多晶硅片生产工艺介绍
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晶硅光伏基本的生产工艺流程和原理
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summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to
know different data formats andwriting methods,please pay attention!一、硅料准备
1. 提炼多晶硅:首先需要从天然硅矿石中提取出高纯度的多晶硅。这一过程通常采用化学气相沉积(CVD)法或者西门子过程。
四氯化硅西门子法生产工艺
四氯化硅西门子法生产工艺主要是以四氯化硅为原料,使用氢、锌等作为还原剂与四氯化硅发生反应,还原出高纯硅。
SiCl4的分子量为169.90,常温下为无色透明液体,有窒息气味,对皮肤有腐蚀,密度为1.50g/cm3。熔点−70℃。沸点57.6℃。潮湿受气中水解生成硅酸和氯化氢,同时产生白烟。溶于四氯化碳、四氯化钛、四氯化锡等有机溶剂。能与水发生激烈的水解作用,也能与醇类起作用。干燥空气中加热生成氧氯化硅。与氢及其他还原剂作用生成三氯甲硅烷和其他氯代硅烷,与胺、氨迅速反应生成氮化硅聚合物,与醇反应生成硅酸酯类,与有机金属化合物(如锌、汞、钠)反应生成有机硅烷等。
由于STC原料获取较为便利,在多晶硅发展初期,部分机构和企业研究以SiCl4为原料生产多晶硅,使用Zn、Al、Ca、Mg或H2等还原四氯化硅,制取高纯多晶硅。
(1)锌还原四氯化硅
使用锌还原四氯化硅的主要化学反应方式如下,其工艺流程如图所示。
Si+2Cl2=SiCl4
SiCl4+2Zn=Si+2ZnCl2
ZnCl2=Zn+Cl2
此种生产技术是利用Zn还原SiCl4,从而获得高纯多晶硅,生产过程主要分为3步。
1)工业粗硅氯化制备四氯化硅
目前,SiCl4的工业制备方法,一般是采用直接氯化法,将工业粗硅在加热条件下直接与氯反应制得SiCl4。工业上常用不锈钢(或石英)制的氯化炉,将硅铁装入氯化炉,从氯化炉底部通入氯气,加热至200℃~300℃时,就开始反应生成SiCl4,其化学反应为 Si+2Cl2=SiCl4 生成的SiCl4以气体状态从炉体上部转至冷凝器,冷却为液态后,再流入储料槽。
在生产中,一般将氯化温度控制在450℃~500℃,这样一方面可提高生产率,另一方面可保证质量。因为温度低时不仅反应速度慢,而且有副产品Si2Cl6、Si3Cl8等生成,影响产品纯度,但若温度过高,硅铁中其他难挥发杂质氯化物也会随SiCl4一起挥发出来,影响SiCl4纯度。
perc生产全流程及工艺要点
perc生产全流程及工艺要点如下:
1.原材料准备:需要准备多晶硅片、p型硅和n型硅的单晶硅片、硼酸盐和磷酸盐溶液等。
2.制备p型基片:将多晶硅片加热到高温,然后将硼酸盐溶液等掺入多晶硅中,使其成为p型,并进行降温处理。此时,硼酸盐溶液的加入使得多晶硅片中形成了p型区域。
3.制备n型区域:将原材料中的n型硅片进行加热和磷酸盐溶液掺入,使n型硅片中形成n型区域。
4.形成p-n结:将p型硅基片和n型硅片叠加在一起,形成p-n结。
5.光刻工艺:在光刻胶层上制作掩膜,然后进行曝光和蚀刻等步骤,定义出后续沉积层和金属导线的位置。
6.沉积层制备:借助化学气相沉积(CVD)工艺,将硼杂质气体注入到硅基片上,以形成p层。
7.激光直接开孔技术:在金属反射层上打孔,这些孔隙被用来接收光线并将其传输到下方的电池电极。此外,还需要在p层上打孔。
在【技术应用】单晶、多晶硅片生产工艺流程详解(上)中,笔者介绍了单晶和多晶硅片工艺流程的前半部分,概述了一些工艺流程和概念,以及术语的相关知识。而本文则是从切片工艺开始了解,到磨片和吸杂,看硅片如何蜕变。
切片
切片综述
当单晶硅棒送至硅片生产区域时,晶棒已经过了头尾切除、滚磨、参考面磨制的过程,直接粘上碳板,再与切块粘接就能进行切片加工了。
为了能切割下单个的硅片,晶棒必须以某种方式进行切割。切片过程有一些要求:能按晶体的一特定的方向进行切割;切割面尽可能平整;引入硅片的损伤尽可能的少;材料的损失尽量少。
碳板
当硅片从晶棒上切割下来时,需要有某样东西能防止硅片松散地掉落下来。有代表性的是用碳板与晶棒通过环氧粘合在一起从而使硅片从晶棒上切割下来后,仍粘在碳板上。
碳板不是粘接板的唯一选择,任何种类的粘接板和环氧结合剂都必须有以下几个特性:能支持硅片,防止其在切片过程中掉落并能容易地从粘板和环氧上剥离;还能保护硅片不受污染。其它粘板材料还有陶瓷和环氧。
石墨
是一种用来支撑硅片的坚硬材料,它被做成与晶棒粘接部位一致的形状。大多数情况下,碳板应严格地沿着晶棒的参考面粘接,这样碳板就能加工成矩形长条。当然,碳板也可以和晶棒的其它部位粘接,但同样应与该部位形状一致。碳板的形状很重要,因为它要求能在碳板和晶棒间使用尽可能少的环氧和尽量短的距离。这个距离要求尽量短,因为环氧是一种相当软的材料而碳板和晶棒是很硬的材料。当刀片从硬的材料切到软的材料再到硬的材料,可能会引起硅片碎裂。
这里有一些选择环氧类型参考:强度、移动性和污染程度。粘接碳板与晶棒的环氧应有足够强的粘度,才能支持硅片直到整根晶棒切割完成,因此,它必须能很容易地从硅片上移走,只有最小量的污染。
刀片
当从晶棒上切割下硅片时,期望切面平整、损伤小、沿特定方向切割并且损失的材料尽量小。有一个速度快、安全可靠、经济的切割方法是很值得的。