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1、多晶硅清洗工艺 江苏林洋新能源有限公司 2007年8月15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,1 太阳能电池片生产工艺流程：,概述,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。,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,图3b 多晶硅片表面的孔状绒面,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
2、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,2.2 一次清洗设备,一次清洗,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,一次清
3、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1 rinse 1,碱洗槽 alkaline bath,漂洗2 rinse 2,酸洗槽 acidic bath,漂洗槽3 rinse 3,干燥2 dry 2,一次清洗,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 = H2SiF6+2HNO2+2H2O 3Si+4HNO3+18HF = 3H2SiF6+4NO+8H2O 3Si+2HNO3+18HF = 3H2SiF6+2NO+4H2O+3H2 5Si+6HNO3+30HF
4、=5H2SiF6+2NO2+4NO+10H2O+3H2,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+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。,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
5、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。,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,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
6、)：2600片/小时。,二次清洗,二次清洗,3.3二次清洗的工艺流程：,二次清洗,二次清洗,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。,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。 溶液中加入H2SO4的目的是增大溶液的
7、黏度，使溶液与硅片更好的接触。,二次清洗,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,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 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,4.3
8、 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,4.4 HCl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
9、。 M HCl = 91.25M NaOH V NaOH,溶液浓度检测,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,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，马上用纯水冲洗，并送医院就医。 化学用品一定要按照其规定的标准贮存。,5.1 化学药品的安全使用：,5.2 设备的安全使用：,员工要详细学习了解清洗设备个部分的功能，正确理解设备各部分的工作原理。 要认真学习设备操作指导书，了解设备如何整体运行。,安全注意事项,