一次清洗简介10[1].13.ppt

一次清洗目录 1 引言 2 原理概述2.1 清洗2.2 去机械损伤层 2.3 制绒 3 工艺相关 3.1 单晶工艺 3.2 多晶工艺 4 注意事项及安全相关 1 引言 1 引言 一次清洗工序包括了三个过程，分别是硅片的清洗、去除机械损伤层和制备绒面。清洗渗透在整个工序的多个环节，去除机械损伤、制绒的过程也是对硅片的清洗过程。 2.1.1 硅片主要污染源分类 有机物污染油脂（食用油、人体分泌的油脂等）矿物油（润滑油、泵油、凡士林、蜡等） 无机物污染金属及其氧化物 灰尘、微小颗粒  2.1.2 污染的危害 有机物残留在硅片表面，影响制绒的出绒率，容易产生白斑等，导致电池片外观不良。 硅片表面如果有金属杂质，扩散时会进入硅片内部，使少子寿命下降，还会导致漏电流增加。 去损伤层和制绒都使用氢氧化钠溶液，引入了钠离子。钠离子如果残留在硅片表面，可能会形成反型层，严重影响电池性能。 2.1.3 污染物的处理方法 对于较大的颗粒和可溶污染物，可以通过冲洗将其去除。 对于有机物，可以通过有机溶剂（如IPA）或者清洗剂将其洗去；或者利用碱洗将其减少。 对于不溶于水的污染物，需要通过化学方法，将其转变成溶于水的化合物或者络合物，再用大量纯水清洗将其去除。 2.1.4 去除污染物的主要手段 电池生产中去除污染物的主要手段 超声波清洗去除灰尘、有机物污染。 氢氧化钠、硅酸钠可去有某些机物。油脂——皂化；矿物油——乳化。 盐酸减少Na+沾污去除金属杂质，如镁、锌、铝、铁等去除氧化物杂质，如碱性氧化物、氢氧化物、两性氧化物去除碳酸盐杂质络合作用去除难溶的金属离子，如Au3+、Pt2+、Ag+、Cu+ 2.2.1 去机械损伤层的必要性 普通的硅片经过切割，表面形成机械损伤层。损伤层由多晶层、裂纹层、过渡层、弹性应变层组成。制作电池之前，如果不将损伤层完全去除，在硅表面会留下大量的复合中心，降低电池的短路电流和开路电压。损伤层的厚度取决于切割的设备和切割工艺，不同片源的损伤层厚度一般不同，不可一概而论 。 2.2.2 硅及其氧化物的湿化学腐蚀 在一般的水溶液中，硅表面因生成了不溶性的氧化物而呈惰性；而只有在碱溶液和氢氟酸溶液中，硅的氧化物是可溶的。一般用氢氟酸腐蚀硅片，还需要加入氧化剂，如硝酸、铬酸。 SiO2+2OH- = 2SiO32- + H2O Si + 2OH- + H2O = SiO32- + 2H2 ↑ SiO2 + 6HF = H2SiF62 + 2H2O 3Si + 18HF + 4HNO3 = 3H2SiF2 + 8H2O + 4NO↑ 2.2.3 去损伤层的湿化学腐蚀方法 2.3.1 制绒的必要性 硅片的表面可以近似看作平面，光照到硅片表面，30%的能量由于反射损失掉。通过化学腐蚀等方法，可以在硅片表面形成一定形貌，即制作绒面，减少光线反射损失。以单晶为例： 2.3.1 制绒的必要性 2.3.2 制绒的化学腐蚀方法 化学腐蚀方法制作绒面，参与反应的化学试剂与去损伤层相同，只是在浓度、温度和添加剂上有所改变。 单晶硅片低浓度碱腐蚀——仅适用于（100）面单晶硅片酸腐蚀——任意面的单晶硅片 多晶硅片酸腐蚀 3.1.1 单晶碱制绒机理 根据反应的动力学模型，反应速率由表面晶格结构决定。不同晶面的晶格结构的差异产生了不同的表面键密度、电子密度和表面自由能等差异，这些参数又决定着硅原子的溶解速率。所有的腐蚀机理都涉及到了对次表面Si--Si键的侵蚀，这一反应的速率是由表面硅原子的键合条件决定的。{111}面只有一个Si--OH键而{100}面有两个。（111）和（100）面的表面晶格结构可以简单地用下图表示。由于OH-具有较大的电负性，（100）面的原子与底下硅原子的背键比（111）面的弱。因此，（100）面上的硅原子比（111）面的硅原子有着更快的腐蚀速率。 3.1.1 单晶碱制绒机理 碱对硅片表面的腐蚀，由于（111）面的腐蚀速率最慢，最终的腐蚀面都将趋于（111）面。 3.1.1 单晶碱制绒机理 对（100）面的硅片腐蚀，由于对称性腐蚀得到的所有（111）面都与底面（即（100）面）呈54.7°的角，腐蚀形貌为正四棱锥型。 3.1.2 绒面形成过程 金字塔的形成首先从某些点开始，逐渐长大，布满整个硅片表面。如果腐蚀时间过长，金字塔顶开始崩塌，绒面质量下降。 3.1.3 单晶绒面显微镜暗场照片 3.1.4 单晶制绒化学试剂 氢氧化钠、异丙醇、硅酸钠 氢氧化钠主要反应物。 异丙醇降低溶