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单晶制绒工艺酸碱清洗液配比及浓度对清洗效果的影响 李雪方 武佳娜 郭丽 梁芳楠来源：山西能源学院学报2023 年第 04 期【摘要】 本文从单晶制绒酸碱清洗动身，结合集中制结工艺，分析阐述制绒清洗效果对电池片性能与外观质量的影响。结果说明：碱清洗中KOH 与H2O2 在适宜的配比下，绒面干净度更高，绒面均匀性良好，电性能更优; 酸清洗液浓度应尽可能大，以保证硅片外表的二氧化硅层去除，同时保证HCL 对金属离子的清洗效果;制绒清洗效果不良状况下，经过集中制结后，PN 结被破坏，外观呈现烧焦色斑不良，EL 下呈现黑斑、黑点不良，导致电性能下降。【关键词】 单晶PERC;酸碱清洗;PN 结;电性能【中图分类号】 TM914.4 【文献标识码】 A 【文章编号】 2096-4102202304-0097-02 高效、低本钱始终是光伏制造商追求的主要目标，单晶PERC 已成为光伏行业的主流技术。清洗制绒是电池片制作的第一道工序。原料硅片经过多种加工工序后，外表残留有机械损伤层和各种有机化合物。假设原料硅片的外表质量达不到要求，那么剩余的工艺再精湛，也将无法获得高质量的成品电池片，硅片清洗的重要性即凸显出来。硅片的清洗方法有RCA 清洗法、超声清洗法、机械刷片法等。随着光伏行业的进展，以RCA 清洗理论为根底的各种化学清洗被开发并应用于规模化生产中。在单晶硅片制绒工艺中，常用H2O2 为强氧化剂，选用 OH-共同对硅片外表的有机污染物进展氧化溶解再氧化再溶解的循环过程，最终到达污 染物去除的目的，同时利用OH-对损伤层进展去除。制绒后的酸清洗一般选用HF 与HCl 的混合液，中和硅片上残留的碱液并去除金属离子。硅片清洗旨在制作精良的绒面构造，获得优质的电性能。本文从制绒清洗液的配比浓度动身，再结合集中工艺，阐述清洗对电池片电性能的影响。1 试验方法与方案试验在PERC 电池生产线上进展，使用槽式制绒设备做金字塔绒面的制备，并在管式集中炉中做P 掺杂沉积制备PN 结。其他工艺均承受线上掌握参数。碱清洗试验方案：双氧水作为强氧化剂，对硅片外表的有机物清洗起着主要作用，所以本试验仅调整H2O2 在混合液中的浓度，并通过添加H2O2 的体积量来到达此目的。试验制得不同配比下的电池片进展电性能分析比照。试验仅调整碱洗槽，其他槽体保持不变。酸清洗试验方案：通过调整HF 与HCl 在混合液中的比例，制得分组电池片，分析酸清洗对电池片电性能的影响。试验在同一制绒机台进展，其他槽体不做更改，仅手动更改酸洗槽的配方，每次换液正常后取用 1000 片的生产数据作比照。2 结果分析2.1 碱清洗的影响碱洗试验所得电性能参数如表 1。碱性腐蚀液中的H2O2 配液量翻倍、增加 10L 后，电池片转换效率分别下降约 0.13%、0.08%，主要表达在开压与填充的下降。经测试，试验与生产片制绒后的反射率相差不大，可 见双氧水主要奉献于硅片外表的清洁程度。适宜配比下，H2O2 在腐蚀液中可增加Si-O-Si键，使制绒微粗糙度降低。而H2O2 过量时，可能造成碱液对硅片的腐蚀作用，金字塔成型不佳，外表微粗糙度高，少子寿命下降，开压降低;较高的微粗糙度在丝网印刷时形成的串联电 阻较大，导致FF 下降。2.2 酸清洗的影响酸清洗试验所得电学性能参数如表2。从电性能统计表中可以看出，在HFHCl 配比为 36L46L 时，其电性能参数最优，而配比为 18L25L 时，电性能比较差。在电性能方面，主要表达在FF、Rsh、Isc、Voc 的差异。制绒酸洗槽中HF 的主要作用是去除硅片外表形成的氧化层，使硅片更易脱水，HCl 去除硅片外表的金属杂质离子。而在B 组中，酸浓度偏低，HF 在混合液中主要是和SiO2 反响，而该组HF 含量占比较其他两组更低，硅片制绒后疏水性差，可能导致外表有酸渍残留，酸渍中含有金属杂质，可在晶硅中產生复合作用，导致少数载流子的集中长度减小，降低电池转换效率。在集中工艺中，酸渍残留区域经高温反响，外表的PN 结被破坏，EL 呈现即为黑斑黑点。比照三组试验的转换效率散点图见图1，制绒酸洗槽承受HFHCl=36L46L 的配方下的电池片的转换效率更集中，低效片相对较少，电池片电性能更稳定。2.3 集中工艺影响硅片制绒清洗效果不佳，即存在酸碱残留时，制绒后肉眼看不见，但经过后续集中工艺后，外观即消灭烧焦斑点，EL 上为黑斑黑点。如图 2 所示。集中反响炉一般温度在 600以上。假设硅片在进入反响炉中，外表残留有化学品，而化学品的主要成分为水，水与三氯氧磷在氧气的气氛中会形成HPO3，其有腐蚀作用，在高温的作用下被烧焦，并附着于硅片外表，即呈现集中后的烧焦状态。集中工艺是利用三氯氧磷作为磷源，转变硅片外表的P 浓度，进而使P 型硅片靠近外表的薄层变为N 型，并高温推动，获得所需PN 结。在本文中，因制绒清洗效果的影响，硅片外表残留物位置处在集中炉中呈烧焦状态，且主要为偏磷酸，该处磷无法推动或者推动困难，方阻高，Rsh 小，而Rsh 是PN 结形成的不完全局部所导致的漏电流，其越小漏电流越大，电池转换效率越低。3 结论碱清洗步骤中应合理调配KOH 与 H2O2 的比例，KOHH2O2=4.34L17L 时，制得的绒面干净度高，金字塔均匀，电性能更优。酸液浓度在优选范围内应尽可能大，HFHCl=36L46L 配比下，保证了足够的HF 能将硅片外表的二氧化硅膜层去掉，使硅片的疏水性更佳，同时保证HCl 对金属杂质离子的清洗效果。制绒清洗效果不佳时，在集中后硅片外表会消灭烧焦外观不良，EL 呈现黑斑黑点，电性能主要表达在漏电流大。【参考文献】1江海兵.硅片清洗技术进展J.硅谷，202319：199-200.2 ANGERMANN H，HENRION W，REBIEN M.et al. Wet-chemical preparation and spectroscopic characterization of si interfaces J.Applied Surface Science，2023，2353：322- 339.3 KEIPERT S，WANG P，BORCHERT D，et al. Influence of different wet chemical cleaning procedures prior to silicon nitride deposition on solar cell performance and surface passivationC/Proce of the 23rd European Photovoltaic Solar Energy Conf.Spain，Valencia， 2023：1-5.4 韩丽，高华，张闻斌，等.用双氧水方法提高单晶硅片制绒效果的争论J.光电技术应用，2023，274：39-41.5 毛强强，文路，刘宏芳，等.硅基外表无形貌转变的硫酸/过氧化氢氧化清洗J.武汉工程大学学报，2023，315：1-3.6 陈晓玉，刘彤，刘京明，等.晶硅太阳电池黑斑分析J.半导体光电，2023，381： 21-25.7 王盛强.晶体硅组件电致光EL检测应用及缺陷分析J.科技创与应用，20231：89-90.8 赵科巍，刘文超，郭卫.基于硼集中的多晶硅太阳能电池背钝化工艺争论J.山西能源学院学报，2023，303：220-222.9 庞恒强.槽式湿法碱抛光技术在PERC 太阳电池中的工艺争论J.人工晶体学报，2023， 481：178-184.