太阳能电池制绒原理以及问题处理

、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 。

1 引言清洗设备在整个太阳能电池生产线上起到至关重要的作用。

主要可以分为：扩散前的制绒、酸洗，磷硅玻璃(PSG)的湿法腐蚀、漂洗等几类。

我公司所提供的产品囊括了上述环节的所有类型的清洗设备，完全可以满足各个环节的工艺要求。

本文将着重就制绒设备研究过程中的几个重要问题进行阐述。

2 工艺研究在太阳能电池生产中，刻蚀具有两个作用，即去除切割过程中产生的表面缺陷，同时进行硅片表面构化。

构化的目的就是延长光在电池表面的传播路径，从而提高太阳能电池对光的吸收效率。

构化的主要方法可以分为干法和湿法两种。

后者是目前应用最广泛的刻蚀方法，即用碱(NaOH、KOH)或酸液(HNO3、HF)对硅片表面进行腐蚀。

由于硅片的内部结构不同，各向异性的碱液刻蚀主要用于晶向分布均匀的单晶硅，而晶向杂乱的多晶硅采用各向同性的酸液刻蚀会有更好的构化效果。

本研究以单晶硅制绒为例进行工艺实验，对于多晶硅材料而言，我们正与厂家进行实际工艺摸索，本文仅对单晶硅制绒工艺进行阐述。

工业生产中通常采用碱和醇的混合溶液对<100>晶向的单晶硅片进行各向异性腐蚀，在表面形成类似"金字塔"状的绒面，有效地增强硅片对入射太阳光的吸收，从而提高光生电流密度。

对于既可获得低的表面反射率，又有利于太阳能电池的后续制作工艺的绒面，应该是金字塔大小均匀，单体尺寸在2～10μm之间，相邻金字塔之间没有空隙，即覆盖率达到100%。

理想质量绒面的形成，受到了诸多因素的影响，例如硅片被腐蚀前的表面状态、制绒液的组成、各组分的含量、温度、反应时间等。

而在工业生产中，对这一工艺过程的影响因素更加复杂，例如加工硅片的数量、醇类的挥发、反应产物在溶液中的积聚、制绒液中各组分的变化等。

为了维持生产良好的可重复性，并获得高的生产效率。

就要比较透彻地了解金字塔绒面的形成机理，控制对制绒过程中影响较大的因素，在较短的时间内形成质量较好的金字塔绒面。

经实验证明，我们得到的如下工艺的可重复性和可靠性都很好，可以用来进行大规模的工业化生产。

太阳能电池片生产流程解析一、概念太阳能电池：就是将太阳能转化为电能的半导体器件。

二、工艺流程太阳能电池工艺流程：清洗制绒→扩散→刻蚀→去PSG→ PECVD→丝网印刷→烧结→测试分档→分选→包装（一）、制绒和清洗硅片表面处理的目的：去除硅片表面的机械损伤层，清除表面油污和金属杂质，形成起伏不平的绒面，增加硅片对太阳光的吸收效率。

绒面腐蚀原理：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 →NaSiO3+2H2↑制备绒面的目的：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。

陷光原理：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。

影响绒面质量的关键因素：1.NaOH浓度 2.异丙醇浓度 3.制绒槽内硅酸钠的累计量 4. 制绒腐蚀的温度 5.制绒腐蚀时间的长短 6.槽体密封程度7.异丙醇的挥发程度化学清洗原理HF去除硅片表面氧化层：SiO2 + 6HF → H2[SiF6] + 2H2OHCl去除硅片表面金属杂质：盐酸具有酸和络合剂的双重作用，氯离子能与Pt2+、Au3+、 Ag+、Cu+、Cd2+、Hg2+等金属离子形成可溶于水的络合物。

★注意事项NaOH、HCl、HF都是强腐蚀性的化学药品，其固体颗粒、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30分钟，送医院就医。

（二）、扩散太阳电池制造的核心工序——PN结（太阳电池的心脏）扩散的目的：形成PN结太阳能电池磷扩散方法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，现大多采用的是第一种方法。

第12届中国光伏大会暨国际光伏展览会论文（晶体硅材料及电池）类单晶类单晶硅硅太阳电池表面的太阳电池表面的两步法两步法两步法制绒制绒谢俊叶1 马承宏1 李云2 徐志虎2（1. 内蒙古日月太阳能科技有限责任公司，2.内蒙古大学科学技术学院， 呼和浩特 010021）摘要摘要：：本文采用两步法对类单晶硅太阳电池的表面进行制绒，利用扫描电子显微镜和分光光度计测试绒面的表面形貌和反射率。

测试结果显示：常温下，经两步法腐蚀制绒后的硅片表面形貌是金字塔与凹坑相结合，在波长650nm 处，其表面反射率介于单、多晶硅片的反射率（10%—22%）间，但从电池制作的整体工艺和成本考虑，先酸后碱的制绒方案优于其它方案。

关键词关键词：：类单晶硅 ；两步腐蚀制绒； 反射率 1 引言提高太阳电池效率和降低成本一直是光伏技术领域追求的终极目标。

随着科技的发展，晶体硅片的厚度不断减薄成为降低成本的一个重要途径。

由于硅属于间接带隙，厚度的减薄意味着对光的吸收减少，因此采取表面绒面化措施来最大限度地降低硅片表面的反射率、提高陷光能力、增加光吸收，以此提高多晶硅太阳电池的转换效率。

单晶、类单晶和多晶硅的最大区别是存在晶界的问题，硅片的晶界越多则电池的转换效率相对越低，所以三者制成的太阳电池效率一般呈递减规律。

工业化生产中，因单晶硅存在各向异性，所以电池绒面常采用碱性腐蚀[1]，而多晶硅因不显各向异性，所以常采用酸性腐蚀的方法制备绒面[2-3]。

类单晶硅片的结构介于二者之间，其表面80%的面积常呈单晶结构，另20%的区域是由多晶构成，故对此结构的硅片无论采用单一的酸或碱类腐蚀液进行制绒，都会造成硅片表面出现亮、暗不同的区域，使得后续PECVD 镀膜工序会出现严重的色差。

为了使类单晶硅同时具有良好的表面形貌和相应反射率，降低表面色差，本工作选择了几种方案对类单晶硅的绒面制备进行研究。

2 实验2.1实验方案方案一：碱性腐蚀法，采用常规的氢氧化钠腐蚀制绒方法。

RENA制绒工艺操作规程序言为更好地保证Schmid制绒机的生产正常进行，稳定生产工艺，提高制绒工序产品质量，进一步保证电池产品性能，特制定本作业指导书，以使操作人员的工艺操作有章可循，规范统一，同时，还为新员工的上岗培训提供教材参考。

目录一、工艺目的二、使用范围三、责任四、设备及工具五、工艺原料及工艺要求六、工艺描述1、工艺原理2、制绒工艺流程3、工艺方案4、注意事项七、工艺准备八、工艺操作九、测试及检查十、安全操作附件1 积分球绒面反射率测试仪操作说明制绒工艺操作规程1、工艺目的：制绒工艺就是利用线锯切割时在硅片表面形成的损伤层及硅片表面的缺陷，通过硝酸与氢氟酸的混合溶液对硅片表面进行化学腐蚀。

使硅片在微观上形成高低不平的表面，增加电池片表面的受光面积，降低反射率，从而提高太阳电池的转换效率。

2、设备及工具：SCHIMID制绒机、电子天平、PVC手套、口罩、防护服、防护眼罩、防护套袖、橡胶手套、防酸碱胶鞋、methrohm浓度分析仪、D8绒面反射仪。

3、适用范围：电池车间制绒工序SCHIMID制绒设备4、职责：本工艺操作规程由工艺工程师负责制订、修改、解释5、工艺原料及工艺要求：合格的多晶硅片、HNO3（65%、电子级）、HF（49%、电子级）、KOH（50%、电子级）、HCl（37%、电子级）、DI水（大于15 MΩ·cm、6bar）、冷却水（4bar）、压缩空气（6 bar，除油、除水、除粉尘）、排风（0.01bar）、环境温度20℃～30℃、相对湿度40％～65％。

6、工艺描述：6.1、工艺原理：SCHIMID制绒工艺主要包括三部分：硝酸与氢氟酸混合液腐蚀→氢氧化钾腐蚀→盐酸与氢氟酸混合溶液清洗在制绒过程中，首先是硝酸与硅在损伤层与缺陷处发生化学反应，形成氧化硅，然后氢氟酸与氧化硅反应生成硅的络合物（H2SiF6）与水，这样去损伤层与制绒同时进行，从而缩短了工艺流程。

制绒之后的硅片经过KOH溶液去除硅片表面的多孔硅以及中和腐蚀槽中未清洗干净的酸液，再经过DI水冲洗去掉表面残留的碱液。

多晶硅太阳电池的制绒工艺及安全生产多晶硅太阳电池的制绒工艺及安全生产摘要：为了提高多晶硅电池的转换效率，降低大规模生产的成本，生产中进行制绒工艺是一种很有效的办法。

本文介绍了相关的工艺流程和制绒原理，根据实际生产，给定了相应的制绒工序工艺要求和其流程的基本操作。

关键词：多晶硅；制绒；陷光原理；减反射世界能源形式紧迫，已经成为世界十大焦点问题之首。

预计到2050年，全世界人口总数预计将达到100亿，按GDP 增长1.6%/人?年，GDP单位能耗按每年减少1%，则能源需求装机大约达到30-60TW。

世界上潜在的水能资源约4.6TW，而经济可开采的资源大约只有0.9TW，风能实际可开发资源仅约2-4TW，生物能3TW（总计8TW）；太阳能潜在资源120000TW，实际可开采资源达到600TW，所以，太阳能是唯一能保证人类未来需求的能源来源。

哥哈本会议后，从美国到欧盟等各个发达国家已经把新能源和节能提高到社会和经济发展的战略高度，中国政府也在2009年的国务院文件中提出要加大对新能源等战略性新兴产业的金融支持，可以预见，未来光伏产业将受到更多政策倾斜。

太阳能电池，又称光伏器件，是一种利用光生伏特效应把光能转变为电能的器件，是太阳能光伏发电的基础和核心。

1 多晶硅太阳电池现状与产业链目前，硅太阳电池占太阳点成本的绝大部分（94%）[1]，太阳能电池分为单晶电池和多晶电池，但是它们的结构基本一样，都有以下部分组成。

多晶硅具有比单晶硅相对低的材料成本，同时多晶硅片具有跟单晶硅相似的光电转换效率，多经过电池将进一步取代单晶硅电池市场。

提高太阳能电池的转换效率和降低成本是改进硅光电池的两个主要方面[2]。

2 太阳能电池片生产工艺流程清洗与制绒目的是去除硅片表面的机械损伤层及表面油污，形成起伏不平的绒面，增加硅片对太阳光的吸收。

单晶硅电池的原理是利用碱溶液对单晶硅各个晶面腐蚀速率的不同，在硅片表面形成类似金字塔状的绒面，其反应式为：Si+2NaOH=NaSiO3+2H2多晶硅电池是利用硝酸的强氧化性和氢氟酸的络合性，对硅片进行氧化和络合剥离，导致硅表面发生各向同性非均匀性腐蚀，从而形成类似凹陷坑状的绒面，其反应式为：Si+4HNO3+6HF=H2SiF6+4NO3+4H2O3 制绒工艺3.1 制绒原理制备绒面的目的是去除硅片表面的机械损伤层，清除表面油污和金属杂质，形成起伏不平的绒面，减少光的反射，增加硅片对太阳光的吸收，提高短路电流（Isc），最终提高电池的光电转换效率。