《多晶硅清洗工艺》PPT课件.ppt

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1、多晶硅清洗工艺多晶硅清洗工艺江苏林洋新能源有限公司江苏林洋新能源有限公司20072007年年8 8月月1515日日摘要摘要1 概述2 一次清洗（扩散前清洗）3二次清洗（去磷硅玻璃清洗）4 各溶液的浓度检测5 安全注意事项1 太阳能电池片生产工艺流程：分选测试PECVD一次清洗二次清洗烧结印刷电极刻蚀检验入库扩散概述一次清洗一次清洗的目的：a.a.清除硅片表面的油类分子及金属杂质。清除硅片表面的油类分子及金属杂质。b.b.去除切片时在硅片表面产生的损伤层。去除切片时在硅片表面产生的损伤层。硅片机械损伤层（10微米）图2 多晶硅表面损伤层去除c c 形成孔状绒面形成孔状绒面图3a 单晶硅片表面的

2、金字塔状绒面图3b 多晶硅片表面的 孔状绒面图3b 多晶硅片表面的孔状绒面制备绒面的目的及机理：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。解释机理：当光入射到一定角度的斜面或粗糙的表面，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。一次清洗一次清洗图5 绒面减少反射的机理2.2 一次清洗设备一次清洗一次清洗一次清洗设备的主要组成：清洗主体、传送滚轮、抽风系统、冷却系统和PLC电控及操作系统。设备所需动力及其他：电源：380/220V，60Hz 控制电压：24V 直流电源 额定电流：29 A 冷却功率：10KW DI水：压力4 bar 工水：压力3 b

3、ar 压缩空气：压力4-6kg/cm2，流量50m3/h。环境要求：空气温度5-40，相对湿度：80%。满足的工艺节拍要求：正常速度（0.8m/min)且标准间距(15mm)：1400片/小时。一次清洗一次清洗硅片检验上料input下料output检验刻蚀槽etch bath一次清洗一次清洗工艺流程：图8 一次清洗工艺流程 干燥1：dry 1漂洗槽1rinse 1碱洗槽alkaline bath漂洗2rinse 2 酸洗槽acidic bath 漂洗槽3 rinse 3 干燥2dry 2 一次清洗一次清洗一次清洗各槽位腐蚀原理刻蚀槽：HF-HNO3溶液，去除表面油污、切割损伤层以及制 备绒面；

4、反应如下：Si+2HNO3+6HF=H2SiF6+2HNO2+2H2O 3Si+4HNO3+18HF=3H2SiF6+4NO+8H2O 3Si+2HNO3+18HF=3H2SiF6+2NO+4H2O+3H2 5Si+6HNO3+30HF=5H2SiF6+2NO2+4NO+10H2O+3H2 碱洗槽：碱洗槽：KOHKOH溶液，主要中和残留在硅片表面的酸，也可能溶液，主要中和残留在硅片表面的酸，也可能 发生下列化学反应：发生下列化学反应：一次清洗一次清洗Si+2KOH+H2O=K2SiO3+2H2酸洗槽：HF去除硅片在清洗过程中形成的很薄的SiO2层，反 应如下：SiO2+6HF=H2SiF6+2

5、H2O HCl去除硅表面金属杂质，盐酸具有酸和络合剂的 双重作用，氯离子能与 Pt 2+、Au 3+、Ag+、Cu+、Cd 2+、Hg 2+等金属离子形成可溶于水的 络合物。二次清洗二次清洗3.1 二次清洗的目的：在形成在形成PNPN结的扩散过程中，在硅片表面生长了结的扩散过程中，在硅片表面生长了一层一定厚度的磷硅玻璃，磷硅玻璃不导电，为一层一定厚度的磷硅玻璃，磷硅玻璃不导电，为了形成良好的欧姆接触，减少光的反射，在沉积了形成良好的欧姆接触，减少光的反射，在沉积减反射膜之前，必须把磷硅玻璃腐蚀掉。减反射膜之前，必须把磷硅玻璃腐蚀掉。3.2 二次清洗设备 二次清洗设备与一次清洗基本相同，都是由德

6、国二次清洗设备与一次清洗基本相同，都是由德国RENARENA公司研制生产。公司研制生产。二次清洗二次清洗二次清洗设备的主要组成：清洗主体、传送滚轮、抽风系统、冷却系统和PLC电控及操作系统。设备所需动力及其他：电源：230/400V，50Hz 控制电压：24V 直流电源 额定电流：28 A 冷却功率：2KW DI水：压力4 bar 工水：压力3 bar 压缩空气：压力6 bar，流量20m3/hr。环境要求：空气温度5-40，相对湿度：80%。满足的工艺节拍要求：正常速度（1m/min)且标准间距（15mm)：2600片/小时。二次清洗二次清洗二次清洗二次清洗二次清洗的工艺流程：二次清洗二次清

7、洗二次清洗二次清洗二次清洗二次清洗二次清洗腐蚀原理：刻蚀槽：扩散中磷硅玻璃的形成：4 POCl 4 POCl3 3 +3 O2=2 P2O5+6 Cl2在较高的温度的时候，P2O5作为磷源与Si发生了如下反应：2 P2O5+5 Si=5 SiO2+4 P所以去磷硅玻璃清洗实质上就是去除硅片表面的SiO2。在二次清洗过程中，在二次清洗过程中，HFHF对二氧化硅的腐蚀发生如下反应：对二氧化硅的腐蚀发生如下反应：SiO SiO2 2+6HF=H+6HF=H2 2SiFSiF6 6+2H+2H2 2O O HNO HNO3 3主要是用来刻蚀硅片边缘处的主要是用来刻蚀硅片边缘处的P-NP-N结的，相当于

8、等离结的，相当于等离子刻蚀。子刻蚀。溶液中加入溶液中加入H H2 2SOSO4 4的目的是增大溶液的黏度，使溶液与硅的目的是增大溶液的黏度，使溶液与硅片更好的接触。片更好的接触。二次清洗二次清洗4 各溶液的浓度检测4.1 4.1 检测设备检测设备 生产过程中使用的各种溶液的浓度，是根据生产过程中使用的各种溶液的浓度，是根据酸碱滴定原理自动进行检测的。我们使用的检测酸碱滴定原理自动进行检测的。我们使用的检测设备，是由德国生产的设备，是由德国生产的MetrohmMetrohm检测仪。它可以检测仪。它可以根据我们的需要，对各种溶液进行实时监控。根据我们的需要，对各种溶液进行实时监控。溶液浓度检测溶液

9、浓度检测4.2 HF浓度的检测：NaOH +HF =NaF +H2O 40 ：20 M NaOHV NaOH ：M HFV HF其中M NaOH=80克/升，V HF=10 毫升，V NaOH通过测量可知，则未知的氢氟酸溶液浓度M HF可以由计算得到。M HF=50 M NaOH VNaOH溶液浓度检测溶液浓度检测4.3 KOH浓度的检测：KOH +HCl =NaCl +H2O 40 ：M KOHV KOH ：M HClV HCl其中M HCl已知，V KOH=10毫升，V HCl通过测量可知，则未知的氢氧化钠溶液浓度M KOH可以由计算得到。M KOH=0.011M HClV HCl（克/升

10、）溶液浓度检测溶液浓度检测4.4 HCl浓度的检测：NaOH +HCl =NaCl +H2O 40 ：M NaOH V NaOH ：M HClV HCl其中M NaOH已知为80克/升，V HCl=10毫升，V NaOH通过测量可知，则未知的盐酸溶液浓度M HCl可以由计算得到。M HCl=M NaOH V NaOH溶液浓度检测溶液浓度检测4.5 4.5 各种溶液的浓度要求各种溶液的浓度要求一次清洗：一次清洗：KOH KOH：正常：正常30g/L30g/L；允许范围：；允许范围：2550g/L2550g/L HF:HF:正常正常50g/L50g/L；允许范围：；允许范围：4060g/L4060

11、g/L HCl:HCl:正常正常100g/L100g/L；允许范围：；允许范围：80120g/L80120g/L二次清洗：二次清洗：KOH KOH：正常范围：正常范围：3050g/L3050g/L HF HF：正常范围：正常范围：4060g/L4060g/L 溶液浓度检测溶液浓度检测安全注意事项 HNO3、HF、KOH、HCl、都是强腐蚀性的化学药品，其溶液、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，并送医院就医。化学用品一定要按照其规定的标准贮存。5.1 化学药品的安全使用：5.2 设备的安全使用：员工要详细学习了解清洗设备个部分的功能，正确理解设备各部分的工作原理。要认真学习设备操作指导书，了解设备如何整体运行。安全注意事项