太阳能电池制绒培训

中电投西安太阳能电力有限公司 CPI XI’AN SOLAR POWER CO., LTD
二、制绒的作用与原理
3 制绒的原理
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 ↑
无IPA
IPA浓度3%
IPA浓度10%
中电投西安太阳能电力有限公司 CPI XI’AN SOLAR POWER CO., LTD
三 制绒的过程及工艺控制
时间的影响
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。
Reflectance
0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 300
400Βιβλιοθήκη 500600700 Wavelength (nm) smooth texture
800
900
1000
1100
单晶硅片表面的 金字塔状绒面
单晶硅片表面反射率
中电投西安太阳能电力有限公司 CPI XI’AN SOLAR POWER CO., LTD
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。

Isc :短路电流 Voc:开路电压 Impp最大电流 Vmpp最大电压 Pmpp：最大功率 Rs：串联电阻 Rsh：并联电阻 FF：填充因子 EFF：转换效率
52
Thank you!
53
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
扩散的目的：形成PN结
14
太阳电池磷扩散方法
１．三氯氧磷（POCl3）液态源扩散 ２．喷涂磷酸水溶液后链式扩散
３．丝网印刷磷浆料后链式扩散 本公司目前采用的是第一种方法。
15磷扩散工艺过程来自清洗扩散饱和关源，退舟
装片
卸片
送片
方块电阻测量
16
扩散装置示意图
17
POCl3磷扩散原理
POCl3在高温下（>600℃）分解生成五氯化磷
35
等离子体
等离子体:由于物质分子热运动加剧, 相互间的碰撞就会使气体分子产生 电离,这样物质就会变成自由运动并 由相互作用的正离子,电子和中性粒 子组成的混合物
36
ＰＥＣＶＤ设备
37
ＰＥＣＶＤ的目的
1）镀减反射薄膜(SiN) 其具有卓越的抗氧化和绝缘性能,同时具有良好的阻挡 钠离子和掩蔽金属离子和水蒸气扩散的能力,它的化学稳 定性很好,除氢氟酸和热磷酸能缓慢腐蚀外,其它酸与它基 本不起作用 2）表面钝化作用 保护半导体器件表面不受污染物质的影响,半导体表面 钝化可降低半导体表面态密度 3)钝化太阳电池的体内 在SiN膜中存在大量的 H,在烧结过程中会钝化晶体内部 悬挂键
2）用到药品：HNO3， HF， KOH 3） SPC:硅片各边的绝缘电阻>1000欧姆

制绒工艺培训
单晶制绒添加剂
主要用途：为单晶硅湿法腐蚀添加剂，通过改变单晶硅腐
蚀中各向异性因子和药液活性，能有效改善太阳能电池片制 程中单晶制绒的工艺效果。
具体效用如下： ➢ 制绒时间短，可提高生产效率； ➢ 绒面大小可调节，从而实现精准受控； ➢ 提高金字塔成核密度，降低反射率，从而提升转换效率； ➢ 金字塔尺寸细小均匀，可显著改善扩散方块电阻，大大减 少铝苞产生几率；
添加剂：降低硅表面张力，促进氢气泡的释放，使金字塔
更加均匀一致。增加溶液的粘稠度，减弱NaOH溶液对硅片的 腐蚀力度，增强腐蚀的各向异性。
HF酸：去除硅的氧化物，使硅片更易脱水 HCL酸：去除金属离子
制绒工艺培训
单晶制绒过程中影响因素
1.碱液浓度 2.溶液的温度 3.制绒腐蚀时间的长短 4.无水乙醇的浓度 5.添加剂的浓度 6.制绒槽内硅酸钠的累积量 7.槽体密封程度、无水乙醇的挥发程度
制绒目的
因为光在非垂直入射至硅表面，会发生反射现象，为了 降低光反射，增强光吸收，需要在硅表面形成绒面，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。
为什么降低反射会增加光的吸收？ 因为需要满足能量守恒定律： 光反射＋光吸收＋光透射＝光总能量
制绒工艺培训
陷光原理
陷光原理就是指使入射光进行二次或者多次反射，从而减 少反射率。
制绒工艺培训
单晶制绒添加剂
➢ 拓宽工艺窗口，制绒过程对NaOH和IPA的浓度敏感性降 低，工艺温度范围广，对制绒槽的温度均匀性要求降低，对 设备精度依赖性显著降低，75-80℃均可制出优良绒面； ➢ 显著减少制绒腐蚀量，可降低硅片翘曲度，减少碎片； ➢ 降低70%的化学品用量，降低了电池制造成本； ➢ 对原硅片要求降低，增大了硅片厂商的选择范围； ➢ 制绒过程稳定可靠，员工操作简便，更适合于自动化制绒 机操作； ➢ 溶液不会增加额外的污染，对人体无毒无害，与其它溶剂 可混合，无干扰作用。

中电投西安太阳能电力有限公司 CPI XI’AN SOLAR POWER CO., LTD
四、绒面质量的检测
绒面对后道的影响 制绒作为常规太阳能电池制作工艺的第一步，绒面质量的好坏直接影响到后道工 艺，下面简单介绍绒面到后道的影响： 1.对扩散的影响：扩散工艺的主要目的是为了形成PN结，绒面质量的好坏直接影 响PN的质量，绒面均匀性越好，PN结的平整性越好，电池开压越高。 2.对刻蚀的影响：湿法刻蚀的目的之一是形成背面抛光面，平整性好的绒面将宜 于背抛面的形成。 3.对PECVD的影响：绒面质量的好坏直接影响到镀膜时间，绒面致密、均应性好 的绒面需要更长的镀膜时间； 4.对丝网印刷的影响：绒面质量的好坏直接影响浆料的填充程度，浆料填充性差 的绒面对电性能有不利影响，同时绒面的均匀性及深度将对串联产生影响。
吸入 ������ 救援前先确定自身的安全，宜采双人小组救援。 ������ 移除污染源或将患者移到新鲜空气处。 ������ 若呼吸困难，在医师指示下由受训过人员给予氧气。 ������ 非必要的话，勿让患者移动。 ������ 肺损伤的症状可能暴露48 小时后才呈现。 ������ 立即就医。 皮肤接触 ������ 避免直接触及此化学品，必要时戴防渗手套。 ������ 立即用流动的温水缓和冲洗20～30 分钟以上，勿中断。 ������ 在冲水中脱除污染的衣、鞋及皮制品。 ������ 立即就医。 眼睛接触 ������ 立即撑开眼皮，以温水缓和冲洗受污染的眼睛0～30 分钟以上。 ������ 立即就医。 食入 ������ 若患者即将丧失意识或已丧失意识或痉挛，勿经口喂食任何东西。 ������ 让患者用水彻底漱口，勿催吐。 ������ 让患者喝240～300 毫升的水，若有牛奶，喝水后再给喝牛奶。 中电投西安太阳能电力有限公司 CPI XI’AN SOLAR POWER CO., LTD

吹干）
1000mm
Blow Off
300L
50L
200L
50L
200L
50L*2
HF+HNO3
NaOH
HF+HCl
Dryer
3℃
RT
25℃
RT
RT
RT
9# Output
ccoonnffiiddeennttiaial l
2、清洗制绒的工艺设备及操作流程工艺
多晶制绒的影响因素：
1.温度对氧化反应的影响比较大，对扩散及溶解反应的影响比较小。温度升高，反应速度 常数会增大，物质传输速度也增大。 2.水的加入主要降低了硝酸的浓度，从而减小了酸液对硅片的氧化能力 3. 硫酸能提高溶液粘度，也不参加腐蚀反应，可以稳定反应速度，增加腐蚀均匀性。 （rena刻蚀设备加硫酸而kuttler并不加）
解决方法
备注
绒面没有制满
H2没有及时脱离硅片表 面 硅酸钠含量过大
脂肪酸玷污
反应过于剧烈
延长制绒时间、 增加NaOH 增加IPA
重新配槽、改 善喷淋 规范生产操作 手法 增加2#槽HNO3
反应过多
增加2#槽HF
没有完全吹干 反应速度过快或过慢
改善吹风、增 加6#槽HF含量
手动添加2#槽 的药液含量
ccoonnffiiddeennttiaial l
晶体硅太阳能电池生产线 清洗制绒工序培训
王大男
光伏电池评测中心
目录
1、清洗制绒的作用及方法； 2、清洗制绒的工艺设备及操作流程； 3、主要检测项目及标准； 4、常见问题及解决方法； 5、未来工艺的发展方向；
ccoonnffiiddeennttiaial l
1、清洗制绒的作用及方法

01
02
03
04
硅片漂洗
用去离子水彻底冲洗硅片表面 ，去除残留的制绒液和杂质。
干燥处理
采用适当的干燥方式，确保硅 片表面无水渍和残留物。
质量检测
对制绒后的硅片进行外观、反 射率和电性能等检测，确保质
量达标。
废弃物处理
按照相关规定处理使用过的制 绒液和废水，防止环境污染。
05
单晶制绒工艺的品质控制 与优化
未来光伏产业将继续保持快速增长，随着技术的进步和应用领域的拓 展，光伏发电将在全球能源结构中占据越来越重要的地位。
光伏电池的类型与特点
01
晶体硅电池
占据光伏市场主导地位，技术 成熟，效率较高，成本较低。
02
薄膜电池
采用薄层材料制造，具有成本 低、重量轻、灵活性高等特点
，但效率相对较低。
03
化合物电池
现场问题解答与互动环节
问题收集
在培训过程中，鼓励学员提出自 己在光伏单晶制绒工艺中遇到的
问题或困惑。
解答与指导
针对学员提出的问题，请专家或资 深工程师进行解答，提供解决方案 和思路。
互动拓展
通过现场互动环节，让学员之间展 开讨论，共同探讨问题解决之道， 促进知识共享和经验传递。
THANKS
采用多种元素化合物材料制造 ，具有高效率、低成本等优势
，但稳定性较差。
02
单晶制绒工艺简介
单晶制绒工艺的原理
化学原理
单晶制绒工艺利用化学反应，在 单晶硅片表面形成凹凸不平的结 构，以增加光的吸收和反射。
物理原理
通过物理刻蚀的方式，使单晶硅 表面形成微观结构，实现光散射 和光的多次利用，从而提高光伏 电池的光电转换效率。

这种腐蚀方法也叫做干法腐蚀。
太阳能电池工艺培训资料
等离子体刻蚀反应
首先，母体分子CF4在高能量的电子的碰撞 作用下分解成多种中性基团或离子。
PPT文档演模板
其次，这些活性粒子由于扩散或者在电场作 用下到达SiO2表面，并在表面上发生化学反 应。
生产过程中，CF4中掺入O2，这样有利于提 高Si和SiO2的刻蚀速率。
太阳能电池工艺培训资料
扩散
太阳电池制造的核心工序
PPT文档演模板
太阳能电池工艺培训资料
PN结——太阳电池的心脏
扩散的目的：形成PN结
PPT文档演模板
太阳能电池工艺培训资料
太阳电池磷扩散方法
１．三氯氧磷（POCl3）液态源扩散 ２．喷涂磷酸水溶液后链式扩散 ３．丝网印刷磷浆料后链式扩散
本公司目前采用的是第一种方法。
PPT文档演模板
太阳能电池工艺培训资料
安全事项
使用和维护本设备时必须严格遵守操作 规程和安全规则，因为： 本设备的工艺气体为SiH4和NH3，二者均有 毒，且SiH4易燃易爆。 本设备运行时会产生微波辐射，每次维护后 和停机一段时间再开机前都要检测微波是否 泄漏。
PPT文档演模板
太阳能电池工艺培训资料
在扩散过程中发生如下反应：
POCl3分解产生的P2O5淀积在硅片表面， P2O5 与Si反应生成SiO2和磷原子：
PPT文档演模板
这样就在硅片表面形成一层含有磷元素的SiO2， 称之为磷硅玻璃。
太阳能电池工艺培训资料
磷硅玻璃的去除
氢氟酸能够溶解二氧化硅是因为氢氟酸能与二 氧化硅作用生成易挥发的四氟化硅气体。
太阳能电池工艺培训资料
等离子体刻蚀反应
PPT文档演模板

原理
对于晶体硅,由于各个晶面的原子密度不同, 与碱进行反应的速度差别很大,也就是我们 通常说的(100)面(111)面的腐蚀速率，从 而在表面形成类似“金字塔”形状的绒面。 • 化学反应方程式： Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑。
操作规程
• 装片
• • • 戴好防护口罩和干净的PE手套。 戴好防护口罩和干净的 手套。 手套 将仓库领来的硅片从箱子中取出， 将仓库领来的硅片从箱子中取出，以400片为一个 片为一个 生产批次把硅片装入“硅片盒” 生产批次把硅片装入“硅片盒”。 在“工艺流程卡”上准确记录硅片批号、生产厂 工艺流程卡”上准确记录硅片批号、 电阻率和投入数。 家、电阻率和投入数。
» 严格检查绒面质量，绒面不合格的片子要按照检验 卡片和工序控制点操作指导卡规定的程序进行处置； » 操作化学药品时，一定要带好防护面具和防护手套；
注意事项
• 酸洗机的窗子在不必要时不要开，有需要 开时要及时关上；及其运动时，不得把头、 手伸进机器内，以防造成伤害事故； 酸洗机卫生保养时，要防止电线浸水短路， 擦洗槽盖时要防止制溶液的污染。
异丙醇在制绒液中的作用
一、协助氢气泡的释放，及时将杂质脱离硅 片表面； 二、可以减弱氢氧化钠对硅片的腐蚀力度。
绒面制备注意事项
1.一定要合理的控制好时间、温度、浓度。 2.真实做好减薄量记录，根据减薄量及时调 节制绒液的浓度配比。 3.同时到显微镜下观察绒面大小，根据显微 镜照片大小，熟练调节制绒液的浓度配比。
工艺卫生要求
• • • • 制绒车间要保持清洁，地面常有碱液或干碱，要 经常打扫。 盛过碱液或乙醇的塑料桶要及时刷洗，不可无标 识长时间用桶盛碱液或乙醇。 物品和工具定点放置，用过的工具要放回原位， 严禁乱放。 每班下班前要对制绒机进行卫生打扫，擦掉机器 上面的碱，擦掉槽盖上的硅胶

180s 喷淋
使硅片更 易脱水
氢氟酸
去除酸 液
纯水
常温 180s
常温 180s
ccoonnffiiddeennttiaial l
2、清洗制绒的工艺设备及操作流程工艺
各种药液的作用
1.异丙醇：降低硅片表面张力，减少气泡在硅片表面的吸附，使金字塔更加均匀一致。 2.添加剂：
-降低硅表面张力，促进氢气泡的释放，是金字塔更加均匀一致。 -增加溶液的粘稠度，减弱NaOH溶液对硅片的腐蚀力度，增强腐蚀的各向异性 3.HF酸：去除硅的氧化物，使硅片更易脱水 4.HCL：去除金属离子
作用
溶液
温度 时间 辅助
去杂质颗 粒
纯水
去杂质 颗粒
纯水
60℃ 300S 超声
60℃ 300s
形成金字 塔绒面
IPA、添加 剂、NaOH
78℃
形成金字塔 绒面
IPA、添加 剂、NaOH
78℃
去除 碱液 纯水
常温
去除金 属杂质
盐酸
去除酸 液
纯水
常温 常温
900s 鼓泡
900s 鼓泡
180s 喷淋
180s
ccoonnffiiddeennttiaial l
2、清洗制绒的工艺设备及操作流程工艺
多晶制绒生产流程:
领料 上片 制绒 水洗 碱洗
吹干 水洗 酸洗 水洗
注意事项：
1.禁止裸手接触硅片； 2.上片时保持硅片间距40mm左右； 3.制绒时带速禁止随意改动； 4.下片时注意硅片表面是否吹干； 5.制绒清洗完硅片要尽快扩散，滞留时间不超过1h。
损伤层
ccoonnffiiddeennttiaial l
1、清洗制绒的作用及方法

当光入射到一定角度的斜面，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。
精品课件
南安市三晶阳光电力有限公司
总反应化学方程式：
Si + 2NaOH + H2O → Na2SiO3 + 2H2↑
副反应化学方程式：
Na2SiO3 + H2O → H2SiO3 + OHNa2SiO3 →
酸浓度太低
水纹印
干燥效果不理想
硅片表面有黄斑
酸制绒出来后暴露在空气中的时间 过长，有络合物残留
精品课件
南安市三晶阳光电力有限公司
7.酸清洗的作用
7.1 盐酸清洗的作用
7.1.1 中和残留在硅片表面的碱液 7.1.2 去除在硅片切割时表面引入的金属杂质
注：盐酸具有酸和络合剂的双重作用，氯离子能与Fe3+、
纯水清洗
吹干
下片
精品课件
南安市三晶阳光电力有限公司
4.制绒的化学原理
4.1 单晶
4.1.1 化学原理 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 成金字塔结构密布的表面形貌，就称为表面织构化。金 字塔的四面全是由〈111〉面包围形成。 4.1.2 陷光原理
反应速度不致因为参数的微小变化造成较大的变化。
• IPA浓度应使用较低的水平，使反应速度控制在较理想
的区域（0.5~0.6μm/min），这样可以在金字塔的质量 和生产率之间找到一个平衡。
精品课件
南安市三晶阳光电力有限公司 5.1.4 制绒腐蚀速率、腐蚀量同时间的关系
●腐蚀量同时间的关系
●腐蚀速率同时间的关系
•硅棒切片后清洗工艺中的有机物沾污 •硅片表面的碳沾污 •硅棒切片时润滑剂的粘污 •硅片经过热碱处理后提出在空气中，时间过长会与空气