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1、太阳电池生产工艺,1,太阳电池生产中的 工艺控制点,太阳电池生产工艺,2,概要,太阳电池性能分类检测过程中的关注点丝网印刷中的基本考虑烧结对电池性能的影响硅片边缘等离子体刻蚀过程及控制钝化减反膜的作用和要求扩散工艺及控制要点制绒要求及有关考虑,太阳电池生产工艺,3,太阳电池性能分类检测过程中的关注点,1.太阳电池的结构,太阳电池生产工艺,4,R= r1+r2,r2 = t/S=1cm， t = 200um125125： r2 = 0.13m ； 156156：r2 = 0.085m ,太阳电池生产工艺,5,2. 太阳电池的等效电路,I = IL I0expe(V+IRS)/kT-1-(V+IR
2、S)/RSH ISC = IL/1+(RS/RSH) 负载匹配！,太阳电池生产工艺,6,3. I-V曲线和P-V曲线,RS = 0.005 ，RSH = 10 ，IL 2，FF = 78.6%，Voc = 623 mV，ISC = 5.23 A,太阳电池生产工艺,7,4. 并联电阻对I-V曲线的影响,RSH = 10 ,RSH = 1 ,RSH = 0.5 ,RS = 0.005 ,太阳电池生产工艺,8,5. 串联电阻对I-V曲线的影响,RS = 5 m,RS = 15 m,RS = 30 m,RSH = 10 ,太阳电池生产工艺,9,6. 烧穿和烧结不足时的I-V曲线,RSH = 10 RS
3、 = 0.005 ,RSH = 10 RS = 0.2 ,RSH = 0.1 RS = 0.005 ,极端情况：烧穿 短路电流低，开路电压降低很大 烧结不足 短路电流低，开路电压不变,太阳电池生产工艺,10,7. 温度对电池性能的影响,RS = 0.005 ， RSH = 10 ,太阳电池生产工艺,11,丝网印刷中的基本考虑,1 银浆的印刷,在大规模商业化生产中，可靠的银次栅线的最小宽度需在150微米左右；一般来说，对于可靠和可重复的印刷，栅线的宽度很难小于丝网线直径的四倍；这主要是由生产环境中需要多次重复使用同时又必须提供足够强度的丝网的网线直径所决定的。,太阳电池生产工艺,12,对于很细的
4、栅线的印刷可以通过使用腐蚀有印刷线图案的不锈钢片来代替丝网，开口线条处留有桥架加固，但这类网板很昂贵因而在生产中很少使用；由于一方面要保证线宽尽可能地窄，而另一方面又要保证线条的横截面达到一定的数值，因此用于银栅线印刷的丝网板的乳胶层的厚度非常关键；,太阳电池生产工艺,13,实验证明，只有当栅线的高度达到20微米左右时才能实现。但要注意，经过高温烧结，20微米高的银栅线会收缩到一半左右；另外，丝网印刷后经过高温烧结的银栅线的电导特性会比常规银材料差3倍左右；银浆料与扩散有磷的硅的金属接触是太阳电池制作中的一个关键步骤并对电池的最终性能具有至关重要的影响。,太阳电池生产工艺,14,2 铝浆的印刷
5、,利用丝网印刷到硅片背面的铝浆的厚度控制是非常重要的。如果太薄，所有铝浆均会在后续的烧结过程中（温度高于577C）与硅形成熔融区域而被消耗，而该合金区域无论从横向电导率还是从可焊性方面均不适合于作为背面金属接触。相反，如果太厚，一方面浪费浆料；同时还会导致其不能在进高温区之前充分干燥，或许更坏的情形是不能将其中的所有有机物全部赶出从而不能将整个铝浆层转变为金属铝。,太阳电池生产工艺,15,丝网版的设计对厚度控制非常重要。丝网密度和网线直径对浆料穿过丝网的难易程度有直接影响。作为决定印刷图案的模版是通过涂在网版上下两面的乳胶层来实现的。单层乳胶的厚度可以从1微米到超过30微米，更厚的要求通常是利
6、用多层乳胶制备的。因此，影响所印铝浆的厚度的因素包括：丝网密度、网线直径、乳胶层厚度、印刷头压力、印刷速度以及浆料的黏性。,太阳电池生产工艺,16,网版上表面的乳胶层厚度不需要很厚，但下表面乳胶层需要与要印刷的浆料一样厚。下表面乳胶层可防止印刷过程中印刷头将网线挤压过度而太靠近硅片表面。通常，铝浆层的厚度需要至少在20微米。如乳胶层厚度太大，很难将浆料挤压穿过网版而到达硅片表面，除非浆料很稀或印刷头压力非常大，但这些极端情况一般不采用。印刷头压力要足够大以将所期望的浆料数量挤过网版，但压力太高会导致网版及印刷头表面磨损。,太阳电池生产工艺,17,至于印刷速度太慢会影响产能，而太快又不能挤压足够
7、的浆料穿过网版。对于挤压一定量的浆料，通常是速度越快，所需的压力越高。浆料黏性太高，挤压足够的浆料穿过网版所需的压力就会很大；而黏性太低，因浆料流动性太大印刷出的线条难以保持所设计的截面。在全面积铝背场的印刷中，印刷头压力选择尤其重要。过高的压力会导致硅片中心区域印得太薄，因为在这种情况下，只是硅片的边缘有乳胶层，硅片中心区域网版要距离硅片近得多；过低的压力又不能挤压足够的浆料穿过网版，因而印得太薄。,太阳电池生产工艺,18,银栅线的烧穿,烧结对电池性能的影响,相比于铝浆的烧结，银浆的烧结要重要得多；其对电池片性能的影响主要表现在串联电阻，因而也表现在填充因子上。,太阳电池生产工艺,19,从尺
8、度上讲，磷扩散的深度远小于1微米，而栅线至少是120微米宽。在烧结过程中，银会被驱入到掺磷的硅里，因而会减低银硅合金区域下的扩磷硅层的横向导电率。如果银被驱赶得太深，因银硅合金区域很高的电阻率而使得其所在位置的PN结所收集到的电子几乎不能直接穿过该银硅合金区域，这就使得作为金属电极的银栅线对电子的收集只集中在栅线的边沿区域；而相比于银栅线与硅的总接触面积来说，边沿区域的接触面积只占大约1%。,太阳电池生产工艺,20,由于银具有较高的功函数，银与硅的接触时很难实现欧姆接触。这个问题可以通过高浓度的磷扩散以防止银与N-型硅之间形成Schottky势垒从而实现欧姆接触。然而，遗憾的是，最浓的磷扩散区
9、域靠近硅片的表面。因此，如果银被驱赶得太深，一方面会使得高导电性的磷扩散区域被封闭；另一方面还会使得银与磷掺杂浓度较低的硅区域接触而形成Schottky势垒从而接触电阻很高。,太阳电池生产工艺,21,因此，理想情况是在烧结中银被驱赶到硅中的深度尽可能地浅，但温度要足够高以实现从银浆到银金属的转变，而同时又使得银能够与硅充分地形成合金以获得必要的机械附着强度和确保SCHOTTKY势垒的去除；温度过高的烧结会将银驱入到PN结区或PN结区以外的P型区域。当扩散不均应时，这种现象要特别引起关注。由于银本身的功函数较高，不会导致因穿过结区与P型硅衬底形成欧姆接触而短路。但是，会因为银浆料中的杂质扩散到结
10、区耗尽层而使载流子复合大为提高，从而降低其性能。,太阳电池生产工艺,22,总之，磷扩散工序有任何变化，就要重新优化银烧结条件。顺便提到，介电膜如氮化硅等的采用，使以上要求更为保障。一方面，使得机械附着得到保障；同时，“死层效应”降低。当然，介电膜的厚度均匀性和成份均匀性要控制好。,太阳电池生产工艺,23,2 银栅线的电阻检测,经过高温烧结后，可以通过测量沿单根栅线的电压降来检验由于银栅线的电阻造成的损失。方法是，将电池放置在模拟太阳光下，使电池两极处于短路状态以确保有最大电流通过栅线，利用万用电表测量主栅线与各次栅线靠电池边缘之间的电压降。这段距离通常为3厘米左右，对于银栅线质量比较好的情况，
11、所测得的电压降可以低于20mV；而对于银栅线质量比较差的情况，所测得的电压降可以高达100mV。比起正常的情况来说，沿栅线较高的电阻损失会使其最大工作点电压从500mV降到400-450mV，填充因子下降10-20%。,太阳电池生产工艺,24,3 背面铝浆料的干燥,烘干过程的目的是使浆料中的溶剂和稀释剂得到去除。在高温烧结过程中，任何残留的溶剂和稀释剂会导致浆料往外迸发形成鼓包。另一方面，一定厚度的背面氧化铝层是必需的，以使熔化的铝和铝/硅保持在其位置上；可见，含氧气氛是必要的。铝表面氧化不充分会导致熔化的铝和硅穿过氧化铝层而在电池背面形成铝珠。,太阳电池生产工艺,25,干燥后，在烧结过程中印
12、刷浆料里的铝与硅形成硅/铝合金，并有一部分铝粉颗粒熔化而在硅片背面形成一层金属铝。烧结过程不能太短以保证硅/铝合金的形成，也不能太长而消耗掉所有的铝。铝在硅中是作为P型掺杂的，硅片背表面掺铝形成所谓的铝背场，可以减少金属与硅交界处的少子复合（降低暗饱和电流），从而提高开路电压和增加短路电流，特别是改善对红外光线的响应。,太阳电池生产工艺,26,经过高温烧结后，将电池放置在模拟太阳光下，利用万用电表依此测量背面与正面各对应位置之间的电压。正常情况下，除靠近边缘区域电压稍微低一些以外，其它各点电压应比较均匀。但是，如果某些区域点的电压比其周围区域的电压低得太多，可以断定该区域存在铝等金属污染。,4
13、 烧结后正面结可能铝污染的检测,太阳电池生产工艺,27,硅片边缘等离子刻蚀过程及控制,由于在扩散过程中，即使采用硅片的背对背扩散，硅片的所有表面（包括正反面和边缘）都将不可避免地扩散上磷。PN结的正面所收集到的光生电子会沿着边缘扩散有磷的区域流到PN结的背面，而造成短路，该短路通道等效于降低并联电阻。因此要制得性能好的太阳电池，需要将该短路通道去除。,太阳电池生产工艺,28,redge,RSH,IL,ID,RS,Reff = RSHredge/(RSH + redge),太阳电池生产工艺,29,通常采用等离子体刻蚀法将硅片边缘扩散有磷的区域去除。方法是将一定数量的硅片整齐地叠放在一起，并将上下
14、最两端的硅片加以保护，然后将这些叠放在一起的硅片置于刻蚀腔内。经抽真空并引入适当的工作气体后，施加一定的射频能量，即可在叠放在一起的硅片周围产生等离子体。射频波能量被反应气体吸收后将气体分子离化而产生有活性的离子或自由基，这些离子或自由基通过与硅片边缘的硅原子的不断反应而将硅原子带走，即实现刻蚀。,太阳电池生产工艺,30,在等离子体刻蚀工艺中，关键的工艺参量是射频功率和刻蚀时间。如功率太高，等离子体中离子的能量较高而会对硅片边缘造成较大的轰击损伤，导致边缘区域的电性能变差从而使电池的性能下降。因此，人们通常倾向于采用功率相对较低而时间相对较长的刻蚀工艺。当然，另一方面，等离子体刻蚀过程中，载能
15、离子也会对硅片边缘附近的正反表面区域造成影响。刻蚀过程越长，这种影响越严重。,太阳电池生产工艺,31,因此，在生产过程中，等离子体刻蚀的功率大小和刻蚀时间长短的选取是一种折衷考虑。较高能量的离子轰击对边缘区域造成的损伤会对边缘区域所收集到的载流子有一定程度的减少，因而会导致短路电流稍微降低。其最大后果是会使器件的理想因子“n”增加，因为在结区（耗尽区）造成的损伤会使得结区复合增加，从而表现在理想因子的增加。,太阳电池生产工艺,32,对于较低的等离子功率，需要较长的刻蚀时间。如果刻蚀不足，电池的并联电阻会下降，对这种情况需要增加功率或延长刻蚀时间。如果刻蚀时间长到足以对电池片的正反面造成损伤，由
16、于这不可避免地会造成损伤延伸到正面结区，因而也会使理想因子“n”增加。如果刻蚀时间过长，会因损伤区域的高复合而使得开路电压和短路电流降低。,太阳电池生产工艺,33,等离子功率太低会使等离子体不稳定和分布不均匀，从而造成某些区域刻蚀过度而某些区域刻蚀不足，导致并联电阻下降。开路电压的分布测量是检验该问题的有效方法，如边缘刻蚀不足，则接近边缘区域时，开路电压会降低很大（甚至低到200mV）；而正常情况下，该下降应比较小。,太阳电池生产工艺,34,钝化减反膜的作用和要求,表面平整的硅片在很宽的波长范围（4001050nm）内对入射光的反射均高于30%。该反射可以通过表面绒面来降低。但是，一方面，金字
17、塔绒面只能在特定取向（接近100晶向）的硅片上实现，减反的效果只能低到接近10%；另一方面，对于不适合于绒面制备的硅片、因其它考虑要求平表面硅片的电池或为了进一步降低反射，需要在硅片表面制备一层或多层介质膜。,太阳电池生产工艺,35,介质膜的种类及制备方法有多种，比如真空加热沉积、化学气相沉积、丝网印刷、溅射、电子束蒸发、离心甩胶甚至喷镀等等。考虑到介质膜的质量及生产成本，最常用的减反介质膜是氮化硅和二氧化钛，前者主要采用化学气相沉积，而后者主要采用喷镀、化学气相沉积和丝网印刷。,太阳电池生产工艺,36,太阳电池制作中对于介质膜的要求是：折射率为1.92.1。我们注意到，若选择适当的介质层厚度
18、和折射率可以将某一特定波长的入射光反射降低到零。然而，太阳光的光谱范围包含许多各种不同的波长，零反射条件的选择只能针对某一波长，其它波长的光的反射会随与此特定波长的偏离的增大而增加。因此，减反介质层的设计要根据太阳光波长的分布特征和硅材料的吸收特点而作总体考虑。基于这些考虑，对于折射率为1.92.1的介质层，厚度为80nm左右。这也是为什么生产出来的太阳电池看起来是蓝色的，因为较短波长的光比较长波长的光的反射要多。,太阳电池生产工艺,37,当然，在实验室一般可以采用多层减反膜以使入射太阳光中多个波长光的反射均降为零，在这种情况下，太阳电池看起来是黑色或深绿色的。通常在大规模生产中，由于成本的考
19、虑，只采用一层减反膜。原则上，减反介质膜可以在生产过程中的不同阶段制备。以前，人们为了避免因为制备的减反膜需要耐高温以及减小由此导致的污染，通常将减反介质膜的制备安排在生产过程中的最后一步。然而，这种安排的问题是需要将金属栅线上用于焊接区域的减反介质膜去除以便封装过程中的焊接。,太阳电池生产工艺,38,近年来，由于所选择的减反介质膜材料的耐高温和无污染特性，以及由于可以经过烧结穿透介质膜实现欧姆接触的丝网印刷金属浆料的开发，减反介质膜材料的制备已被安排在生产过程的中间环节。新型丝网印刷金属浆料和与之相适应的可以通过烧结穿透实现欧姆接触的减反介质膜沉积技术的开发是过去20多年来丝网印刷太阳电池技
20、术中最重要的进展。其关键点是通过烧结穿透实现与N型扩散区的欧姆接触而同时又不会损坏附近的结区。,太阳电池生产工艺,39,当丝网印刷在30多年以前被用于太阳电池的生产时，为了实现良好的欧姆接触而又要保证在后续的烧结过程中金属不会穿透到结区，磷扩散得比较浓而结又比较深。因此，过去几十年以来，丝网印刷太阳电池均采用浓度较高结比较深的扩散条件。而在丝网印刷之前进行减反膜沉积的新型工艺的采用可以使后续的烧结过程中金属在硅片里的穿透做到尽可能地小。这有两方面的好处：可以采用较浅的扩散结以及使烧结后硅和金属的接触面靠近硅片表面。对于金属穿透比较小的情况，因越靠近硅片表面，磷扩散浓度越高，串联电阻就越低。而对
21、于结比较浅的情况，在发射区因光的吸收产生的电子空穴对的收集几率相对较大。,太阳电池生产工艺,40,扩散工艺及控制要点,由于硅太阳电池实际生产中均采用P型硅片，因此需要形成N型层才能得到PN结，这通常是通过在高温条件下利用磷源扩散来实现的。这种扩散工艺包括两个过程：首先是硅片表面含磷薄膜层的沉积，然后是含磷薄膜层中的磷在高温条件下往P型硅片里的扩散。,太阳电池生产工艺,41,在高温扩散炉里，汽相的POCl3（phosphorus oxychloride）或PBr3（phosphorus tribromide）首先在硅表面形成P2O5（phosphorus pentoxide）；然后，其中的磷在高
22、温作用下往硅片里扩散。扩散过程结束后，通常利用“四探针法”对其方块电阻进行测量以确定扩散到硅片里的磷的总量。对于丝网印刷太阳电池来说，方块电阻一般控制在40-50 /。发射结扩散通常被认为是太阳电池制作的最关键的工艺步骤。扩散太浓，会导致短路电流降低（特别是短波长光谱响应很差，当扩散结过深时，该效应还会加剧）；扩散不足，会导致横向传输电阻过大，同样还会引起金属化时硅材料与丝网印刷电结之间的欧姆接触效果。,太阳电池生产工艺,42,导致少数载流子寿命降低的原因还包括扩散源的纯度、扩散炉的清洁程度、进炉之前硅片的清洁程度甚至在热扩散过程中硅片的应力等。扩散结的质量同样依赖于扩散工艺参数，如扩散的最高
23、温度、处于最高温度的时间、升降温的快慢（直接影响硅片上的温度梯度所导致的应力和缺陷）。当然，大量的研究表明，对于具有600mV左右开路电压的丝网印刷太阳电池，这种应力不会造成负面影响，实际上有利于多晶情况时的吸杂过程。,太阳电池生产工艺,43,发射结扩散的质量对太阳电池电学性能的影响反映在串联电阻从而在填充因子上：（1）光生载流子在扩散形成的n型发射区是多数载流子，在这些电子被金属电极收集之前需要经过横向传输，传输过程中的损失依赖于n型发射区的横向电阻；（2）正面丝网印刷金属电极与n型发射区的电接触，为了避免形成Schottky势垒或其它接触电阻效应而得到良好的欧姆接触，要求n型发射区的掺杂浓
24、度要高。扩散结的深度同样也很关键，因为烧结后金属电极要满足一定的机械强度，如果结太浅，烧结后金属会接近甚至到达结的位置，会导致结的短路。,太阳电池生产工艺,44,太阳光谱中，不同波长的光有不同的穿透深度，也就是说不同波长的光在硅材料里的不同深度被吸收。波长越短的光，越在靠近表面的区域被吸收。在n型区空穴是少数载流子，在p型区电子是少数载流子，每个光子在吸收处产生一对电子空穴对，由于P-N结内建电场的作用，n型区的空穴和p型区的电子分别扩散到PN结附近然后被分离到另一侧成为多数载流子。,太阳电池生产工艺,45,因光子被吸收后所产生的电子和空穴（光生载流子）需要扩散一定的距离才能到达PN结附近，在
25、这一扩散过程中，有些载流子可能会因为复合而消失从而导致短路电流的降低。通常，利用少数载流子寿命来对此复合损失加以描述。由于硅材料对短波长的光（紫外光和蓝光）的吸收主要发生在表面附加区域，因此，考虑扩散结的要求时（扩散浓度和结深），仅需要对短波长的光加以特别关注。,太阳电池生产工艺,46,要求一定的扩散浓度以确保因载流子横向传输所经过的电阻造成的损失较小。由于浓掺杂会极大地降低少数载流子的寿命，而结太深又会增加少数载流子在扩散到PN结过程中的复合损失。当横向薄层电阻低于100 /时，太阳电池表面会不可避免地存在一个区域，在该区域中由于光被吸收所产生的载流子会因为寿命太短而在扩散到PN结之前就被复
26、合，从而对电池效率没有贡献，该特殊区域被称为“死层”。,太阳电池生产工艺,47,而实际上，丝网印刷太阳电池的横向薄层电阻通常需要在40-50 /，“死层”效应更严重。不仅紫外光，即使太阳光谱中最高密度的绿光的贡献也会受影响。对于绿光，有大约10%的强度会在“死层”被吸收而失去贡献。相比而言，波长较长的红光和红外光因主要在体内被吸收，所产生的光生载流子被收集的几率几乎不受扩散结的影响。需要指出的是，即使将薄层电阻升高到100/，由于浓扩散导致的“死层”效应减小，但表面的复合仍然很严重，需要进行表面钝化。因此，要制备高效太阳电池，需要同时满足淡掺杂和表面钝化两个条件。,太阳电池生产工艺,48,太阳
27、电池的开路电压与器件内部的复合息息相关。复合越小，开路电压越高。同样，复合情况也影响着饱和暗电流。由于“死层”里的复合速率非常高，在表面和“死层”里所产生的光生载流子对短路电流和复合电流均没有贡献，因而对饱和暗电流也没有贡献。由于丝网印刷太阳电池的表面扩散浓度较高，“死层”效应较严重，硅片本身的质量和背表面复合对其开路电压的影响更严重。,太阳电池生产工艺,49,切割损伤层腐蚀和制绒要求及有关考虑,1 切割损伤层腐蚀,线切割损伤可达10 20m浓NaOH(通常为30% W/V)在约80C时对硅片的腐蚀速度大约为2m/min。每次腐蚀后需适量补充。需为NaOH 烟雾和反应所产生的氢气提供较好的排风
28、。对于NaOH浓度高于20%W/V的情况，腐蚀速度主要取决于溶液的温度，而与实际浓度关系很小。,太阳电池生产工艺,50,所积累的硅酸钠是影响腐蚀速度的另一个因素，随着硅酸钠浓度的增加，溶液的粘性会增加，因而会妨碍反应所产生的氢的释放。这会反过来降低硅片表面NaOH的腐蚀效率，即降低腐蚀速度。最终， 硅酸钠的浓度会增加到足够高，使所产生的氢都限定在硅片的表面， 以致硅片盒漂浮起来。所产生的硅酸钠要保留一定的时间(数周甚至数月)，因为在溶液中保留适量的硅酸钠可以抑制NaOH对硅片表面的抛光作用。有些制造商刻意利用有很高硅酸钠含量的NaOH腐蚀液，将腐蚀速度降低到约1m/min以避免形成很平的抛光表
29、面。在这种情况下，硅片表面表现得很粗糙。有制造商认为，这种表面对于后续的金字塔成核生长更有利。,太阳电池生产工艺,51,腐蚀过度会使得硅片太薄从而降低生产成品率。但腐蚀不足会导致三个可能的问题:残余缺陷，残余缺陷在后续高温过程中往材料深处进一步扩展，切割过程中导致的杂质未能完全去除。硅酸钠的热导性能很差。通常，当硅酸钠超过一定量时，腐蚀过程中放出的热量会超过从溶液表面和容器侧面所散发的热量，使得整个溶液的温度持续升高。在这种情况下，需要去除一部分硅酸钠。一般是去除一半左右以保持足够的硅酸钠含量从而得到所需的硅片表面抛光。,太阳电池生产工艺,52,一旦硅酸钠的浓度超过一定的量，溶液需保持在室温以
30、上，以防固化而造成的不便。 硅酸钠的热导很差，融化过程非常慢。用电加热熔化时要特别小心以免过多的热量积累会使电加热元件烧坏。要将加热功率控制得很小。通常设置在1-2天的熔化过程。高浓度的NaOH溶液的比重比水要大得多。为了防止浓度梯度造成的温度和腐蚀不均匀性，当从高浓度的NaOH溶液配置30%W/V溶液时，要充分搅动以确保混合均匀。腐蚀完成以后，硅片要尽快地转移到冲洗槽或绒面腐蚀槽。如果超过15秒，硅酸钠就会固化在硅片表面而影响后面的绒面腐蚀等。,太阳电池生产工艺,53,绒面腐蚀是利用各向异性腐蚀，即硅片的不同晶面具有不同的腐蚀速度。对于硅材料来说，高原子排列密度的面要比其它晶面腐蚀的慢。因此
31、，对于晶向为(100)的硅片，腐蚀以后，暴露出的四个面就会形成一个正金字塔。在硅片的整个表面形成这种正金字塔结构就称为绒面化。形成高质量绒面结构要克服的难点在于，稀释的NaOH溶液倾向于腐蚀金字塔的顶部。这将会渐渐地摧毁现存的金字塔。最终绒面结构的质量将取决于新的金字塔成核速率与现存金字塔的受破坏快慢的竞争。,2 绒面腐蚀,太阳电池生产工艺,54,高质量的绒面结构是指：金字塔均匀分布，大小为38m，硅片表面100%被覆盖，金字塔底部是方形的。抑制现存的金字塔受破坏的最通常的方式是在稀释的NaOH溶液中添加异丙醇。普遍认为，从异丙醇中产生沉淀在绒面腐蚀液中的碳会附着在硅片的表面从而防止那一点的腐
32、蚀。这样，金字塔的成核生长就是以碳附着点为金字塔顶而进行的。如果高密度的碳沉淀能够在硅片表面保留约1520分钟，就可以得到高质量的绒面结构。,太阳电池生产工艺,55,最常规的制绒过程是，将2%W/V的NaOH溶液加热到90C左右，在30秒钟内将5%（体积比）的异丙醇缓缓加入，然后将硅片浸入，1520分钟即可。因绒面腐蚀槽的温度比异丙醇的沸点高，添加异丙醇时要缓慢。同时，异丙醇的比重比NaOH溶液小，这会导致靠近绒面腐蚀液表面附近区域的异丙醇浓度较高。所以，绒面腐蚀液表面的高度要至少高出硅片顶部3cm。否则，会导致硅片上部区域绒面效果较差。,太阳电池生产工艺,56,影响绒面结构质量的关键因素包括
33、：异丙醇浓度NaOH浓度溶液温度依赖于排风设置的异丙醇挥发速度腐蚀批次之间的间隔时间制绒腐蚀之前硅的表面状况绒面腐蚀的时间长短腐蚀槽里硅酸钠的积累情况每批次中硅片的数量,太阳电池生产工艺,57,近些年的绒面腐蚀工艺发展，已将对上述各关键因素的依赖性降低。这也是通过利用在绒面腐蚀中产生的硅酸钠。通常，腐蚀约20批硅片后所积累的硅酸钠就足以开始对绒面腐蚀产生正面作用。目前，硅酸钠在绒面腐蚀中的作用还不清楚，但有一种可能性是因硅酸钠的存在所增加的粘滞性降低了溶液的扰动，因此有利于更好的金字塔成核，并促进绒面腐蚀过程中沉淀物的保留时间。仅管硅酸钠在绒面腐蚀中的作用还不很清楚，人们已观察到，溶液中加入适
34、量的硼有助于绒面腐蚀。,太阳电池生产工艺,58,另一种理论认为，硅酸钠本身提供了作为在硅片表面金字塔成核的沉淀物。即使在这种情况下，少量的异丙醇仍是必需的，只不过每批腐蚀后所添加的异丙醇是1%而不是通常的4-5%。异丙醇的另一个功能是对硅片表面起到宝贵的“湿化”作用，这有助于在硅片表面形成均匀和可靠的氢气泡，从而使得绒面腐蚀均匀而可靠地进行。异丙醇不足甚至会导致附着在硅片表面的气泡长得大到厘米直径大小，从而阻止那些区域的腐蚀。,太阳电池生产工艺,59,这种绒面腐蚀液极大地降低了绒面质量对排风，异丙醇，以及绒面之前的表面情况等因素的依赖程度。但主要挑战是初始时就得到所要的溶液，因为对初始溶液没有一个简单的配方。一个较好的办法是用一半老溶液与含2%NaOH和4%异丙醇的另一半等体积的溶液混合形成所需的绒面腐蚀液。先从腐蚀一些废硅片着手，唯一需要调整的就是异丙醇的浓度。如异丙醇不足，我们会发现金字塔尺寸较大并且其底部有腐蚀过度而形成沟槽的趋势。如异丙醇过量，会导致金字塔尺寸不均匀，常常会出现许多由小金字塔组成的团簇。并会表明在已存在的金字塔的侧面形成新的核而摧毁已存在的金字塔。,