太阳能电池制绒
太阳能电池清洗制绒流程
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晶体硅太阳能电池生产线清洗制绒工序
总结词
去除表面污垢，提高表面清洁度
详细描述
碱洗工序主要利用碱性溶液清洗硅片表面，去除油脂、污垢等杂质，提高表面的 清洁度和吸附能力，为后续的制绒工序提供良好的表面条件。
制绒流程
总结词
形成绒面结构，提高光吸收效率
详细描述
制绒工序是利用化学反应在硅片表面形成绒面结构，使入射光在硅片表面产生漫反射和散射，从而提高太阳能电 池的光吸收效率。制绒过程中需控制反应温度、时间和溶液浓度等参数，以保证绒面结构的均匀性和一致性。
硅片在生产过程中会沾染各种污 染物，如灰尘、油脂等，清洗制 绒的目的是将这些污染物去除，
恢复硅片表面的洁净。
去除切割损伤
晶体硅太阳能电池的制造过程中， 硅片需要进行切割，这个过程中会 在硅片表面产生损伤，清洗制绒可 以去除这些切割损伤。
增强表面活性
通过清洗制绒，可以去除硅片表面 的氧化层，暴露出新鲜的硅表面， 增强其表面活性。
定期进行应急演练，提高员工的应急 处理能力。
配备相应的应急处理设备和物资，如 急救箱、灭火器等。
在发生紧急情况时，应迅速采取相应 措施，确保人员安全和设备稳定。
环保措施及排放标准
清洗制绒过程中应采用环保型清洗剂，减少对环境的污 染。
定期对生产线进行清洁和维护，确保生产环境的整洁和 卫生。
废气、废液等废弃物应按照国家相关标准进行排放和处 理。
展方向。企业致力于研发环保型清洗制绒工艺，降低能源消耗和环境污
染。
03
高精度与高效率
为了提高产品质量和生产效率，生产线清洗制绒技术向高精度和高效率
方向发展。企业不断优化清洗制绒工艺，提高设备的精度和稳定性，实
现高效生产。
市场前景及竞争态势
太阳能电池-制绒湿法刻蚀质量问题及处理方法
制绒质量问题：1、水片；出现原因：硅片在设备内部过工艺时发生破碎，造成此道后继的硅片出现连片；解决方法：将带水的硅片取出，用纯水清洗干净，放在片盒中置于M07模组后面晾干，同时用干净的无尘布将出现水片的的滚轮与卸载机械手的皮带擦拭干净，防止后继干燥的硅片再次被滴落在设备上的水污染；将水片晾干后，M2循环泵停，再过一次氢氧化钾与M6槽；2、黄斑片出现原因：多孔硅没有去除干净，M4槽的液位低浸没不到硅片或者是M4槽的电导率低，或者氢氧化钾量不足造成解决方法：将出现问题的硅片卡下，检查设备有无问题，电导率与药液的浓度是否正确，同样不过氢氟酸与硝酸，只过氢氧化钾与M6槽3、亮片出现原因：出现亮片很多都是在做再利用时候出现，由于腐蚀量过多造成解决方法：将亮片卡下，作为不合格片上交二级库；4、做再利用时出现水片的处理方法在做再利用时出现水片，切忌不能在M2循环泵没关闭的情况下直接投入，否则会造成出现亮片5、腐蚀量不合格的硅片：（1）、腐蚀量低的硅片，上下表面可能会比较暗，感觉就像扩散后的硅片出现原因：M2槽内药液浓度低，带速过高，温度过低，液位不足等都有可能造成硅片腐蚀不足；解决方法：将出现问题的硅片卡下，上交二级库作为再利用片（2）、腐蚀量过高的硅片，可能会出现上下表面均有暗纹，并且暗纹很多；也有可能会出现发亮的硅片；出现原因：M2槽药液浓度过高，带速过低，温度过高造成腐蚀量过高解决方法：将出现问题的硅片卡下，上报跟班技术员；如果是硅片双面制绒，可能是氢氟酸含量过多造成；如果是发亮的硅片可能是硝酸浓度过高造成；6、白斑片，硅片表面有一块快的白斑出现原因：可能是M2槽后的风刀压力太大，将药液吹干成盐造成解决方法：调整风刀压力7、水点片，当硅片从M7出来后可能会带有一些小水滴在上面出现原因：M7的风刀没有将硅片吹干解决方法：停机，检查风刀是否给堵塞住造成；湿法刻蚀工序其实一段时间以来，出了不少工艺上的问题，主要体现在：●腐蚀量低；主要表现在：㈠维护完，新配药液，没有充分的激活，药液里面的NO2离子不足，解决方法：可以放一些碎片在药液槽内进行激活，也可以将一些NaNO2放入药液槽，增加药液的活性，直到腐蚀量达到工艺要求，抑或是手动去添加3-5L的HF 去解决腐蚀量低的问题，此种情况需要不断的去测试腐蚀量，直到腐蚀量稳定后，才能生产。
晶体硅太阳能电池制绒工艺培训
制绒工艺培训
单晶制绒添加剂
主要用途：为单晶硅湿法腐蚀添加剂，通过改变单晶硅腐
蚀中各向异性因子和药液活性，能有效改善太阳能电池片制 程中单晶制绒的工艺效果。
具体效用如下： ➢ 制绒时间短，可提高生产效率； ➢ 绒面大小可调节，从而实现精准受控； ➢ 提高金字塔成核密度，降低反射率，从而提升转换效率； ➢ 金字塔尺寸细小均匀，可显著改善扩散方块电阻，大大减 少铝苞产生几率；
添加剂：降低硅表面张力，促进氢气泡的释放，使金字塔
更加均匀一致。增加溶液的粘稠度，减弱NaOH溶液对硅片的 腐蚀力度，增强腐蚀的各向异性。
HF酸：去除硅的氧化物，使硅片更易脱水 HCL酸：去除金属离子
制绒工艺培训
单晶制绒过程中影响因素
1.碱液浓度 2.溶液的温度 3.制绒腐蚀时间的长短 4.无水乙醇的浓度 5.添加剂的浓度 6.制绒槽内硅酸钠的累积量 7.槽体密封程度、无水乙醇的挥发程度
制绒目的
因为光在非垂直入射至硅表面，会发生反射现象，为了 降低光反射，增强光吸收，需要在硅表面形成绒面，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。
为什么降低反射会增加光的吸收？ 因为需要满足能量守恒定律： 光反射＋光吸收＋光透射＝光总能量
制绒工艺培训
陷光原理
陷光原理就是指使入射光进行二次或者多次反射，从而减 少反射率。
制绒工艺培训
单晶制绒添加剂
➢ 拓宽工艺窗口，制绒过程对NaOH和IPA的浓度敏感性降 低，工艺温度范围广，对制绒槽的温度均匀性要求降低，对 设备精度依赖性显著降低，75-80℃均可制出优良绒面； ➢ 显著减少制绒腐蚀量，可降低硅片翘曲度，减少碎片； ➢ 降低70%的化学品用量，降低了电池制造成本； ➢ 对原硅片要求降低，增大了硅片厂商的选择范围； ➢ 制绒过程稳定可靠，员工操作简便，更适合于自动化制绒 机操作； ➢ 溶液不会增加额外的污染，对人体无毒无害，与其它溶剂 可混合，无干扰作用。
光伏制绒工艺流程
光伏制绒工艺流程Photovoltaic flocking process is a significant step in the manufacturing of solar panels. This process involves adding a layer of tiny fibrous material to the surface of the solar cell to improve its light absorption properties. The texture created by this flocking process enhances the efficiency of the solar panel by allowing it to capture more sunlight and convert it into electricity. This process plays a crucial role in maximizing the energy output of the solar panel, making it an essential aspect of solar panel production.光伏制绒工艺流程是太阳能电池板制造中的重要步骤。
该工艺涉及在太阳能电池表面添加一层微小纤维材料，以改善其光吸收性能。
制绒工艺所创造的纹理能够增强太阳能电池的效率，使其能够捕捉更多的阳光并将其转化为电能。
这一工艺在最大化太阳能电池的能源输出方面起着至关重要的作用，是太阳能电池生产中不可或缺的环节。
One of the primary benefits of the photovoltaic flocking process is its ability to increase the light absorption capacity of the solar panel. By adding a textured surface to the solar cell, the flocking process enhances the panel's ability to capture sunlight, even in low lightconditions. This improved light absorption capacity ultimately leadsto a higher energy output from the solar panel, making it a more efficient and productive source of renewable energy. The enhanced performance of the solar panel due to flocking can significantly impact the overall energy generation capacity of a solar power system.光伏制绒工艺流程的主要好处之一是其增加太阳能电池板的光吸收能力。
晶硅太阳电池工业生产中制绒工艺与设备设计要点
电 子 工 业 毫 用 设 吝
・
பைடு நூலகம்
光 伏 制造 工 艺与 设 备 ・
晶硅 太 阳 电池工 业 生产 中制绒 工 艺 与设 备 设计 要点
于静 ，王 宇 ，耿 魁伟 。
（ ． 国电 子科 技集 团公 司第 四 十 五研 究昕 ， １中 北京 燕郊 ０ ５ ０ ； ６２ １ ２ 揭 阳 中诚集 团有 限公 司 ， 东揭 阳 ５ ２ ０ ；３ 华 南理 工大 学 电子 与信 息 学 院 ， ． 广 ２００ ． 广州 ， １６ １ ５ ０４ ） 摘 要 ： 对 工业 生产 单 晶硅 太 阳能 电池 对 绒 面 的要 求 ，结合 中 国电子 科 技 集 团公 司 第四 十 五 针 研 究所研 制 的全 自动制 绒 清 洗 设 备 中制 绒 工 艺段 的 结 构设 计 要 点 ， 制绒 工 艺的 原 理 、 准 、 从 标 影 响制 绒 工 艺的 因素 等 方 面进 行分 析 ， 调设 备 与 工 艺 密切 结 合 的 重要 性 。 强 关 键 词 ： 绒 工艺 ； 备 ； 制 设 设计 要 点 中图 分类 号 ： Ｎ３ ５ Ｔ ０ 文 献标 识 码 ： Ｂ 文章 编 号 ： ０ ４４ ０ （０ ００ —０ １０ １ ０ －５ ７２ １ ）４０ ０ —３
电池 的光 电转 换 效率和 降低 生产 成 本 已经成 为 行业 发展 的核 心所 在 。 目前 光伏 市场 上 的主 导产 品仍 是
晶硅 太 阳 电池 ， 括单 晶硅 与 多晶硅 两大 类 ， Ｐ型 包 用
收 稿 日期 ：０ｌ ．３２ ２ ００—５
光 伏 制造 工艺 与 设 备 ・
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｔ ｉ ｐ ｒ ｈｅ ａ ｔ ｍａ ｉ ｅ ｔ ｒｎ ＆ｃ ｅ ｎｉ ｑ ｉ ｍ ｅ ｔｉ ｅ ｉ ｎ ｄ ｆ ｒｓ ｌｒｃ ｌ ｓ ｒａ ｅ ｓ ｒ ｃ ：Ｉ ｈ ｓｐａ ｅ ，ｔ ｕ ｏ ｔｃｔ ｘ ｕ ｉ ｇ ｌ ａ ｎｇ ｅ ｕ ｐ ｎ ｓｄ ｓｇ ｅ ｏ ｏ ａ ｅ ｌ ｕ ｆ ｃ
太阳能电池制绒原理以及问题处理
多晶制绒原理及相应对策
多晶硅织构化应使用各项同性织构技术
湿法各项同性腐蚀
使用HF/HNO3/H2O
• HNO3在硅表面形成SiO层 • HF将氧化层除去
两者形成竞争
效率增加： 电池片：7% 组件： 4.8%
温度与腐蚀速度的关系
100
HNO3:HF:CH3COOH 4.5 : 2 : 3.5
Etch-rate, m/min
表面油脂去除方案
有机溶剂+超声——有机溶剂溶解有机物质 酸性液体去除法——如RCA工艺：热硫酸煮硅片
表面活性剂
NaOCl热处理——利用O自由基的强腐蚀性
方案一、利用NaOCl预清洗
实验条件
1 传统织构化工艺 新工艺条件 NaOH (8%，75C，2min) NaOCl(12%，80C，15min) 2 NaOH(2%)+IPA(7%) NaOH(2%)+IPA(7%)
等离子体法刻蚀形貌图
怎样是“好”的金字塔
小而均匀 布满整个硅片表面
Low density texture
High density texture
怎样得到“好”的金字塔 关键：降低硅片表面/溶液的界面能
两个方面实现：
1、提高硅片表面的浸润能力，如添加IPA或者把硅片进行酸或碱的 腐蚀。
{111}
各向异性的原因
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2
1、水分子的屏蔽效应（screening effect）阻挡了硅原子与OH根离子的 作用，而水分子的屏蔽效应又以原子 排列密度越高越明显。
2、在{111}晶面族上，每个硅原子具 有三个共价健与晶面内部的原子健结 及一个裸露于晶格外面的悬挂健， {100}晶面族每一个硅原子具有两个共 价健及两个悬挂健，当刻蚀反应进行 时，刻蚀液中的OH－会跟悬挂健健 结而形成刻蚀，所以晶格上的单位面 积悬挂健越多，会造成表面的化学反 应自然增快。
光伏电池片制绒技术
1 引言清洗设备在整个太阳能电池生产线上起到至关重要的作用。
主要可以分为：扩散前的制绒、酸洗，磷硅玻璃(PSG)的湿法腐蚀、漂洗等几类。
我公司所提供的产品囊括了上述环节的所有类型的清洗设备，完全可以满足各个环节的工艺要求。
本文将着重就制绒设备研究过程中的几个重要问题进行阐述。
2 工艺研究在太阳能电池生产中，刻蚀具有两个作用，即去除切割过程中产生的表面缺陷，同时进行硅片表面构化。
构化的目的就是延长光在电池表面的传播路径，从而提高太阳能电池对光的吸收效率。
构化的主要方法可以分为干法和湿法两种。
后者是目前应用最广泛的刻蚀方法，即用碱(NaOH、KOH)或酸液(HNO3、HF)对硅片表面进行腐蚀。
由于硅片的内部结构不同，各向异性的碱液刻蚀主要用于晶向分布均匀的单晶硅，而晶向杂乱的多晶硅采用各向同性的酸液刻蚀会有更好的构化效果。
本研究以单晶硅制绒为例进行工艺实验，对于多晶硅材料而言，我们正与厂家进行实际工艺摸索，本文仅对单晶硅制绒工艺进行阐述。
工业生产中通常采用碱和醇的混合溶液对<100>晶向的单晶硅片进行各向异性腐蚀，在表面形成类似"金字塔"状的绒面，有效地增强硅片对入射太阳光的吸收，从而提高光生电流密度。
对于既可获得低的表面反射率，又有利于太阳能电池的后续制作工艺的绒面，应该是金字塔大小均匀，单体尺寸在2～10μm之间，相邻金字塔之间没有空隙，即覆盖率达到100%。
理想质量绒面的形成，受到了诸多因素的影响，例如硅片被腐蚀前的表面状态、制绒液的组成、各组分的含量、温度、反应时间等。
而在工业生产中，对这一工艺过程的影响因素更加复杂，例如加工硅片的数量、醇类的挥发、反应产物在溶液中的积聚、制绒液中各组分的变化等。
为了维持生产良好的可重复性，并获得高的生产效率。
就要比较透彻地了解金字塔绒面的形成机理，控制对制绒过程中影响较大的因素，在较短的时间内形成质量较好的金字塔绒面。
经实验证明，我们得到的如下工艺的可重复性和可靠性都很好，可以用来进行大规模的工业化生产。
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晶薄膜太阳能电池
单晶硅
单晶硅太阳电池是当前开发得最快的一种太 阳电池，这种太阳电池以高纯的单晶硅棒为原 料。 为了降低直拉单晶硅材料的成本，单晶硅炉 常用碎硅料及新的多晶硅为原料并改进了单晶 炉的加热器和配气系统，大大提高了直拉硅同 多晶硅的竞争力。
非晶硅薄膜太阳能电池
优点： • • • • • • 低成本 能量返回期短 大面积自动化生产 高温性好 弱光响应好（充电效率高） 其他 弊端： • 效率较低 • 稳定性差 • 投资成本高
HF
溶解SiO2
基本反应式：
3Si+4HNO3+18HF 3H2SiF6+4NO+8H2O
四、schmid设备清洗流程介绍
在清洗工艺过程中按照工作区域可分为9个模组(M1—M9)
硅片装载——制绒——清洗——中和抛光——清洗——化学疏水——清洗——烘干— —硅片卸载
M2模组
M2用制成的HF-HNO3药液沉浸硅片进行硅片刻蚀
M8模组
M8 硅片的干燥
M8模组
作用
它是通过两台空气压缩泵，通过两次过 滤（粗过滤、细过滤），最终送到两组风刀 中对硅片进行烘干，空气最终温度可达到 40 度，它的工作原理是一个物理变化过程，就 是气体分子之间的距离由小变大的过程，也
就是一个散热的过程。
五、清洗后硅片的检测
反射比率的测试：分光光度计 腐蚀深度的测试：电子天平 绒面形貌的测试：显微镜
且具有高电阻和高的表面复合率，不利于 P-N 结的形成和
印刷电极，一般用稀释的KOH溶液去除多孔硅膜。 去除多孔硅膜后还要使用酸液中和多余的碱液，防止钾 离子对电池性能造成影响。
M6模组
M6硅片在制成的HF和HCI溶液进行疏水（中和 去除金属离子）
M6模组
作用
中和片子表面残留的碱液 HCl去除金属离子 HF调节疏水性(疏水处理)
40℃，60s，31.2%
30 ℃，60s，24.6%
10 ℃，60s，20.1%
8 ℃，90s，19.8%
M2模组
药液HF-HNO3配比
当68%HF和32%HNO3时出现最大值，为28μm/s
M3模组
M3清洗硅片
M3模组
作用
停止M2模组的硅片-酸液反应 清洗硅片表面，去除杂质 去除硅片表面残留的酸液，防止药液带入M4 模组
M4模组
M4 KOH药液沉浸硅片
M4模组
作用
中和片子表面残留的酸液 进行多孔硅表面处理和抛光
M4模组
影响因素
温度 KOH溶液浓度 多孔硅
M4模组
多孔硅的影响
HNO3和 HF腐蚀液腐蚀硅片，形成多孔硅层。多孔硅可 以作为杂质原子的吸杂中心，提高光生载流子的寿命并且 具有极低的反射系数。但是多孔硅结构松散、不稳定、而
绒面带来的影响
在绒面硅片上制成PN结太阳电池，它有以下特点: (l)绒面电池比光面电池的反射损失小，如果再加减反射膜，其反射 率可进一步降低。 (2)入射光在光锥表面多次折射，改变了入射光在硅中的前进方向， 不仅延长了光程，增加了对红外光子的吸收，而且有较多的光子在靠 近PN结附近产生光生载流子，从而增加了光生载流子的收集几率。 (3)在同样尺寸的基片上，绒面电池的PN结面积比光面大得多，因而 可以提高短路电流，转换效率也有相应提高。
微晶硅薄膜太阳能电池
优点：
• • • • • 低温工艺、工艺简单 适合大面积生产 转换效率高 具有较宽的波谱影响范围 光照情况下稳定性好 弊端： • 吸收系数较低，需要较厚 的吸收层 • 沉积速率慢，影响生产效 率 • 带隙较窄，不能充分利用 太阳光谱
多晶硅
多晶硅太阳能电池兼具单晶硅电池的高转 换效率和长寿命以及非晶硅薄膜电池的材料 制备工艺相对简化等优点的新一代电池，其 转换效率一般稍低于单晶硅太阳电池，没有 明显效率衰退问题，并且有可能在廉价衬底 材料上制备，其成本远低于单晶硅电池，而 效率高于非晶硅薄膜电池。
二、多晶硅片制绒工艺的选择
什么是制绒，为什么要制绒？ 制绒的基本原理 制绒工艺的选择
制绒定义
• 制绒:就是把切下表面不规则锯齿型硅片， 通过某种生产工艺使硅片表面加工成均匀 有规则的绒面（降低光的反射率），使它 成为我们制造电池所需要的表面结构。目 的是获得表面结构完全相同结构（窝的底、 顶）0.01mm适合的原则。
太阳能电池生产
之
制绒、刻蚀
内容提要
• • • • • 电池片原料的选择 多晶硅片制绒工艺的选择 多晶硅片酸制绒的基本原理 Schmid设备制绒流程介绍 清洗后片子的检测
一、电池片原料的选择
硅的晶体类型
单晶硅
多晶硅
非晶硅
单晶硅太阳能电池
晶硅太阳能电池
硅系 太阳能电池
多晶硅太阳能电池 非晶硅薄膜太阳能电池 多晶/微晶硅薄膜太阳能电池
M6模组
影响因素
温度 金属杂质 氧化物 HF药液 HCl药液
M6模组
氧化物
SiO2+6HF
H2[SiF6]+2H2O
M6模组
HF药液
HF去除硅片表面氧化层: Si-O-Si+HF F-Si+Si-OH
M6模组
HCl药液 HCl去除硅片表面金属杂质: 盐酸具有酸和络合剂的双重作用，氯离 子能与Au3+、Ag+、Cu+、Hg2+等金属离子形 成可溶于水的络合物
M2模组
硅片沉浸在酸溶液浴槽里，表面刻蚀掉0.001mm
M2模组
影响因素
运行速度(时间) 药液温度 药液HF-HNO3配比
M2模组
刻蚀深度与开路电压、短路电流、转换效率的关系
M2模组
药液温度 3Si+4HNO3+18HF 3H2SiF6+4NO+8H2O
k=Aexp（-Ea/RT）
不同温度下多晶酸制绒面光学显微镜照片
(4)绒面也带来了一些缺点:一是工艺要求提高了；二是由于它减反射 的无选择性，不能产生电子空穴对的有害红外辐射也被有效地耦合入 电池，使电池发热；三是易造成金属接触电极与硅片表面的点接触， 使接触电阻损耗增加。
三、多晶硅片酸制绒的基本原理
NO HNO3 氧化剂 SiO2 反应剂 络合物 H2SiF6
概述
硅片表面处理的目的： 去除硅片表面的机械损伤层 清除表面油污和金属杂质 形成起伏不平的绒面，增加硅片对太阳 光的吸收
硅片表面的机械损伤层
单晶硅
多晶硅
硅片表面的机械损伤层
多线切割 机械损伤层
机械损伤层10μm
硅 片
增加光的吸收
制绒前
制绒后
材料表面多次反射吸收原理图源自受光面积增大多晶硅片制绒方法的选择