多晶硅太阳电池的酸腐蚀绒面技术1.ppt

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多晶硅太阳电池的酸腐蚀绒面技术 瀚悦(上海)化工有限公司 刘新民 2008年3月 瀚悦主要市场 瀚悦化工 主要产品市场分类 酸腐蚀法制备多晶硅片绒面的基本原理 HNO3给硅表面提供空穴 , 打破了硅表面的 Si2H 键 , 使 Si 氧化为 SiO2,然后 HF 溶解 SiO2, 并生成络合物 H2SiF6。 3Si+4HNO3=3SiO2+2H2O+4NO↑ SiO2+6HF=H2[SiF6]+2H2O 硅表面发生各向同性非均匀性腐蚀 , 形成的粗糙的多孔硅层 , 有利于减少光反射 , 增强光吸收表面。 酸腐蚀法制备多晶硅片绒面的基本原理 酸与硅的反应可以看作局部电化学过程,在反应发生的地方形成了阳极和阴极,反应的过程中有电流在它们之间流过。阳极是硅的溶解反应,阴极是 HNO3 的消耗反应。 3 Si+4 HNO3+18 HF → 3 H2SiF6+4NO +8 H2O+3(4- n)h+3 (4- n)e —其中,n 表示分离一个 Si 原子平均需要的电荷数量,h表示正电荷或者空穴,e表示电子。 酸腐蚀法制备多晶硅片绒面的基本原理 硅与硝酸的反应中,除了生成SiO2,还生成NO气体,在硅片表面形成气泡,这是导致硅片表面产生球形腐蚀坑的主要原因。 如果腐蚀液中 HNO3 过多 ,容易造成化学抛光效果 , 不利于形成腐蚀坑。如果腐蚀液中 HF 过多 , 则反应速度太快 , 不容易形成众多的微腐蚀坑 , 也影响表面孔隙率的提高。 ETCH03A中含有硅片缓蚀剂及酸雾气体抑制剂,可促进硅晶片表面形成绒面及有效减少气体排放。 ETCH03A腐蚀速率(实验室测试数据) 酸腐蚀处理后的多晶硅片表面特征 使用酸腐蚀在多晶硅片上得到的绒面是类似于半球形状的“ 凹陷”,这些“ 凹陷”的直径在 0.5~1.0μm 之间,另外,直径小于 1 μm 的凹陷出现在大量的直径约为 10μm 的凹陷内,凹陷深度约4~5μm。 酸腐蚀易在多晶硅表面形成一层彩色均匀的多孔硅膜。这个多孔硅膜具有极低的反射系数,但是,它不利于 p-n结的形成和印刷电极,所以,一般使用稀释的 NaOH 溶液来去除这个多孔硅膜。 改进的酸腐蚀多晶硅片绒面技术 加入硫酸 (H2SO4) 和无机盐,少量的无机盐作为催化剂来减少初始反应时间并且控制反应的剧烈程度,H2SO4 对整个蚀刻溶液起到一种稳定作用。 加入醋酸(CH3COOH),它并不参加反应,而是通过减小反应剂的浓度起到缓和反应 或使用去除离子[H2O(DI)],磷酸(H3PO4)和硫酸(H2SO4)作为稀释剂减小反应剂的浓度起到缓和反应的作用。 多晶硅片蚀刻深度的优化 酸腐蚀的绒面处理中,时间是一个非常重要的蚀刻参数。对蚀刻时间的控制直接影响到电池的性能。蚀刻时间长短的直接表现是蚀刻深度。 时间越长,蚀刻越深。如果蚀刻的时间很短,那么切割造成的硅片表面损伤就没有完全地被酸液去除掉,晶体缺陷层就仍然存在。这个晶体缺陷层降低了开路电压 Uoc 和短路电流密度 Jsc, 。如果蚀刻时间过长,蚀刻出来的凹陷尺寸就变得太大,这样就会增加反射系数(相应的减少 Jsc)和增加表面积(相应的减少 Uoc)。这两种作用在蚀刻深度为 4~5μm 的时候可以达到最优,因此,在相同的蚀刻深度下效率也达到最优。 总结 以 ETCH03A -HNO3 为基础的酸腐蚀技术制备出的多晶硅片的绒面是由很多半球形状的“ 凹陷”组成,这些凹陷具有很好的陷光作用,因此极大地提高了多晶硅太阳电池的性能。在应用这种技术时,需要控制化学反应的剧烈程度,以便更容易操作。蚀刻的时间也要进行优化,使得太阳电池的电学参数达到最优。 谢谢! * * 半导体包装 电子组装 印制线路板制作 半导体制作 太阳能电池 工业连接 电镀及表面涂层 印制电路板制程 微电子包装材料 光伏领域 耐磨抗蚀功能性电镀 装饰性电镀 工艺化学品 最终表面处理 阻焊膜 金属化工艺 晶圆压焊点化学品 无铅电镀 绒面蚀刻工艺 引出电极电镀   水 100毫升   7.4 HNO3 50毫升 Si   ETCH03A 9克   水 100毫升   32.6 HNO3 50毫升 Si   ETCH03A 26克 腐蚀速率(μm/min) 腐蚀剂组分 基材 瀚悦化学 表现专一的 化学品公司 *

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