硅晶片清洗工艺流程复习进程.ppt

硅晶片清洗工艺流程太阳能电池的应用太阳能电池的应用太阳能电池分类单晶硅太阳电池：单晶硅太阳电池：1、表面规则稳定，通常呈黑色 2、光光电转换率最高，可达率最高，可达14-17%14-17%左右,而且其发电效率稳定可靠。3、不能弱光发电。4、因因单晶硅晶硅衬底造价高，成本底造价高，成本较 贵。5、光电单元间的空隙可透部分光。多晶硅太阳电池多晶硅太阳电池 1、结构通常清晰，不透明 2、转化率略低于单晶硅太阳电转化率略低于单晶硅太阳电 池，约池，约10-12%10-12%3、稳定性不如单晶硅 4、不能弱光发电 5、成本低于单晶硅，成本低于单晶硅，多晶硅太阳电池正在逐步取代单晶硅太阳电池。非晶硅太阳电池非晶硅太阳电池1、具有透光性，透光度可从5%到75%,运用到建筑上的最理想的透光度为5%2、转化率较低（6%-10%）3、具备弱光发电的性能，具备弱光发电的性能，日发电时间可以从早上6点延续到晚上7点4、材料和制造工艺成本低，材料和制造工艺成本低，易于形成大规模生产5、承受的工作温度比晶体硅要高 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，都有以下部分组成单晶电池多晶电池铝硅形成背面硅基体扩散层蓝色氮化硅绒面表面主栅线表面细栅线太阳能电池的结构太阳能电池的结构光伏发电的本质是光伏发电的本质是“光光-电转换电转换”。简单讲，主要简单讲，主要是以半导体材料为基是以半导体材料为基础，利用光照产生电础，利用光照产生电子子-空穴对，在空穴对，在PN结结上可以产生光电流和上可以产生光电流和光电压的现象，从而光电压的现象，从而实现太阳能光电转换实现太阳能光电转换的目的。的目的。太阳能电池的工作原理太阳能电池的工作原理 完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。半导体。半导体。半导体。晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构共价健共价健 Si Si Si Si价电子价电子PNPN结及原理结及原理 Si Si Si Sip+多余多余电子电子磷原子磷原子 在在在在N N 型半导体中型半导体中型半导体中型半导体中自由电子是多数载自由电子是多数载自由电子是多数载自由电子是多数载流子，空穴是少数流子，空穴是少数流子，空穴是少数流子，空穴是少数载流子。载流子。载流子。载流子。Si Si Si Si 在在在在 P P 型半导体型半导体型半导体型半导体中中中中空穴是多数载空穴是多数载空穴是多数载空穴是多数载流子，自由电子流子，自由电子流子，自由电子流子，自由电子是少数载流子。是少数载流子。是少数载流子。是少数载流子。B硼原子硼原子空穴空穴PNPN结及其单向导电性结及其单向导电性多子的扩散运动多子的扩散运动内电场内电场少子的漂移运动少子的漂移运动浓度差浓度差P P 型半导体型半导体型半导体型半导体N N 型半导体型半导体型半导体型半导体 内电场越强，漂移运内电场越强，漂移运内电场越强，漂移运内电场越强，漂移运动越强，而漂移使空间动越强，而漂移使空间动越强，而漂移使空间动越强，而漂移使空间电荷区变薄。电荷区变薄。电荷区变薄。电荷区变薄。扩散的结果使空扩散的结果使空间电荷区变宽。间电荷区变宽。空间电荷区也称空间电荷区也称 PN 结结 扩散和漂移扩散和漂移扩散和漂移扩散和漂移这一对相反的这一对相反的这一对相反的这一对相反的运动最终达到运动最终达到运动最终达到运动最终达到动态平衡，空动态平衡，空动态平衡，空动态平衡，空间电荷区的厚间电荷区的厚间电荷区的厚间电荷区的厚度固定不变。度固定不变。度固定不变。度固定不变。+动画动画形成空间电荷区形成空间电荷区 工作原理：工作原理：当太阳光照射到太阳电池上并被吸收时，其中能量大其中能量大于禁带宽度的光子能把价带中电子激发到导带上去，形成自由电子，价于禁带宽度的光子能把价带中电子激发到导带上去，形成自由电子，价带中留下带正电的自由空穴，即电子一空穴对带中留下带正电的自由空穴，即电子一空穴对；自由电子和空穴在不停的运动中扩散到P-N结的空间电荷区，被该区的内建电场分离，电子被扫到电池的N型一侧，空穴被扫到电池的P型一侧，从而在电池上下两面(两极)分别形成了正负电荷积累，产生“光生电压”，即“光伏效应”，若在电池两侧引出电极并接上负载，负载中就有“光生电流”通过。太阳能电池的工作原理太阳能电池的工作原理工业硅6N以上高纯多晶硅单晶硅棒多晶硅锭物理化学处理高温熔融单晶硅片多晶硅片组件系统组件太阳能电池的产业链太阳能电池的产业链硅片生产流程硅片生产流程硅锭粘结硅锭粘结开方机开方机开方后的开方后的硅块硅块硅块检测硅块检测硅块截断硅块截断硅块平磨倒角硅块平磨倒角硅块玻璃板和硅块玻璃板和工件板粘结工件板粘结预清洗脱胶预清洗脱胶排片清洗机排片清洗机切割后硅片切割后硅片清洗好的硅片清洗好的硅片机器检片机器检片人工检片人工检片硅片包装硅片包装硅棒粘胶硅片切割切好后的硅片硅片的清洗硅片分检21硅片上污垢的组成硅片上污垢的组成晶片表面层原子因垂直切片方向的化学键被破坏而成为悬空键，形成表面附近的自由力场，极易吸附各种杂质表面，可能沾污的杂质可归纳为三类：油脂、松香、蜡、环氧树脂、聚乙二醇等有机物；金属、金属离子及一些无机化合物；自然氧化层及尘埃及其他颗粒（硅，碳化硅）等。一、污垢附着力：一、污垢附着力：静电力，范德华力，化学键等二、污垢的危害：二、污垢的危害：造成硅片易发生变花、发蓝、发黑、影响制绒等现象，使硅片不合格。三、清洗剂的主要成分：三、清洗剂的主要成分：1、碱（氢氧化钠、氢氧化钾）2、表面活性剂 3、螯合剂 4、有机溶剂 5、其他原料1 1、有机物污垢：、有机物污垢：利用表面活性剂的渗透、润湿、乳化表面活性剂的渗透、润湿、乳化作用，解吸、包裹油脂、环氧树脂、聚乙二醇等有机物颗粒离开硅片表面，并成为悬浮的自由粒子。同时在硅片表面形成致密的吸附层，防止二次污染，从而保证了硅片表面的清洁度。清洗机理清洗机理2 2、金属杂质：、金属杂质：A、由于金属离子和硅表面终端的氢原子之间的电荷交换和硅结合，难以去除。B、去除方法：使金属原子氧化变成可溶性离子可以将碱金属离子及Al3、Fe3和Mg2形成的不溶的氢氧化物反应成溶于水的络合物C、进一步去除残留的重金属污染（如Au）M Mz+z e-还原氧化3 3、自然氧化层及大颗粒、自然氧化层及大颗粒A A、带来的问题：、带来的问题：接触电阻增大难实现选择性的CVD或外延成为金属杂质源难以生长金属硅化物B、无机碱对硅有腐蚀作用，缓慢溶解原始氧化层，并再氧化去除颗粒OHOHOHOHOHOH超声波清洗原理超声波清洗原理 超声波在清洗液中疏密相间的向前辐射，使液体流动而产生数以万计的直径为50-500m 的微小气泡，这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长，而在正压区，当声压达到一定值时，气泡迅速增大，然后突然闭合，并在气泡闭合当声压达到一定值时，气泡迅速增大，然后突然闭合，并在气泡闭合时产生冲击波，在其周围产生上千个大气压，时产生冲击波，在其周围产生上千个大气压，振荡污物而使他们分散于清洗液中，从而达到清洗件净化的目的。超声波清洗机如图：辅助清洗方法辅助清洗方法清洗流程1、预清洗、预清洗 为保证硅片清洗的洁净度，在脱胶前的喷淋冲洗时间最好控制在30分钟以上。二、脱胶二、脱胶 A、目前各生产厂家脱胶工艺不同，主要使用机器有两种：手动脱胶机和全自动脱胶机。B、目前主要的脱胶工艺为：5570清水脱胶 5570 加乳酸脱胶 5570 加柠檬酸脱胶 C、脱胶过程中的注意事项 脱胶过程保证硅片表面不能干燥，防止砂浆干在硅片表面，影响硅片表面的清洗。脱胶温度不能过高，防止硅片表面氧化。清洗流程3、清洗：、清洗：循环水清洗 循环水清洗 清洗剂清洗清洗剂清洗 清洗剂清洗清洗剂清洗 循环水漂洗 循环水漂洗 慢拉 烘干或甩干清洗流程1、清洗操作规程：、清洗操作规程：A、清洗剂配比方案：第三槽：第三槽：3%复配复配 第四槽：第四槽：3%复配复配 B、各清洗槽温度控制：第三槽：温度设定5055 第四槽：温度设定5055 第五槽：温度设定4050 第六槽：温度设定40502、各清洗槽清洗时间：、各清洗槽清洗时间：不低于3分钟；46分钟为宜。3、清洗剂更换周期：、清洗剂更换周期：清洗片数80001000片后更换三、四槽清洗剂。典型的清洗工艺典型的清洗工艺一、脏污片一、脏污片 产生原因：清洗剂质量异常 设备异常 预清洗预清洗 时间不够时间不够 清洗剂清洗能力不足 解决方案：查看清洗剂批次所对应的质保书，检测清洗剂指标是否正常 检查超声波清洗机超声频率、清洗槽温度、溢流是否正常 增加预清洗时间，一般正常预清洗时间增加预清洗时间，一般正常预清洗时间20-30分钟分钟 喷淋和脱胶过程是否有问题 切片后是否长时间没有进行喷淋和脱胶切片后是否长时间没有进行喷淋和脱胶常见的问题及对策常见的问题及对策二二、花斑片、花斑片 大多数是由于硅片在清洗前表面被氧化造成的，产生原因：脱胶温度太高脱胶温度太高 预清洗到清洗间隔时间过长 切片后到预清洗时间过长 清洗前硅片表面在空气中自然干燥 解决方案：调整脱胶温度调整脱胶温度 预清洗后尽快清洗，时间间隔不得超过4小时 切片后尽快预清洗，时间间隔不得超过6小时 硅片在清洗前保持湿润硅片在清洗前保持湿润 三、白斑片三、白斑片 产生原因：硅棒在切片后，预清洗前与水有接触硅棒在切片后，预清洗前与水有接触 切割液中有水进入 清洗前硅片表面在空气中自然干燥 解决方案：硅片在预清洗前不要与水接触硅片在预清洗前不要与水接触 切割液中不能有水进入 硅片在清洗前保持湿润 更换辅料谢谢 谢！谢！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢