硅片表面制绒

多晶硅片的表面清洗与制绒摘要：太阳能电池生产过程中采用硅片作为基底，对硅片的制绒清洗属于第一道工序，主要目的有两个：①去除硅片表面杂志损伤层，②在硅片表面腐蚀出微观绒面结构。

本文在不同生产参数变化情况下对减薄量、反射率、电池效率等参数进行跟踪，通过D8反射仪、Haml测试仪进行测试和表征。

通过多组试验数据可得到最优链式多晶硅清洗制绒工艺。

关键词：太阳能电池；清洗制绒；减薄量；反射率0.引言清洗制绒是多晶硅生产的首要环节，在清洗制绒过程中形成微观蠕虫状绒面结构，通过此结构减少光的反射，提高短路电流，增加PN结面积，提升开路电压，是提高太阳能电池转换效率的重要途径。

多晶硅的晶向属于多向性，常采用的清洗制绒方式为酸性溶液各向同性腐蚀，也是目前最常用的批量生产方案[[1].2]。

在酸性溶液中主要是是HF与HNO3两种，其中HF主要取其酸性作用，HNO3主要是取其氧化性强的作用，两者结合形成强氧化性酸溶液对硅片进行腐蚀[[]3.4.5]。

主要反映过程如下：3Si+4HNO3→3SiO2+2H2O+4NO ↑ (1)SiO2+4HF→SiF4+2H2O (2)SiF4+4HF→H2SiF6 (3)本文所有技术跟踪全部在链式酸制绒设备上进行，多晶硅片进入设备后，酸腐蚀反应开始在硅片表面发生，因损伤层的深浅不一形成不规则的蠕虫状绒面结构。

为得到较低的反射率，本文通过对不同影响因素的调整来进行验证，争取得到最优清洗制绒工艺。

1.实验流程设计选取同锭切割硅片进行分组，共分2组，每组选取1000片，进行如下实验安排：1）对制绒槽药温度的确定在制绒槽药液寿命中段，分别采取20℃、22℃、24℃、26℃、28℃温度进行硅片腐蚀，然后每组选5片进行腐蚀量及反射率测试，记录其平均值。

2）对HF/HNO3配比的确定选取1）试验中最优组制绒温度，然后进行HF：HNO3=1:1/3:2/2:1/5:2/3:1不同浓度下腐蚀，然后每组选5片进行腐蚀量及反射率测试，记录其平均值。

前清洗&制绒作业指导书前清洗&制绒作业指导书1.目的硅片表面制绒。

2 原理在低浓度NaOH水溶液中，硅片表面发生各向异性腐蚀，产生密集的金字塔型角锥体结构。

化学反应方程式：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑。

3.职责3.1 生产准备3.1.1 穿上工作服，戴上PVC/乳胶手套，加药操作人员需要戴上安全眼镜、防护面具、防酸碱围裙、长袖防酸手套。

3.1.2 确保手套没有粘有油脂性物质,在插片过程中请使用真空吸笔,如有其他取片需要,严禁直接接触硅片的表面，只允许接触硅片的两侧.手套若接触过皮肤、头发或者是带有油脂的物品，请更换手套。

3.1.3 在“工艺流程卡”上准确记录硅片批号、生产厂家、硅片类型，电阻率和投入数。

3.1.4 检查抽风是否正常，检查DI水的电阻率，实际观察值需＞2MΩ·cm,上班前并做好相应记录，低于规定数值，立即通知工艺人员。

3.2 生产操作过程A：制绒槽的操作过程3.2.1 把DI水装入制绒槽中，使水位到达预定的刻度，盖上槽盖，开启加热。

3.2.2 当屏幕显示制绒槽温度达到，先按工艺规定的配液比例加入 NaOH, 盖上盖子，无篮循环，鼓泡数分钟，使溶液混合均匀。

3.2.3 制绒槽持续加热溶液，直到控制屏幕实际显示温度达到工艺规定要求。

3.2.4 按工艺配液比例要求加入IPA、添加剂,盖上盖子。

3.2.5 当温度稳定后，开始投料生产，改为有篮鼓泡。

3.2.6 正式生产时，当硅片从制绒槽中提出后，在漂洗槽检查硅片质量（外观与重量检查，标准见质量检查一项）。

3.2.7在每个槽中做完一批后，需要定量补料，补料范围为：根据实际生产出片制绒效果结合工艺参数。

3.2.8 如果当班在下班时制绒槽如果没有做满20批，则不需要将药液放掉，下个班次可以继续使用10个批次。

B：其它辅助槽的操作过程3.2.9 预清洗、HF、HCL槽将水位加到预定刻度处（在相应的槽中有标定刻度），溢流槽加满水。

多晶酸制绒原理多晶硅绒面制备方法⏹多晶硅表面由于存在多种晶向，不如（100）晶向的单晶硅那样能利用各向异性化学腐蚀得到理想的绒面结构，因而对于多晶硅片，目前主要采用各向同性的酸腐方法来制备绒面。

⏹主要方法:是利用硝酸和氢氟酸、去离子水来配制酸性腐蚀液。

对于多晶硅片进行各向同性腐蚀，在硅片表面形成蜂窝状的绒面结构，从而提高太阳电池的光电转换效率。

根据溶液对硅的各向同性腐蚀特性，在硅片表面进行织构化处理而形成绒面。

1.第一步:硅的氧化硝酸和氢氟酸的混合液可以起到很好的腐蚀作用，硝酸的作用是使单质硅氧化为二氧化硅，其反应为:3Si+4HNO3===3SiO2+2HO2+4NO2.第二步:二氧化硅的溶解⏹二氧化硅生成以后，很快与氢氟酸反应⏹SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O(四氟化硅是气体)⏹SiF4 + 2HF = H2SiF6⏹总反应:⏹SiO2 + 6HF = H2SiF6 + 2H2O⏹终反应掉的硅以六氟硅酸的形式进入溶液并溶于水。

⏹这样，二氧化硅被溶解之后，硅又重新露出来，一步、二步的反应不断重复，硅片就可以被持续的腐蚀下去。

单晶绒面图片多晶绒面图片制绒生产过程控制单晶硅制绒液体的组成和作用制绒溶液主要是由碱性物质（NaOH、KOH、Na2CO3等）及一般采用高浓度碱溶液(10% - 20%)在90℃条件腐蚀0.5 - 1min以达到去除损伤层的效果,此时的腐蚀速率可达到4 - 6um/min 。

初抛时间在达到去除损伤层的基础上尽量减短，以防硅片被腐蚀过薄。

制绒生产过程控制单晶硅制绒液体的组成和作用⏹制绒溶液主要是由碱性物质（NaOH、KOH、Na2CO3等）及添加剂（硅酸钠、酒精或异丙醇）组成的混合溶液。

⏹碱性物质发生电离或者水解出OH离子与硅发生反应，从而形成绒面。

碱的适宜浓度为5%以下。

⏹酒精或异丙醇有三个作用：a、协助氢气泡从硅片表面脱附；b、减缓硅的腐蚀速度；c、调节各向异性因子。

硅片制绒工艺
硅片制绒工艺是一种半导体制造过程中的重要工艺，主要用于提高硅片的导电性和表面质量。

其主要步骤包括：
硅片清洗：将硅片表面清洗干净，去除表面的污垢和氧化物等杂质。

硅片预处理：对硅片表面进行预处理，如去除残留的油脂和水分等。

硅片喷砂：使用高速旋转的喷砂机将金刚砂或其他磨料喷射到硅片表面，形成细小的微划痕，使硅片表面变得更加粗糙。

硅片喷涂：将硅片表面喷涂上一层有机硅树脂或其他导电材料，使其表面形成一层均匀细腻的绒面。

硅片烘烤：将喷涂好的硅片放入高温烤箱中，使其表面的有机硅树脂或其他导电材料固化，形成一层均匀的绒面。

硅片清洗和检验：将固化好的硅片清洗干净，并进行质量检验，确保制绒效果符合要求。

硅片制绒工艺是半导体制造过程中的关键步骤之一，能够提高硅。

工艺说明名称晶体硅太阳电池编号制绒图号1 目的1.1 去除单晶硅片表面的机械损伤层和氧化层。

1.2 在单晶硅片表面制备一个反射率在10%～20%的织构表面。

2 原理在低浓度NaOH水溶液中，硅片表面发生各向异性腐蚀，产生密集的金字塔型角锥体结构。

化学反应方程式：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑。

3 操作规程3.1 装片3.1.1 戴好防护口罩和干净的PE手套。

3.1.2 将仓库领来的硅片从箱子中取出，以400片为一个生产批次把硅片装入“硅片盒”。

3.1.3 在“工艺流程卡”上准确记录硅片批号、生产厂家、电阻率和投入数。

3.1.4 在“工序产质量报表”上详细记录领料数、实际投入数、产出数，有缺片现象时要在缺片记录上记录缺片的批号、厂商、箱号和缺片数。

3.1.5 装完一个生产批次后把“工艺流程卡”随同硅片一起放在盒架上，等待制绒。

3.2 开机3.2.1 开工艺排风；打开压缩空气阀门；打开设备进水总阀。

3.2.2 打开机器电源，待设备自检完成并显示正常后，在手动操作界面下，手动打开槽盖，检查槽盖的灵活性。

检查机械手运行是否正常。

3.2.3 制绒清洗机共有10个清洗槽，其中7、8、9、10号槽中装满去离子水；1、2、3、4，5，6号槽中是化学腐蚀液。

检查槽内水位并调节至规定的液位，检查液位开关，检查加热传感器，补液电磁阀，检查并确保制绒机旁的排废液阀门开通。

3.2.4 按照本文件3.3条的规定配制各腐蚀槽的水溶液。

3.2.5 工艺槽温度设定和启动加热根据本文件3.4条的规定设定工艺温度。

启动加热器使槽内液体升温。

要特别注意：槽内没有水或溶液不能开加热器，否则会烧坏加热器。

每次只能启动3个槽同时加热；待恒温后，再启动另外3个槽。

3.2.6 加热制绒液体到设定温度以后，根据本班目标生产量在控制菜单上进行参数设置（包括粗抛、碱蚀、喷淋、鼓泡漂洗时间和产量的设置）。

3.2.7 参数设置完毕，在手动状态下按“复位”键，运行模式拨到“自动”状态，按“启动”键，机器进行复位，待机械手停止运动后即可上料生产。