一次清洗简介ppt课件

1、P 1中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD一次清洗工艺简介东莞南玻光伏科技技术部 许欣翔2019年10月13日P 2中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD一次清洗目录1 引言2 原理概述2.1 清洗2.2 去机械损伤层2.3 制绒3 工艺相关3.1 单晶工艺3.2 多晶工艺4 本卷须知及平安相关P 3中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD1 引言分分选测试选测试PECVD一次清洗一次清洗二次清洗二次清洗烧结烧结印刷印刷电电极极周周边边刻刻蚀蚀检验检验

2、入入库库分散分散P 4中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD1 引言一次清洗工序包括了三个过程，分别是硅片的清洗、去除机械损伤层和制备绒面。清洗浸透在整个工序的多个环节，去除机械损伤、制绒的过程也是对硅片的清洗过程。一次清洗清洗去损伤制绒P 5中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD2.1.1 硅片主要污染源分类有机物污染油脂食用油、人体分泌的油脂等矿物油光滑油、泵油、凡士林、蜡等无机物污染金属及其氧化物灰尘、微小颗粒 P 6中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO

3、.,LTD2.1.2 污染的危害有机物残留在硅片外表，影响制绒的出绒率，容易产生白斑等，导致电池片外观不良。硅片外表假设有金属杂质，分散时会进入硅片内部，使少子寿命下降，还会导致漏电流添加。去损伤层和制绒都运用氢氧化钠溶液，引入了钠离子。钠离子假设残留在硅片外表，能够会构成反型层，严重影响电池性能。P 7中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD2.1.3 污染物的处置方法对于较大的颗粒和可溶污染物，可以经过冲洗将其去除。对于有机物，可以经过有机溶剂如IPA或者清洗剂将其洗去；或者利用碱洗将其减少。对于不溶于水的污染物，需求经过化学方法，将其转变成溶

4、于水的化合物或者络合物，再用大量纯水清洗将其去除。P 8中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD2.1.4 去除污染物的主要手段电池消费中去除污染物的主要手段超声波清洗去除灰尘、有机物污染。氢氧化钠、硅酸钠可去有某些机物。油脂皂化；矿物油乳化。盐酸减少Na+沾污去除金属杂质，如镁、锌、铝、铁等去除氧化物杂质，如碱性氧化物、氢氧化物、两性氧化物去除碳酸盐杂质络协作用去除难溶的金属离子，如Au3+、Pt2+、Ag+、Cu+P 9中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD2.2.1 去机械损伤层的必要性普通的硅

5、片经过切割，外表构成机械损伤层。损伤层由多晶层、裂纹层、过渡层、弹性应变层组成。制造电池之前，假设不将损伤层完全去除，在硅外表会留下大量的复合中心，降低电池的短路电流和开路电压。损伤层的厚度取决于切割的设备和切割工艺，不同片源的损伤层厚度普通不同，不可一概而论 。 损伤层模型表示图 有损伤层的硅片外表形貌图 P 10中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD2.2.2 硅及其氧化物的湿化学腐蚀 在普通的水溶液中，硅外表因生成了不溶性的氧化物而呈惰性；而只需在碱溶液和氢氟酸溶液中，硅的氧化物是可溶的。普通用氢氟酸腐蚀硅片，还需求参与氧化剂，如硝酸、铬酸

6、。 SiO2+2OH- = 2SiO32- + H2O Si + 2OH- + H2O = SiO32- + 2H2 SiO2 + 6HF = H2SiF62 + 2H2O3Si + 18HF + 4HNO3 = 3H2SiF2 + 8H2O + 4NOP 11中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD2.2.3 去损伤层的湿化学腐蚀方法 碱腐蚀：NaOH溶液，浓度10%20%，温度60C 90C 酸腐蚀：HF-HNO3溶液，浓度范围广，室温或者更低 单晶硅浓碱腐蚀SEM图像 多晶硅浓碱腐蚀显微镜图像 P 12中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份

7、有限公司CSG HOLDING CO.,LTD2.3.1 制绒的必要性 硅片的外表可以近似看作平面，光照到硅片外表，30%的能量由于反射损失掉。经过化学腐蚀等方法，可以在硅片外表构成一定形貌，即制造绒面，减少光线反射损失。以单晶为例：平坦的硅外表平坦的硅外表织构化硅外表通常反射率为30%反射率可降至13%P 13中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD2.3.1 制绒的必要性未经任何处置的硅片与单晶绒面硅片反射率比较曲线制绒前制绒后P 14中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD2.3.2 制绒的化学腐

8、蚀方法 化学腐蚀方法制造绒面，参与反响的化学试剂与去损伤层一样，只是在浓度、温度和添加剂上有所改动。单晶硅片低浓度碱腐蚀仅适用于100面单晶硅片酸腐蚀恣意面的单晶硅片多晶硅片酸腐蚀P 15中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD3.1.1 单晶碱制绒机理 根据反响的动力学模型，反响速率由外表晶格构造决议。不同晶面的晶格构造的差别产生了不同的外表键密度、电子密度和外表自在能等差别，这些参数又决议着硅原子的溶解速率。一切的腐蚀机理都涉及到了对次外表Si-Si键的侵蚀，这一反响的速率是由外表硅原子的键合条件决议的。111面只需一个Si-OH键而100面有

9、两个。111和100面的外表晶格构造可以简单地用以下图表示。由于OH-具有较大的电负性，100面的原子与底下硅原子的背键比111面的弱。因此，100面上的硅原子比111面的硅原子有着更快的腐蚀速率。P 16中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD3.1.1 单晶碱制绒机理 碱对硅片外表的腐蚀，由于111面的腐蚀速率最慢，最终的腐蚀面都将趋于111面。P 17中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD3.1.1 单晶碱制绒机理 对100面的硅片腐蚀，由于对称性腐蚀得到的一切111面都与底面即100面呈54.

10、7的角，腐蚀形貌为正四棱锥型。P 18中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD3.1.2 绒面构成过程金字塔的构成首先从某些点开场，逐渐长大，布满整个硅片外表。假设腐蚀时间过长，金字塔顶开场崩塌，绒面质量下降。P 19中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD3.1.3 单晶绒面显微镜暗场照片P 20中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD3.1.4 单晶制绒化学试剂氢氧化钠、异丙醇、硅酸钠氢氧化钠、异丙醇、硅酸钠氢氧化钠氢氧化钠主要反响物。主要反响物。异丙醇

11、异丙醇降低溶液的外表张力，有助于减少氢气泡在硅片外降低溶液的外表张力，有助于减少氢气泡在硅片外表的附着。表的附着。硅酸钠硅酸钠对对OH-腐蚀硅片有妨碍作用，从而添加金字塔构呵腐蚀硅片有妨碍作用，从而添加金字塔构呵斥核的起始点，使得绒面覆盖率更高、更均匀。硅斥核的起始点，使得绒面覆盖率更高、更均匀。硅酸钠是反响的主要产物，也会水解产生氢氧化钠，酸钠是反响的主要产物，也会水解产生氢氧化钠，在初配溶液参与硅酸钠可提高溶液的稳定性。在初配溶液参与硅酸钠可提高溶液的稳定性。P 21中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD3.1.5 单晶一次清洗工艺流程 去损

12、伤层制绒盐酸处置氢氟酸处置甩干清洗机甩干机 预清洗超声波清洗机P 22中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD3.1.6 单晶一次清洗设备工位引见槽位工序名称功能处理液时间（sec）温度（ C）1去损伤层去除机械损伤氢氧化钠60802热水漂洗去离子水30603制绒制作绒面氢氧化钠硅酸钠异丙醇12002000824制绒5制绒6制绒7热水漂洗去离子水360室温89漂洗去离子水360室温10盐酸清洗去金属离子盐酸360室温11漂洗去离子水360室温12氢氟酸清洗去氧化层，硅酸钠氢氟酸360室温13纯水稀释去离子水120室温14纯水稀释去离子水120室温1

13、5喷淋去离子水180室温16漂洗去离子水360室温17预脱水去离子水6060P 23中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD 3.1.7 单晶一次清洗流程表示图去损伤热水漂洗制绒热水漂洗漂洗盐酸清洗漂洗氢氟酸清洗稀释喷淋预脱水稀释漂洗下料上料花篮P 24中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD3.1.8 单晶一次清洗操作流程上料控制、补液检片，插片下料甩干传送P 25中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD3.1.8 单晶一次清洗检测与不合格处置n腐蚀深度检

14、测腐蚀深度检测腐蚀深度是判别机械损伤层能否被去除腐蚀深度是判别机械损伤层能否被去除的规范。我们以为平均腐蚀深度应该超越的规范。我们以为平均腐蚀深度应该超越5微米单面才干将损伤层去除。丈量腐蚀微米单面才干将损伤层去除。丈量腐蚀深度采取称重的方法，即称量腐蚀前后的分深度采取称重的方法，即称量腐蚀前后的分量变化，再根据硅片面积与密度计算平均腐量变化，再根据硅片面积与密度计算平均腐蚀深度。蚀深度。对于腐蚀缺乏的硅片，需求重新制绒，对于腐蚀缺乏的硅片，需求重新制绒，确保机械损伤层被去除。确保机械损伤层被去除。P 26中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD3

15、.1.8 单晶一次清洗检测与不合格处置n清洗效果检测清洗效果检测丈量最后一槽漂洗废水电阻率。漂洗废丈量最后一槽漂洗废水电阻率。漂洗废水电阻率可以反映漂洗废水中导电离子数量，水电阻率可以反映漂洗废水中导电离子数量，电阻率越高，阐明导电离子数量越少，硅片电阻率越高，阐明导电离子数量越少，硅片越干净。当然，并不是一切导电离子都对电越干净。当然，并不是一切导电离子都对电池性能有负面影响，如氯离子、氢离子。池性能有负面影响，如氯离子、氢离子。丈量清洗后硅片少子寿命。假设少子寿丈量清洗后硅片少子寿命。假设少子寿命偏低，阐明硅片外表复合大，硅片外表不命偏低，阐明硅片外表复合大，硅片外表不够干净。少子寿命高，

16、未必阐明硅片外表一够干净。少子寿命高，未必阐明硅片外表一定干净，也能够是由于短暂的钝化效应呵斥定干净，也能够是由于短暂的钝化效应呵斥的。的。对于一次清洗后少子寿命不合格的硅片，对于一次清洗后少子寿命不合格的硅片，应该重新酸洗，去除金属离子，不需求重新应该重新酸洗，去除金属离子，不需求重新制绒。制绒。P 27中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD3.1.8 单晶一次清洗检测与不合格处置n外观检测外观检测经过制绒后的硅片，我们希望它的颜色经过制绒后的硅片，我们希望它的颜色尽能够深且均匀；在显微镜下察看，金字塔尽能够深且均匀；在显微镜下察看，金字塔密集

17、、细小、均匀。密集、细小、均匀。假设硅片发白、发亮，视为不合格片，假设硅片发白、发亮，视为不合格片，根据硅片剩余厚度判别能否可以返工。对于根据硅片剩余厚度判别能否可以返工。对于厚度仍在厚度仍在165微米以上的硅片，可以重新制微米以上的硅片，可以重新制绒；厚度不到绒；厚度不到165微米的片子，不建议返工，微米的片子，不建议返工，以免影响后续工序。以免影响后续工序。P 28中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD3.1.9 单晶一次清洗常见问题及处理方法理想绒面应该是金字塔覆盖率到达100，并且小而均匀。金字塔覆盖率低导致片子发白，电池片反射率高，电流

18、偏小；金字塔大、大小不均匀，导致背电场印刷浆料中有机物难以排出，容易产生铝包。影响单晶碱制绒效果的要素很多，其中最具决议性的是硅片本身的外表情况。对于外表污染严重的硅片，需求进展预处置。另外，设备材质等也对制绒有很大影响，如pp槽容易吸附有机污染物，导致出绒率低及溶液寿命缩短。P 29中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD3.1.9 单晶一次清洗常见问题及处理方法n指纹印及手套印指纹印及手套印经过预清洗可以在一定程度上减轻这些经过预清洗可以在一定程度上减轻这些印记，但很难彻底处理。在硅片制绒前应该印记，但很难彻底处理。在硅片制绒前应该尽量减少与硅

19、片的接触，取片时尽量只接触尽量减少与硅片的接触，取片时尽量只接触硅片侧面，不接触硅片外表；同时，也要减硅片侧面，不接触硅片外表；同时，也要减少硅片与泡沫、衣物等物体的接触。少硅片与泡沫、衣物等物体的接触。P 30中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD3.1.9 单晶一次清洗常见问题及处理方法n花篮印花篮印新花篮印子比较明显，经过一段时间运新花篮印子比较明显，经过一段时间运用后有所好转；制绒槽中反响产物积累过多用后有所好转；制绒槽中反响产物积累过多也会使花篮印更明显。新花篮用碱浸泡一段也会使花篮印更明显。新花篮用碱浸泡一段时间可以减少花篮印；及时换

20、液，控制制绒时间可以减少花篮印；及时换液，控制制绒槽中硅酸钠含量也可减少花篮印。槽中硅酸钠含量也可减少花篮印。P 31中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD3.1.9 单晶一次清洗常见问题及处理方法n水痕水痕大面积的水痕状印记普通由于硅片从制大面积的水痕状印记普通由于硅片从制绒槽出来，外表过快枯燥而残留在外表的碱绒槽出来，外表过快枯燥而残留在外表的碱及硅酸钠等呵斥，酸洗以后也无法完全除去。及硅酸钠等呵斥，酸洗以后也无法完全除去。消除的方法是，硅片经制绒槽出来后，迅速消除的方法是，硅片经制绒槽出来后，迅速放入漂洗槽中，或中途洒水坚持硅片潮湿。放入漂

21、洗槽中，或中途洒水坚持硅片潮湿。及时换液，控制制绒槽中硅酸钠含量也能减及时换液，控制制绒槽中硅酸钠含量也能减少水痕。少水痕。P 32中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD3.1.9 单晶一次清洗常见问题及处理方法n片子出现雨点状痕迹片子出现雨点状痕迹硅片制绒后竖直方向上雨点状的痕迹是硅片制绒后竖直方向上雨点状的痕迹是由于异丙醇缺乏引起的。当异丙醇缺乏时，由于异丙醇缺乏引起的。当异丙醇缺乏时，硅片上的氢气泡无法及时溢出，附着在硅片硅片上的氢气泡无法及时溢出，附着在硅片上阻挠反响，产生规那么的雨点状痕迹。添上阻挠反响，产生规那么的雨点状痕迹。添加异丙

22、醇浓度可以处理。加异丙醇浓度可以处理。P 33中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD3.1.9 单晶一次清洗常见问题及处理方法n制绒后硅片发白制绒后硅片发白硅片发白微观上表现为金字塔覆盖率不硅片发白微观上表现为金字塔覆盖率不高，普通由于硅片外表不干净引起。经过延高，普通由于硅片外表不干净引起。经过延伸制绒时间或者适量减少异丙醇浓度可以改伸制绒时间或者适量减少异丙醇浓度可以改善或者处理。但是硅片外表金字塔大小均匀善或者处理。但是硅片外表金字塔大小均匀性差无法防止。性差无法防止。P 34中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLD

23、ING CO.,LTD3.1.9 单晶一次清洗常见问题及处理方法n制绒后片子发亮制绒后片子发亮发亮的片子微观上表现为出绒率低，即发亮的片子微观上表现为出绒率低，即使延伸制绒时间甚至返工也没有太大改善。使延伸制绒时间甚至返工也没有太大改善。这种片子主要由于来料硅片外表污染严重所这种片子主要由于来料硅片外表污染严重所致，暂时没有太多的手段处置，添加初配溶致，暂时没有太多的手段处置，添加初配溶液中的硅酸钠含量有细微改善。液中的硅酸钠含量有细微改善。P 35中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD3.1.9 单晶一次清洗常见问题及处理方法n绒面情况逐渐恶化

24、绒面情况逐渐恶化在工艺和片源没有更改的情况下，绒面在工艺和片源没有更改的情况下，绒面情况随制绒次数添加而逐渐恶化，普通由槽情况随制绒次数添加而逐渐恶化，普通由槽中污染物积累引起。由于槽壁、加热管等会中污染物积累引起。由于槽壁、加热管等会吸附污染物，假设长时间不清理，槽液中污吸附污染物，假设长时间不清理，槽液中污染物的含量势必会逐渐升高，影响制绒。每染物的含量势必会逐渐升高，影响制绒。每次换液后充分清洗槽体，定期对槽做彻体清次换液后充分清洗槽体，定期对槽做彻体清洗都有助于防止绒面情况恶化。洗都有助于防止绒面情况恶化。P 36中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING

25、CO.,LTD3.1.10 单晶一次清洗工艺特点小结制绒和去损伤都需求在高温下进展绒面为突起的金字塔形貌，外表反射率较低，外表高低起伏较大只能用于100面的单晶硅片消费过程中引入钠离子沾污，需求特别留意对钠离子的处置，对电池性能有一点负面影响P 37中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD3.2.1 多晶制绒机理 用碱对多晶硅腐蚀，只能在100面的晶粒上构成正金字塔形貌，在接近100面的晶粒上可以构成倾斜的金字塔，而在其他面的晶粒上那么能够构成三角形、三棱柱形等形貌。不同晶面的晶粒，腐蚀速率也不一样，在晶界两侧可以察看到明显的台阶景象。 经过碱腐蚀

26、的多晶硅片反射率比抛光片略有下降，但依然较高。在不同位置丈量，测得的反射率差别可达7。经过这种外表处置的硅片，制成的电池外表颜色不均匀，影响外观。 P 38中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD3.2.1 多晶制绒机理 利用HF-HNO3体系对硅片的各向同性腐蚀的特点，在硅片外表制造出椭球冠形凹坑，当光线射到凹坑上时，能够构成多次反射，从而到达减反射效果。 A1A2A3B1B2RHm P 39中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD3.2.2 多晶绒面构成过程 腐蚀最先从损伤层的晶格缺陷处开场，渐渐布

27、满整个硅片，最终构成椭球冠状的绒面构造。P 40中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD3.2.3 多晶绒面显微镜明场照片P 41中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD3.2.4 多晶绒面3D形貌图P 42中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD3.2.5 多晶制绒化学试剂氢氟酸、硝酸氢氟酸、硝酸 、氢氧化钠、氢氧化钠氢氟酸、硝酸氢氟酸、硝酸腐蚀制绒的化学试剂腐蚀制绒的化学试剂氢氧化钠氢氧化钠制绒后去除外表构成的多孔硅和外表残留的酸性氧制绒后去除外表构成的

28、多孔硅和外表残留的酸性氧化物化物P 43中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD3.2.6 多晶一次清洗工艺流程 去损伤层、制绒氢氧化钠处置盐酸/氢氟酸处置甩干清洗机甩干机P 44中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD3.2.7 多晶一次清洗设备工位引见槽位工序名称功能处理液时间（sec）温度（ C）12345678制绒去损伤层制作绒面氢氟酸、硝酸100600109制绒10制绒11纯水清洗去离子水360室温12氢氧化钠清洗去多孔硅、酸性氧化物氢氧化钠30室温13纯水清洗去离子水360室温14盐酸/氢氟

29、酸清洗去金属离子、氧化层盐酸、氢氟酸360室温15纯水喷淋去离子水180室温16纯水清洗去离子水360室温17预脱水去离子水6060P 45中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD3.2.8 多晶一次清洗流程表示图制绒漂洗氢氧化钠清洗漂洗盐酸/氢氟酸清洗喷淋漂洗预脱水下料上料花篮P 46中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD4.3.2 多晶绒面外观及检测制绒后的硅片外表比制绒前略暗，晶粒之间的差别不太明显。晶格缺陷处不能腐蚀过深。 腐蚀深度适宜 腐蚀过深P 47中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司CSG HOLDING CO.,LTD3.2.9 多晶一次清洗工艺特点小结制绒在较低温度温下进展绒面为椭球冠形凹坑，外表反射率比单晶金字塔构造高，外表高低起伏较小也可用于任何面的单晶硅片消费