硅片表面制绒烘干的作用

您好！

太阳能硅片的制绒和植绒不是一回事！！~！~制绒过程涉及到化学反应，而植绒只是一种物理变化！~~~

制绒是处理太阳能硅片的一种工艺方法，单晶制绒原理是因为单晶硅片在一定浓度范围的碱溶液中被腐蚀时是各向异性的，不同晶向上的腐蚀速率不一样。因此只需将特定晶向的单晶硅片放入碱溶液中腐蚀，硅片表面会产生出许多微小的金字塔状外观，这一过程称为单晶碱制绒；多晶制绒只需加入一定浓度的HF与HNO3的混合液，变会腐蚀出虫孔状绒面。

而植绒的原理是利用电荷同性相斥异性相吸的物理特性，使绒毛带上负电荷，把需要植绒的物体放在零电位或接地条件下，绒毛受到异电位被植物体的吸引，呈垂直状加速飞升到需要植绒的物体表面上，由于被植物体涂有胶粘剂，绒毛就被垂直粘在被植在载体上了。

原因分析：

1.在绒面腐蚀过程中，硅片表面有气泡产生，气泡扩大到一定程度后，浮力大于表面附着力，气泡便脱离硅片表面，腐蚀液又重新与硅片表面发生接触，但当表面张力较大的时候，气泡不容易离开硅片表面，在角锥体形成的区域形成气泡隔离，导致该区域在气泡成长过程中没有得到腐蚀。

一般表现为少量的亮块，加入IPA可以减小表面张力，使气泡逃逸。

2.NaOH浓度过高，其浓度临近制绒和去损伤层的转折点，此时及易造成绒面中金字塔顶端坍塌，造成大面积亮块，类似于抛光工艺。

为避免金字塔坍塌，可以降低NaOH的单位水容量。

3.由于制绒过程中会产生硅酸钠，硅酸钠俗称水玻璃，当溶液中硅酸钠浓度到达一定的成都时，会形成絮状物，硅酸钠便覆盖硅片表面的某个区域，此时会阻碍OH-的腐蚀进程，改善槽体内硅酸钠的浓度。

改善槽体内液体的化学容量。排出一定量的槽内药液混合液，加入适量的NaOH、IPA、DI。

4.制绒时间减少，制绒5~10min时（左右）可以去除硅片表面的损伤层，硅片表面会形成完整的(100)晶向，呈现光亮状态。制绒时间不够这些完整的晶格就有部分没有被打破，使之腐蚀的绒面形成星点亮块。

延长时间得到完整的合格的绒面。

5.在绒面腐蚀过程中，硅片表面有气泡产生，气泡扩大到一定程度后，浮力大于表面附着力，气泡便脱离硅片表面，腐蚀液又重新与硅片表面发生接触，但当表面张力较小的时候，气泡速度很快的离开硅片表面，在硅片表面难以有角锥体形成，导致该区域在气泡成长过程过多得到腐蚀。

一般表现为区域型的亮块，加入少量的NaOH，加深OH-腐蚀力度。

（2）硅单质能和氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和氢气，所以晶片制绒反应的离子方程式为：Si+2OH-+H2O=SiO32-+2H2↑；

在反应中，氢氧根离子中的氢离子得到电子生成氢气，则在反应中氧化剂应该是氢氧化钠，

故答案为：Si+2OH-+H2O=SiO32-+2H2↑；NaOH；

（3）根据表中信息可知，水蒸汽在600℃时可使粉末状硅缓慢氧化并放出氢气，而普通玻璃器皿中的水仅因含有从玻璃中溶出的微量的碱便可使粉末状硅在其中，这说明在碱性水溶液条件下，H2O可作氧化剂；少量的氢氧化钠可以加快反应速率，这说明氢氧化钠通过降低反应的活化能，起催化剂的作用；

在野外环境里，用较高百分比的硅铁粉与干燥的Ca（OH）2和NaOH，点着后焖烧，可剧烈放出H2，这说明在高温无水环境下，NaOH起氧化剂的作用，与硅反应放出氢气，

故答案为：氧化；催化；活化能；氧化；

（4）A．硅烷在常温下与空气和水剧烈反应，因此在使用硅烷时要注意隔离空气和水，这是由于SiH4能与水发生氧化还原反应生成H2，故A正确；

B．在反应3SiH4+4NH3=Si3N4+12H2↑中，氨气中氢元素的化合价从+1价降低到0价得到电子，所以反应中NH3作氧化剂，硅烷是还原剂，故B正确；

C．氮化硅的性质稳定，但SiH4的性质很活泼，常温下与空气和水剧烈反应，故C错误；

D．氮和硅都是非金属，因此氮化硅晶体中只存在共价键，Si3N4是优良的新型无机非金属材料，故D正确；

故答案为：C．

1、去除硅片表面机械损伤层。

2、清除表面油污杂质颗粒及金属杂质。

3、形成起伏不平的绒面，增加硅对太阳光的吸收。

而对于阴阳片，可分为以下两种情况，一是浸液情况，二是各道之间腐蚀量有偏差。

浸液问题产生是在生产过程中，受前后滚轮及前挡板水平影响，硅片在进入制绒槽时，药液接触硅片存在时间差。这样硅片先接触药液的区域腐蚀量势必会高于后接触药液的区域。腐蚀量的差异必然导致硅片表面绒面效果不一致，PE镀膜后会产生一定的颜色差异。为了保证浸液效果，需对制绒槽滚轮及挡板进行调整。

1、在待测制绒硅片的不同位置上选定3~5个检测区域进行检测。

2、用oct系统对检测区域进行扫描，得到检测区域的三维图像。

3、采用matlab软件对得到的三维图像进行处理。

4、将检测区域的三维图像沿深度方向进行平均，得到纵向的一维平均光强信号图。

5、用制绒片上表面光强值来表征制绒硅片的反射率，光强值越小，反射率越小，制绒效果越好。

6、通过绒面均匀性和反射率参数来评价电池片制绒质量。绒面的质量会受到多种因素的影响，如所用溶液的浓度、溶液的比例、反应温度、反应时间等。探讨各个参量对制绒效果的影响及最优制绒参数范围大小，对晶硅太阳电池制绒工序而言至关重要。

通过化学试剂对硅片制绒过程中，由于化学试剂与硅片之间的冲击力，可能造成硅片与卡槽脱落，进而与制绒花篮底杆接触时产生碰撞力，造成硅片损坏。

花篮是指装花所用的篮子，或以篮为容器制作成的插花，是社交、礼仪场合最常用的花卉装饰形式之一，用于开业、致庆、迎宾、会议、生日、婚礼及丧葬等场合。

1)具有较小的降低表面张力和界面张力的能力；

2)渗透力强；

3)形成泡沫能力差；

4)具有很好的乳化性和乳化稳定性：

5)具有优良的分散性：

6)易生物降解。

7)耐高温（75~90度）

8)耐强碱（PH=14）

因此，可以选择非离子表面活性剂，能够降低溶液的表面张力，让制绒反应更均匀，从而可以使得硅片生成细密、均匀的金字塔；可以减少常规有机溶剂（异丙醇、无水乙醇等）的用量，大大减少溶剂挥发所造成的作业环境污染和废水处理费用，降低COD和生产成本。

太阳能电池片生产制造工艺

太阳能电池片的生产工艺流程分为硅片检测——表面制绒——扩散制结——去磷硅玻璃——等离子刻蚀——镀减反射膜——丝网印刷——快速烧结等。具体介绍如下：

一、硅片检测

硅片是太阳能电池片的载体，硅片质量的好坏直接决定了太阳能电池片转换效率的高低，因此需要对来料硅片进行检测。该工序主要用来对硅片的一些技术参数进行在线测量，这些参数主要包括硅片表面不平整度、少子寿命、电阻率、P/N型和微裂纹等。该组设备分自动上下料、硅片传输、系统整合部分和四个检测模块。其中，光伏硅片检测仪对硅片表面不平整度进行检测,同时检测硅片的尺寸和对角线等外观参数；微裂纹检测模块用来检测硅片的内部微裂纹；另外还有两个检测模组，其中一个在线测试模组主要测试硅片体电阻率和硅片类型，另一个模块用于检测硅片的少子寿命。在进行少子寿命和电阻率检测之前，需要先对硅片的对角线、微裂纹进行检测，并自动剔除破损硅片。硅片检测设备能够自动装片和卸片，并且能够将不合格品放到固定位置，从而提高检测精度和效率。

二、表面制绒

单晶硅绒面的制备是利用硅的各向异性腐蚀，在每平方厘米硅表面形成几百万个四面方锥体也即金字塔结构。由于入射光在表面的多次反射和折射，增加了光的吸收，提高了电池的短路电流和转换效率。硅的各向异性腐蚀液通常用热的碱性溶液，可用的碱有氢氧化钠，氢氧化钾、氢氧化锂和乙二胺等。大多使用廉价的浓度约为1%的氢氧化钠稀溶液来制备绒面硅，腐蚀温度为70-85℃。为了获得均匀的绒面，还应在溶液中酌量添加醇类如乙醇和异丙醇等作为络合剂，以加快硅的腐蚀。制备绒面前，硅片须先进行初步表面腐蚀，用碱性或酸性腐蚀液蚀去约20～25μm，在腐蚀绒面后，进行一般的化学清洗。经过表面准备的硅片都不宜在水中久存，以防沾污，应尽快扩散制结。

三、扩散制结

太阳能电池需要一个大面积的PN结以实现光能到电能的转换，而扩散炉即为制造太阳能电池PN结的专用设备。管式扩散炉主要由石英舟的上下载部分、废气室、炉体部分和气柜部分等四大部分组成。扩散一般用三氯氧磷液态源作为扩散源。把P型硅片放在管式扩散炉的石英容器内，在850---900摄氏度高温下使用氮气将三氯氧磷带入石英容器，通过三氯氧磷和硅片进行反应，得到磷原子。经过一定时间，磷原子从四周进入硅片的表面层，并且通过硅原子之间的空隙向硅片内部渗透扩散，形成了N型半导体和P型半导体的交界面，也就是PN结。这种方法制出的PN结均匀性好,方块电阻的不均匀性小于百分之十,少子寿命可大于10ms。制造PN结是太阳电池生产最基本也是最关键的工序。因为正是PN结的形成，才使电子和空穴在流动后不再回到原处，这样就形成了电流，用导线将电流引出，就是直流电。

四、去磷硅玻璃

该工艺用于太阳能电池片生产制造过程中，通过化学腐蚀法也即把硅片放在氢氟酸溶液中浸泡，使其产生化学反应生成可溶性的络和物六氟硅酸，以去除扩散制结后在硅片表面形成的一层磷硅玻璃。在扩散过程中，POCL3与O2反应生成P2O5淀积在硅片表面。P2O5与Si反应又生成SiO2和磷原子，这样就在硅片表面形成一层含有磷元素的SiO2，称之为磷硅玻璃。去磷硅玻璃的设备一般由本体、清洗槽、伺服驱动系统、机械臂、电气控制系统和自动配酸系统等部分组成，主要动力源有氢氟酸、氮气、压缩空气、纯水，热排风和废水。氢氟酸能够溶解二氧化硅是因为氢氟酸与二氧化硅反应生成易挥发的四氟化硅气体。若氢氟酸过量，反应生成的四氟化硅会进一步与氢氟酸反应生成可溶性的络和物六氟硅酸。

五、等离子刻蚀

由于在扩散过程中，即使采用背靠背扩散，硅片的所有表面包括边缘都将不可避免地扩散上磷。PN结的正面所收集到的光生电子会沿着边缘扩散有磷的区域流到PN结的背面，而造成短路。因此，必须对太阳能电池周边的掺杂硅进行刻蚀，以去除电池边缘的PN结。通常采用等离子刻蚀技术完成这一工艺。等离子刻蚀是在低压状态下，反应气体CF4的母体分子在射频功率的激发下，产生电离并形成等离子体。等离子体是由带电的电子和离子组成，反应腔体中的气体在电子的撞击下，除了转变成离子外，还能吸收能量并形成大量的活性基团。活性反应基团由于扩散或者在电场作用下到达SiO2表面，在那里与被刻蚀材料表面发生化学反应，并形成挥发性的反应生成物脱离被刻蚀物质表面，被真空系统抽出腔体。

六、镀减反射膜

抛光硅表面的反射率为35%,为了减少表面反射,提高电池的转换效率,需要沉积一层氮化硅减反射膜。现在工业生产中常采用PECVD设备制备减反射膜。PECVD即等离子增强型化学气相沉积。它的技术原理是利用低温等离子体作能量源，样品置于低气压下辉光放电的阴极上，利用辉光放电使样品升温到预定的温度，然后通入适量的反应气体SiH4和NH3，气体经一系列化学反应和等离子体反应，在样品表面形成固态薄膜即氮化硅薄膜。一般情况下，使用这种等离子增强型化学气相沉积的方法沉积的薄膜厚度在70nm左右。这样厚度的薄膜具有光学的功能性。利用薄膜干涉原理，可以使光的反射大为减少，电池的短路电流和输出就有很大增加，效率也有相当的提高。

七、丝网印刷

太阳电池经过制绒、扩散及PECVD等工序后，已经制成PN结，可以在光照下产生电流，为了将产生的电流导出，需要在电池表面上制作正、负两个电极。制造电极的方法很多，而丝网印刷是目前制作太阳电池电极最普遍的一种生产工艺。丝网印刷是采用压印的方式将预定的图形印刷在基板上，该设备由电池背面银铝浆印刷、电池背面铝浆印刷和电池正面银浆印刷三部分组成。其工作原理为：利用丝网图形部分网孔透过浆料，用刮刀在丝网的浆料部位施加一定压力，同时朝丝网另一端移动。油墨在移动中被刮刀从图形部分的网孔中挤压到基片上。由于浆料的粘性作用使印迹固着在一定范围内，印刷中刮板始终与丝网印版和基片呈线性接触，接触线随刮刀移动而移动，从而完成印刷行程。

八、快速烧结

经过丝网印刷后的硅片，不能直接使用，需经烧结炉快速烧结，将有机树脂粘合剂燃烧掉，剩下几乎纯粹的、由于玻璃质作用而密合在硅片上的银电极。当银电极和晶体硅在温度达到共晶温度时，晶体硅原子以一定的比例融入到熔融的银电极材料中去，从而形成上下电极的欧姆接触，提高电池片的开路电压和填充因子两个关键参数，使其具有电阻特性，以提高电池片的转换效率。

烧结炉分为预烧结、烧结、降温冷却三个阶段。预烧结阶段目的是使浆料中的高分子粘合剂分解、燃烧掉，此阶段温度慢慢上升；烧结阶段中烧结体内完成各种物理化学反应，形成电阻膜结构，使其真正具有电阻特性，该阶段温度达到峰值；降温冷却阶段，玻璃冷却硬化并凝固，使电阻膜结构固定地粘附于基片上。

九、外围设备

在电池片生产过程中，还需要供电、动力、给水、排水、暖通、真空、特汽等外围设施。消防和环保设备对于保证安全和持续发展也显得尤为重要。一条年产50MW能力的太阳能电池片生产线，仅工艺和动力设备用电功率就在1800KW左右。工艺纯水的用量在每小时15吨左右，水质要求达到中国电子级水GB/T11446.1-1997中EW-1级技术标准。工艺冷却水用量也在每小时15吨左右，水质中微粒粒径不宜大于10微米，供水温度宜在15-20℃。真空排气量在300M3/H左右。同时，还需要大约氮气储罐20立方米，氧气储罐10立方米。考虑到特殊气体如硅烷的安全因素，还需要单独设置一个特气间，以绝对保证生产安全。另外，硅烷燃烧塔、污水处理站等也是电池片生产的必备设施。