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单晶制绒常见问题及解决办法

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制绒不良现象、原因分析及改进

制绒不良现象、原因分析及改进

Trina Solar Energy Co,Ltd
2.抽检 抽检 在制绒过程中如发现制绒不稳定， 在制绒过程中如发现制绒不稳定，应在制绒时间 将到时，从溶液中捞取一些片子， 将到时，从溶液中捞取一些片子，进行绒面效果 观察，以决定是否需要适当延长制绒时间， 观察，以决定是否需要适当延长制绒时间，在硅 片进入清水槽后应适当进行抽样， 片进入清水槽后应适当进行抽样，以决定下一批 次药液的补给量
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表面污染
现象： 现象：在同一批ห้องสมุดไป่ตู้子中 相同位置有类似于油污 的污渍 原因：来料问题， 原因：来料问题，可能 在硅片包装时引入 解决方法：与硅片车间 解决方法： 协商解决
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表面污染
现象： 现象：表面有污渍 原因： 原因：在制绒后反应残留物 解决方法： 解决方法：重新清洗
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3.不良片的判断以及改进步骤 不良片的判断以及改进步骤 由于在制绒过程中，绒面不均占大多数， 由于在制绒过程中，绒面不均占大多数，因 此解决这类问题为提高绒面良率的关键。 此解决这类问题为提高绒面良率的关键。 绒面不均有多种原因， 绒面不均有多种原因，主要包括刻蚀时间不 加入不足， 不足等原因。 够，IPA加入不足，KOH不足等原因。我们可以 加入不足 不足等原因 通过一看二算三判断的方法来解决。 通过一看二算三判断的方法来解决。首先观察 不良片可以归为哪一类， 不良片可以归为哪一类，其次计算硅片的腐蚀 厚度以及剩余厚度， 厚度以及剩余厚度，最后来判断属于那种原因 然后采取何种对策。 ，然后采取何种对策。
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【2019年整理】制绒原理及相应问题的对策

【2019年整理】制绒原理及相应问题的对策

NaOH-etch - solid line Isotexture - dashed line
600
800
Wavelength, nm
1000
1200
一对矛盾
多晶硅织绒较深会引起并联电阻减小，反向电流增大，甚至击穿。但是 织绒较浅，会影响件反射效果。实际中发现，深度以3~5m为宜
深沟腐蚀区表面形貌
方案一、利用NaOCl预清洗
实验条件
传统织构化工艺 新工艺条件
1 NaOH (8%，75C，2min) NaOCl(12%，80C，15min)
2 NaOH(2%)+IPA(7%) NaOH(2%)+IPA(7%)
硅片表面的沾污之一
FTIR谱 存在： C=O拉伸键 S-C-O键 烷基硫酸盐
IQE IQE
绒面作用： 1、减少表面反射 2、提高内部光吸收
100
80
60
without
with
40
20
0 400
600
800
1000 1200
wavelength(nm)
T=200us
100
80
60
with
without
40
20
0 400
600 800 1000 1200
wavelength
T=2us
入刀口的现象，如润滑剂过稀则冷却效果不好。这些润滑剂在高 温下有可能碳化粘附在硅片表面。
硅片经过热碱处理后提出在空气中，时间过长会与空气中的氧反
应形成一层氧化层，这层氧化层一旦形成就很难再清洗下去了。 因此，在碱清洗后不能在空气中暴露12秒以上。
表面油脂货摊沾污的结果
减缓去损伤层的量 无法形成织构化的成核 表面织构化无法形成

制绒原理及相应问题的解决

制绒原理及相应问题的解决

对形貌的影响
KOH only
KOH ＋IPA
KOH ＋Si solved
KOH ＋IPA＋Si solved
反应15分钟时反射率
反应45分钟时
反射率和金字塔尺寸和均匀性没有密切关系， 取决于金字塔有没有布满
关键因素的分析 ——NaOH的影响 的影响
0.5% 1.5% 5.5%
关键因素的分析 ——温度的影响 温度的影响
图3 悬挂健对反应的影响
影响因素分析
硅的刻蚀速率与表面原子密度、晶格方向、掺杂浓 度、腐蚀液成分、浓度、温度、搅拌等参数有关
1. 2. 3. 4. 5. 6.
NaOH浓度 无水乙醇或异丙醇浓度 制绒槽内硅酸钠的累计量 制绒腐蚀的温度 制绒腐蚀时间的长短 槽体密封程度、乙醇或异丙醇的挥发程度
各个因素作用
图6 一定温度下NaOH溶液浓度和IPA含量对反应速率的影响
温度越高腐蚀速度越快 腐蚀液浓度越高腐蚀速度越快 IPA浓度越高腐蚀速率越慢 Na2SiO3浓度越高腐蚀速率越慢
对反射率的影响
绒面的平均反射率随NaOH浓度的变化
图7 NaOH浓度对反射率的影响
图8 一定条件下NaOH浓度和IPA含量对反射率的影响
如何检测硅酸钠含量
硅酸钠具体含量测量是没必要的， 只要判定它的含量是否过量即可。实验 是用100%的浓盐酸滴定，若滴定一段 时间后出现少量絮状物，说明硅酸钠含 量适中；若滴定开始就出现一团胶状固 体且随滴定的进行变多，说明硅酸钠过 量。
各向异性的原因
1、水分子的屏蔽效应（screening effect）阻挡了硅原子与OH根离子的 作用，而水分子的屏蔽效应又以原子 排列密度越高越明显。 2、在{111}晶面族上，每个硅原子具 有三个共价健与晶面内部的原子健结 及一个裸露于晶格外面的悬挂健， {100}晶面族每一个硅原子具有两个共 价健及两个悬挂健，当刻蚀反应进行 时，刻蚀液中的OH－会跟悬挂健健 结而形成刻蚀，所以晶格上的单位面 积悬挂健越多，会造成表面的化学反 应自然增快。

单晶硅片制绒后产生白斑的原因分析及改善措施

单晶硅片制绒后产生白斑的原因分析及改善措施

注：两侧方向是指垂直于硅片刀纹的方向，进刀方向是指平行于硅片刀纹的方向3.2 异常硅片厚度测试2种单晶硅片的异常硅片进行厚度测试。

每片异常硅片测试4个点，其中，测试点常区域中心点，测试点2为异常区域边缘，测试为硅片中心点，测试点4为异常区域对称位置，示例图如图3所示；然后分别测试不同异常硅片测试点的厚度，并与正常硅片(生产中未出现异常的M2硅片)在对应位置的厚度进行对比，结果如表2所示。

a. 进刀面b. 两侧图1 M2异常硅片绒面测试结果Fig. 1 The test results of anomalous M2 texturing silicon wafera. 进刀面表2 各测试点的厚度测试结果Table 2 The results of thickness test of differenttest point硅片类型测试点1/µm测试点2/µm测试点3/µm测试点异常硅片177172172157.4 mm异常硅片174169170正常硅片1761761783 异常硅片厚度测试的测试点分布图示例Fig. 3 The test point distribution example of thickness test ofanomalous silicon waferb. 两侧图2 157.4 mm异常硅片绒面测试结果Fig. 2 The test results of anomalous 157.4 mm texturingsilicon waferb. 两侧位置图4 157.4 mm 异常硅片的显微红外测试结果Fig. 4 The micro-infrared test result of anomalous 157.4 mmtexturing silicon wafera. 进刀面a. 进刀面0.190.180.170.160.150.140.138090405060702010304000400020002000波数/cm-1波数/cm -1波数/cm-13000300030002000100035002500150010001000对图4～图7的测试结果进行分析，可得出：1)157.4 mm 异常硅片的进刀面：对波峰进行数据库对比分析，显微红外测试结果显示，杂质可能是无机磷酸盐类物质，主要匹配到磷酸盐、焦磷酸盐、硅酸盐等。

制绒段常见不良及常规解决方法

制绒段常见不良及常规解决方法
历史黑名单：芯能、顺大 当前黑名单：阳光硅谷 (出现比例极少,上面第四幅图)
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8
片源异常及解决方法
4、线痕
线痕片大幅存在，线痕片存在的隐患为：深线痕可能导致更高碎片率，多线 线痕可能影响外观并对效率有轻微影响。
线痕表现形式：线痕可从外观直接看出，一般为一根或数根直且细的沟壑（缺照 片）。
对单晶而言，线痕分为单线线痕及多线线痕，单线线痕一般因切割断线引起，多 线线痕一般为切割浆料异常引起（如回收液的大量使用）。
黑名单：当前因各厂家自身控制以及我们采购、质量的严格把关，线痕片出现极
少。
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9
设备异常及解决办法
设备引起的制绒异常主要有如下几个特征：
1、独立性。由于设备的损坏，尤其是制绒设备的损坏，并不会同时产生，因此，因 设备引起的异常往往仅表现为某一个槽或某一条线；
2、异常硅片的规律性。设备异常，如鼓泡管堵塞，加热器损坏，其制绒出来的硅片 往往呈现一致的特征，并且在位置方面也有规律性。
制绒段常见异常及常规解 决方法
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1
制绒不良树状结构图
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2
片源异常及解决方法
1、指纹及划痕
指纹区
划伤区
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指纹片源于：硅片厂家在硅片清洗过程时进 行裸手插片，或者插片时所穿戴的手套 不能满足隔汗要求（自身来料检有时也 会引入）；
划痕源于：硅片厂家在插片过程的摩擦，同 时也来源于硅片厂家的硅片检验以及我 们公司自身的来料检验。
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17
工艺异常及常规解决办法
制绒异常及解决办法：
1、小雨点 小雨点因制绒过程IPA不足引起，IPA不足除引起小雨点外，也使跳片的概率上升， 因此，需予以及时解决。

太阳能电池制绒原理以及问题处理

太阳能电池制绒原理以及问题处理

多晶制绒原理及相应对策
多晶硅织构化应使用各项同性织构技术
湿法各项同性腐蚀
使用HF/HNO3/H2O
• HNO3在硅表面形成SiO层 • HF将氧化层除去
两者形成竞争
效率增加： 电池片：7% 组件： 4.8%
温度与腐蚀速度的关系
100
HNO3:HF:CH3COOH 4.5 : 2 : 3.5
Etch-rate, m/min

表面油脂去除方案

有机溶剂+超声——有机溶剂溶解有机物质 酸性液体去除法——如RCA工艺：热硫酸煮硅片


表面活性剂
NaOCl热处理——利用O自由基的强腐蚀性

方案一、利用NaOCl预清洗
实验条件
1 传统织构化工艺 新工艺条件 NaOH (8%，75C，2min) NaOCl(12%，80C，15min) 2 NaOH(2%)+IPA(7%) NaOH(2%)+IPA(7%)
等离子体法刻蚀形貌图
怎样是“好”的金字塔

小而均匀 布满整个硅片表面
Low density texture
High density texture
怎样得到“好”的金字塔 关键：降低硅片表面/溶液的界面能
两个方面实现：

1、提高硅片表面的浸润能力，如添加IPA或者把硅片进行酸或碱的 腐蚀。

{111}
各向异性的原因
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2

1、水分子的屏蔽效应（screening effect）阻挡了硅原子与OH根离子的 作用，而水分子的屏蔽效应又以原子 排列密度越高越明显。

2、在{111}晶面族上，每个硅原子具 有三个共价健与晶面内部的原子健结 及一个裸露于晶格外面的悬挂健， {100}晶面族每一个硅原子具有两个共 价健及两个悬挂健，当刻蚀反应进行 时，刻蚀液中的OH－会跟悬挂健健 结而形成刻蚀，所以晶格上的单位面 积悬挂健越多，会造成表面的化学反 应自然增快。

单晶硅太阳能电池的制绒方法

降低反射损失
未经处理的单晶硅表面具有高反射率 ，通过制绒技术可以降低表面反射， 减少光能的损失，提高太阳能电池的 光电转换效率。
国内外研究现状
国外研究
国外对单晶硅太阳能电池的制绒技术进行了广泛的研究，提 出了多种制绒方法和工艺，包括酸腐蚀、碱腐蚀、激光刻蚀 等。其中，酸碱联合制绒工艺因其效果显著而得到广泛应用 。
废水处理和回收
建立废水处理设施，对废 水进行回收处理，实现废 水零排放。
05 结论与展望
研究结论
制绒方法优化
通过对比不同制绒工艺参数，发 现碱浓度、温度和时间等因素对 制绒效果具有显著影响。优化后 的制绒工艺可提高硅片表面绒面
结构的质量和效率。
表面形貌改善
研究结果显示，优化后的制绒工 艺能够获得更细小、更均匀的绒 面晶胞结构，显著提高了硅片表
03 实验结果与分析
实验结果
制备出单晶硅太阳能 电池，表面制绒后呈 现出明显的绒面结构 。
经过制绒处理，太阳 能电池的短路电流和 开路电压均有所提高 。
绒面结构增加了太阳 能电池的表面积，提 高了光的吸收效率。
结果分析
制绒处理能够改善单晶硅太阳 能电池的表面形貌，增加光吸 收面积。
通过对比实验，发现制绒处理 能够提高太阳能电池的性能。
效果。
04 讨论与优化建议
制绒工艺优化
01
02
03
工艺参数优化
通过调整制绒液浓度、浸 泡时间、清洗温度等工艺 参数，提高制绒效果。
设备改进
采用新型的制绒设备，提 高设备运行效率和稳定性 。
清洗技术改进
采用先进的清洗技术，如 超声波清洗、喷淋清洗等 ，提高清洗效果。
提高太阳能电池效率的途径
选用高质量硅材料

制绒段常见不良及常规解决方法-文档资料29页

脱胶不良的表现形式：脱胶不良的硅片经制绒后，在硅片有机物残留区，硅片出绒不全或出绒较小导致该 区域较其他区域发白。脱胶不良产生时，位置固定且一般整体连续出现。
片源异常及解决方法
脱胶不良解决方法： 脱胶不良在轻微时，脱胶不良区域硅片仍可正常出绒，但其绒面相对较小而较其余区域颜色浅而显发白，
仅对B1类有所贡献，不会造成B2片。对该情况，可维持正常生产，同时，做好不良硅片数目的大致统 计及实例照片的拍摄。 脱胶不良在严重时，脱胶不良区将难以出绒而导致该区域明显发白。此时，脱胶不良将对B2片产生贡献。 对该种情况，对制绒后的硅片可按正常返工工艺进行返工处理；对后续待制绒硅片，可以通过适当增 加氢氧化钠浓度的方式来加快硅片的腐蚀速率，从而减小脱胶不良带来的负面影响。对该情况，也同 样需要做好不良硅片数目的大致统计及实例照片的拍摄。
设备异常及解决办法
设备引起的制绒异常主要有如下几个特征：
1、独立性。由于设备的损坏，尤其是制绒设备的损坏，并不会同时产生，因此，因 设备引起的异常往往仅表现为某一个槽或某一条线；
2、异常硅片的规律性。设备异常，如鼓泡管堵塞，加热器损坏，其制绒出来的硅片 往往呈现一致的特征，并且在位置方面也有规律性。
解决方法：当出现硅片切割后未及时清洗或硅片表面脏污残留（有机洗剂残留）时，硅片的制绒将难 以持续。正常解决流程为：先申请停线，同时，开始进行在线调整，制绒：可通过加大氢氧化钠浓 度，提高制绒温度等方法来加快制绒过程的硅片反应速率；预清洗：采取可去有机的溶液配制进行 硅片表面清洗；若上述方向的调整没有明显改善，可直接停线等待，并与供应商进行积极沟通。
表现形式：指纹或划伤经制绒后均清晰显现， 制绒后，指纹或划伤区的颜色较正常区 域浅，从而显得该区域略显发白；

清洗制绒缺陷


五、绒面不均 现象： 硅片表面出现规则的绒面 不良 原因：可能是来料问题
解决方法：适当延长时间可以一 定程度上减轻该现象
六、无绒面 现象：表面有流星雨现象发生 原因：来料 解决方法：加大碱液用量
七、绒面不均 现象:部分区域绒面良好, 部分绒面表现为较难刻蚀 原因：来料原因 解决方法：加大碱液与 IPA的用量通常可以解决，具 体加入量依据实际情况而定
二、硅片表面发白 原因：制绒时间不够或 者NAOH含量不够 解决方法：通常延长 制绒时间或者 增添 NAOH
三、硅片表面发亮 现象：表面发沙 原因：NAOH过量或者是刻蚀 时间过长 解决方法：适当降低NAOH的 用量及制绒时间
四、表面刻蚀不均 现象：硅片表面部分区域发 白，有慧星现象 发生 原因：IPA偏少 解决方法:适当增加IPA的用 量
制绒清洗常见缺陷
单晶制绒基本要求：损伤层去除完全；绒面连续均匀；反射 率低；无色差。
制绒良好图片
2
常见缺陷
1 表面污点（包括手指印、残留物IPA/K2SIO3/KOH/外来杂质、花篮印、水纹） 2.表面发白 3 表面发亮 4 表面有规则的闪光 5 表面有慧星现象发生 6 表面有慧星现象及污点 7 表面一些区域没有绒面
一、表面污染 ������
1、指纹残留 原因：人为直接接触 硅片造 成 解决方法：生产操作时规范， 保证手套的清洁
2、药液残留 原因：清洗不够或IPA加入过多 解决题，可能在硅 片包装时引入
解决方法：与硅片厂家协商 解决
4、表面有污渍 原因：在制绒后反应残留 物，清洗不净 解决方法：重新清洗

工艺故障排除指南(单晶制绒)

硅片表面的有机物等污染物粘附于硅片表面，阻止硅片制绒。
只使用柠檬酸进行超声，中间对超声槽溶液进行更换。
硅片过腐，表现为绒面角锥体过大，减薄量过大
碱浓度过大或反应温度过大，导致在<100>面上反应速率远大于<111>面上反应速率。
测试温度，确定是否为80度；稀释溶液浓度，同时保证溶液的均匀性；降低下次碱配制的浓度。
采声时间。
4、溶液状态不够均匀。
1、对溶液进行充分搅拌，补加溶液必须先溶解，加入之后必须进行溶液充分搅拌，使用烧杯或竿进行“8”字形状搅拌溶液。
2、查看电源控制柜相应的加热开关是否都在正常工作。
硅片表面有白斑，部分白斑区域出现在不同硅片同一位置，白斑区域明显表现为被覆盖没有出绒现象
单晶硅片四边都有白边
仍有白边部份硅片反应不够充分，这部份对中间无白边部份偏厚。换言之，整个硅片化学反应不够均匀，中间部份反应放热不易，导致反应激烈。
保证溶液均匀，控制硅片中心速度，增加缓冲剂。硅酸钠溶液可视为缓冲剂。
硅片两侧出现“花蓝印”的白边
由于溶液中硅酸钠的浓度过大，粘稠度增加，使得承片盒与硅片接触的地方得不到充分反应。
制绒时槽内硅片区域性发白
溶液不均匀或硅片本身原因导致。
长时间制绒未见效果，对相应区域进行少许NaOH补充，撒在相应槽区域即可；下次制绒之前需要对溶液搅拌均匀。
制绒时硅片漂浮
制绒IPA量不足，导致氢气粘附于硅片表面，没有及时被带走。
补加相应IPA量即可。
工艺故障排除指南
单晶硅太阳能电池
工序
故障表现
诊断
措施
制绒
硅片表面大部分发白，发白区域未出绒面
1、NaOH与IPA比例失调。NaOH含量偏低，不能充分进行反应，或者IPA含量过高，抑止反应进行。
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、划痕（表面泛白的除外）、手
单晶制绒常见冋题及解决办法
制绒是处理硅片的一种工艺方法，硅太阳能电池片生产的首道工序。

不管是单晶硅片还是多晶硅片，都可以用酸或者碱来处理。

无论用哪种方法处理，一般 情况下，用碱处理是为了得到金字塔状绒面；用酸处理是为了得到虫孔状绒面。

不管是哪种 绒面，都可以提高硅片的陷光作用。

单晶制绒常见异常
亮面:
导致亮面的原因：反应剧烈，溶液配比不平衡；反应时间不足;
处理方法：依亮面程度及硅片减重情况，决定是否须补加酒精。

可返工异常：白斑、脏片、小雨点、暗斑、亮面、阴阳面、齿痕、水痕。

发白: 导致发白的原因：制绒不充分；处理方法：依硅片发白程度，决定是否须补加NaOH 。

雨点：导致雨点的原因：溶液表面张力过大制绒过程中产生的气泡脱离困难；处理方法：依情况补加适当酒精，以降低其溶液表面张力。

白点：导致发白的原因：溶液不匀；处理方法：进药后搅拌溶液。

齿痕
导致发白的原因：药量配比不足以消除齿痕；处理方式：调整药量，适当多增加10~20gNaOH 。