（由于其对蛋白质有溶解作用，与酸烧伤相比，碱烧伤更不容易愈合）。粉尘刺激眼和呼吸道，腐蚀鼻中隔；溅到皮肤上，尤其是溅到粘膜，可产生软痂，并能渗入深层组制，灼伤后留有瘢痕；溅入眼内，不仅损伤角膜，而且可使眼睛深部组制损伤，严重者可致失明；误服可造成消化道灼伤，绞痛、粘膜糜烂、呕吐血性胃内容物、血性腹泻，有时发生声哑、吞咽困难、休克、消化道穿孔，后期可发生胃肠道狭窄。由于强碱性，对水体可造成污染，对植物和水生生物应予以注意。 2、急救措施 碱液触及皮肤，可用510%硫酸镁溶液清洗；如溅入眼睛里，应立即用大量硼酸水溶液清洗；少量误食时立即用食醋、35%醋酸或5%稀盐酸、大量橘汁或柠檬汁等中和，给饮蛋清、牛奶或植物油并迅速就医，禁忌催吐和洗胃。,五 安全注意事项,1、理化性质 氢氟酸是氟化氢气体的水溶液，为无色透明至淡黄色冒烟液体。有刺激性气味。分子式 HF-H2O，相对密度 1.151.18，沸点 112.2（按重量百分比计为38.2%）。市售通常浓度：约49%，是弱酸。2、侵入途径 可经皮肤吸收，氢氟酸酸雾经呼吸道吸入。3、毒理学简介 对皮肤有强烈刺激性和腐蚀性。氢氟酸中的氢离子对人体组制有脱水和腐蚀作用，而氟是最活泼的非金属元素之一。皮肤与氢氟酸接触后，氟离子不断解离而渗透到深层组制，溶解细胞膜，造成表皮、真皮、皮下组制乃至肌层液化坏死，氟离子可与骨骼中的钙结合，使骨质疏松，导致大量的钙质流失。氟离子还可干扰烯醇化酶的活性使皮肤细胞摄氧能力受到抑制。估计人摄入1.5g 氢氟酸可致立即死亡。吸入高浓度的氢氟酸酸雾，引起支气管炎和出血性肺水肿。氢氟酸也可经皮肤吸收而引起严重中毒。4、急救措施 皮肤接触后立即用大量流水作长时间彻底冲洗，尽快地稀释和冲去氢氟酸。这是最有效的措施，治疗的关键。氢氟酸灼伤后的中和方法不少，总的原则是使用一些可溶性钙、镁盐类制剂，使其与氟离子结合形成不溶性氟化钙或氟化镁，从而使氟离子灭活。现场应用石灰水浸泡或湿敷易于推广。氢氟酸灼伤治疗液（5%氯化钙20ml、2%利多卡因20ml、地塞米松5mg）浸泡或湿敷。氢氟酸溅入眼内，立即分开眼睑，用大量清水连续冲洗15 分钟左右，同时送眼科诊治。,HF酸,五 安全注意事项,盐酸1、健康危害 接触其蒸气或喷雾，可引起急性中毒，出现眼结膜炎，鼻及口腔粘膜有烧灼感。眼、皮肤接触可致灼伤。2、急救措施 如果触及皮肤，请出去被污染衣物等，并立刻用大量温水冲洗15 分钟以上，立即就医。,异丙醇（IPA） 1、健康危害 接触高浓度蒸气出现头痛、倦睡、共济失调以及眼、鼻、喉刺激症状。口服可致恶心、呕吐、腹痛、腹泻、倦睡、昏迷甚至死亡。长期皮肤接触可致皮肤干燥、皲裂。本品易燃，具刺激性。 2、急救措施 皮肤接触： 脱去污染的衣着，用肥皂水和清水