多晶硅清洗工艺PPT讲稿.ppt

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1、多晶硅清洗工艺第1页，共28页，编辑于2022年，星期六摘要摘要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 安全注意事项第2页，共28页，编辑于2022年，星期六1 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第3页，共28页，编辑于2022年，星期六一次清洗2.1一次清洗的目的：a.清除硅片表面的油类分子及金属杂质。b.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第4页，共28页，编辑于2022年，星期六c c 形成孔状绒面形成孔状绒面图3a 单晶硅片表面的 金

2、字塔状绒面图3b 多晶硅片表面的 孔状绒面第5页，共28页，编辑于2022年，星期六图3b 多晶硅片表面的孔状绒面第6页，共28页，编辑于2022年，星期六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第7页，共28页，编辑于2022年，星期六2.2 一次清洗设备一次清洗一次清洗第8页，共28页，编辑于2022年，星期六一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

3、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 bar 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。一次清洗一次清洗第9页，共28页，编辑于2022年，星期六第10页，共28页，编辑于2022年，星期六第11页，共28页，编辑于2022年，星期六第12页，共28页，编辑于2022年，星期六硅片检验上料input下料output检验刻蚀槽e

4、tch bath一次清洗2.3一次清洗工艺流程：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 第13页，共28页，编辑于2022年，星期六一次清洗一次清洗2.4一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；反应如下：Si+2HNO3+6HF=H2SiF6+2HNO2+2H2O 3Si+4HNO3+18HF=3H2SiF6+4NO+8H2O 3Si+2HNO3+18HF=3H2SiF6+2NO+4H2O+3H

5、2 5Si+6HNO3+30HF=5H2SiF6+2NO2+4NO+10H2O+3H2 第14页，共28页，编辑于2022年，星期六碱洗槽：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+2H2O 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

6、水的 络合物。第15页，共28页，编辑于2022年，星期六二次清洗二次清洗3.1 二次清洗的目的：在形成在形成PNPN结的扩散过程中，在硅片表面生长了一结的扩散过程中，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，为了形成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，在沉积减反射膜之良好的欧姆接触，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。前，必须把磷硅玻璃腐蚀掉。第16页，共28页，编辑于2022年，星期六3.2 二次清洗设备 二次清洗设备与一次清洗基本相同，都是由德国RENA公司研制生产。二次清洗二次清洗第17页，共28页，编辑于202

7、2年，星期六二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。二次清洗二次清洗第18页，共28页，编辑于2022年，星期六二次清洗二次清洗3.3二次清洗的工艺流程：二次清洗二次清洗二次清洗二次清洗第19页，共28页，编辑

8、于2022年，星期六二次清洗二次清洗3.4二次清洗腐蚀原理：刻蚀槽：扩散中磷硅玻璃的形成：4 POCl4 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。第20页，共28页，编辑于2022年，星期六 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：SiOSiO2 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

9、主要是用来刻蚀硅片边缘处的P-NP-N结的，相当于等离子刻蚀。结的，相当于等离子刻蚀。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，使溶液与硅片更好的接的目的是增大溶液的黏度，使溶液与硅片更好的接触。触。二次清洗二次清洗第21页，共28页，编辑于2022年，星期六4 各溶液的浓度检测4.1 检测设备 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。我们使用的检测设备，是由德国生产的Metrohm检测仪。它可以根据我们的需要，对各种溶液进行实时监控。溶液浓度检测溶液浓度检测第22页，共28页，编辑于2022年，星期六4.2 HF浓度的检测：NaOH +H

10、F =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第23页，共28页，编辑于2022年，星期六4.3 KOH浓度的检测：KOH +HCl =NaCl +H2O 40 ：36.5 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

11、（克/升）溶液浓度检测溶液浓度检测第24页，共28页，编辑于2022年，星期六4.4 HCl浓度的检测：NaOH +HCl =NaCl +H2O 40 ：36.5 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=91.25M NaOH V NaOH溶液浓度检测溶液浓度检测第25页，共28页，编辑于2022年，星期六4.5 各种溶液的浓度要求一次清洗：一次清洗：KOHKOH：正常：正常30g/L30g/L；允许范围：；允许范围：2550g/L2550g/L

12、 HF:HF:正常正常50g/L50g/L；允许范围：；允许范围：4060g/L4060g/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：KOHKOH：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第26页，共28页，编辑于2022年，星期六安全注意事项 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：第27页，共28页，编辑于2022年，星期六5.2 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。安全注意事项第28页，共28页，编辑于2022年，星期六