晶硅片制绒及清洗
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硅片制绒和清洗
利用接触角测量仪测量硅 片表面的接触角，评估表 面的润湿性和清洁度。
使用反射率测量仪测量硅 片表面的反射率，判断绒 面质量和减反射效果。
使用颗粒计数器检测清洗 后硅片表面的颗粒数量和 大小，评估清洗效果。
05 环境因素与安全生产管理
环境因素对制绒和清洗影响分析
01
温度
温度的变化会影响化学反应的速 率和效果，需要控制在适宜的范 围内。
硅片制绒和清洗
目录
• 硅片制绒概述 • 硅片清洗技术 • 制绒与清洗工艺参数优化 • 质量控制与检测方法 • 环境因素与安全生产管理 • 总结与展望
01 硅片制绒概述
制绒目的与意义
提高硅片对光的吸收能力
改善硅片表面的润湿性
通过制绒在硅片表面形成一层具有陷光作 用的绒面结构，增加光在硅片表面的反射 次数，从而提高硅片对光的吸收能力。
全。
工艺参数对清洗效果影响
清洗液种类
不同种类的清洗液对硅片 的清洗效果不同，需要根 据硅片表面的污染物种类 选择合适的清洗液。
清洗液浓度
浓度过高可能对硅片表面 造成损伤，浓度过低则可 能使清洗效果不佳。
清洗时间
时间过长可能浪费资源， 时间过短则可能使清洗不 彻底。
参数优化策略及实施
01
02
03
04
智能制造与自动化
随着工业4.0和智能制造的推进，硅片制ห้องสมุดไป่ตู้和清洗生产线将更加智能 化和自动化，提高生产效率和降低成本。
行业挑战与机遇
环保政策压力
随着全球对环保问题的关注度不断提高，光伏行业面临的环保政策压力也将加大，企业需要采取 更加环保的生产方式和技术。
市场竞争加剧
光伏市场竞争日益激烈，企业需要不断提高产品质量和降低成本，才能在市场中立于不败之地。
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
硅片的清洗与制绒
硅片的清洗与制绒导语：硅片在经过一系列的加工程序之后需要进行清洗，清洗的目的是要消除吸附在硅片表面的各类污染物，并制做能够减少表面太阳光反射的绒面结构（制绒），且清洗的洁净程度直接影响着电池片的成品率和可靠率。
制绒是制造晶硅电池的第一道工艺，又称“表面织构化”。
有效的绒面结构使得入射光在硅片表面多次反射和折射，增加了光的吸收，降低了反射率，有助于提高电池的性能。
一．清洗二．制绒1.制绒的目的和原理目的：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。
原理：①单晶硅：制绒是晶硅电池的第一道工艺，又②多晶硅：利用硝酸的强氧化性和氢氟酸的络合性，对硅进行氧化和络合剥离，导致硅表面发生各向同性非均匀性腐蚀，从而形成类似“凹陷坑”状的绒面，如图3所示。
理想的绒面效果，应该是金字塔大小均匀，覆盖整个表面。
金子塔的高度在3～5μm 之间，相邻金字塔之间没有空隙，具有较低的表面反射率，如图6所示。
有效的绒面结构，有助于提高电池的性能。
由于入射光在硅片表面的多次反射和折射，增加了光的吸收，其反射率很低，主要体现在短路电流的提高。
3.影响绒面质量的关键因素（1） 无水乙醇或异丙醇浓度气泡的直径、密度和腐蚀反应的速率限定了硅片表面织构的几何特征。
气泡的大小以及在硅片表面停留的时间，与溶液的粘度、表面张力有关系。
所以需要乙醇或异丙醇来调节溶液的粘滞特性。
乙醇的含量在3 vol%至20 vol%的范围内变化时，制绒反应的变化不大，都可以得到比较理想的绒面，而5 vol%至10 vol%的环境最佳。
（2） 制绒槽内硅酸钠的累计量硅酸钠在溶液中呈胶体状态，大大的增加了溶液的粘稠度。
对腐蚀液中OH 离子从腐蚀液向反应界面的输运过程具有缓冲作用，使得大批量腐蚀加工单晶硅绒面时，溶液中NaOH 含量具有较宽的工艺容差范围，提高了产品工艺加工质量的稳定性和溶液的可重复性。
硅酸钠在制绒溶液中的含量从2.5%～30%wt 的图9 不同时间制绒后，硅片的反射谱（5）制绒腐蚀的温度 根据阿伦尼乌斯方程（k=Aexp （-Ea/RT ）），温度升高，反应速度常数会成指数增大。
晶硅片制绒与清洗
制绒液质量监控
定期检测制绒液的成分和质量，确保其符合工艺 要求，及时更换不合格的制绒液，避免对硅片造 成不良影响。
制绒设备维护与校准
定期对制绒设备进行维护和校准，确保设备运行 正常，制绒槽、喷头等部件无磨损、堵塞等现象。
清洗质量控制
清洗流程监控
对清洗流程进行严格监控，确保每一步骤都按照规定的工艺要求 进行，防止遗漏或错误操作。
半自动清洗
02
03全自动清洗源自采用机械或简单的自动化设备进 行清洗，提高了效率和清洗质量。
利用先进的自动化设备和控制系 统，实现高效、高精度的清洗， 是目前主流的清洗技术。
清洗技术的应用场景
光伏产业
晶硅片是光伏电池的主要原料，清洗技术用于制 备高质量的光伏电池。
半导体产业
晶硅片用于制造集成电路、微电子器件等，清洗 技术用于制备高纯度、高精度的半导体器件。
制绒技术的应用场景
制绒技术主要应用于太阳能电池制造领域，特别是晶体硅 太阳能电池制造领域。通过制绒技术可以提高太阳能电池 的光电转换效率，从而提高整个光伏系统的发电效率。
制绒技术还可以应用于其他需要增加光散射和吸收的领域 ，如光电子、光通信、照明等领域。
02 晶硅片清洗技术介绍
清洗技术原理
物理清洗
新型制绒技术
制绒工艺优化
通过不断优化制绒工艺参数，提高制 绒效果和降低成本，以满足光伏产业 对晶硅片质量、效率和经济性的要求。
为了提高晶硅片的表面质量和效率， 新型制绒技术的研究和开发将不断涌 现，如离子注入、激光刻蚀等。
清洗技术未来发展趋势
环保清洗技术
随着环保意识的提高，环保清洗 技术将成为未来的发展趋势，如 超声波清洗、激光清洗等。
高效清洗设备
定期检测制绒液的成分和质量，确保其符合工艺 要求，及时更换不合格的制绒液，避免对硅片造 成不良影响。
制绒设备维护与校准
定期对制绒设备进行维护和校准，确保设备运行 正常，制绒槽、喷头等部件无磨损、堵塞等现象。
清洗质量控制
清洗流程监控
对清洗流程进行严格监控，确保每一步骤都按照规定的工艺要求 进行，防止遗漏或错误操作。
半自动清洗
02
03全自动清洗源自采用机械或简单的自动化设备进 行清洗，提高了效率和清洗质量。
利用先进的自动化设备和控制系 统，实现高效、高精度的清洗， 是目前主流的清洗技术。
清洗技术的应用场景
光伏产业
晶硅片是光伏电池的主要原料，清洗技术用于制 备高质量的光伏电池。
半导体产业
晶硅片用于制造集成电路、微电子器件等，清洗 技术用于制备高纯度、高精度的半导体器件。
制绒技术的应用场景
制绒技术主要应用于太阳能电池制造领域，特别是晶体硅 太阳能电池制造领域。通过制绒技术可以提高太阳能电池 的光电转换效率，从而提高整个光伏系统的发电效率。
制绒技术还可以应用于其他需要增加光散射和吸收的领域 ，如光电子、光通信、照明等领域。
02 晶硅片清洗技术介绍
清洗技术原理
物理清洗
新型制绒技术
制绒工艺优化
通过不断优化制绒工艺参数，提高制 绒效果和降低成本，以满足光伏产业 对晶硅片质量、效率和经济性的要求。
为了提高晶硅片的表面质量和效率， 新型制绒技术的研究和开发将不断涌 现，如离子注入、激光刻蚀等。
清洗技术未来发展趋势
环保清洗技术
随着环保意识的提高，环保清洗 技术将成为未来的发展趋势，如 超声波清洗、激光清洗等。
高效清洗设备
硅片制绒和清洗
400
500
600
700 Wavelength (nm) smooth texture
800
900
1000
1100
单晶硅片表面反射率
8
绒面腐蚀原理
利用低浓度碱溶液对晶体硅在不同晶体取向上具 有不同腐蚀速率的各向异性腐蚀特性，在硅片表面腐 蚀形成角锥体密布的表面形貌 ，就称为表面织构化。 角锥体四面全是由〈111〉面包围形成。
Si+2NaOH+H2O →Na2SiO3 +2H2 ↑
9
单晶的各种形貌
单晶原始形貌（500倍） 单晶绒面 （500倍）
单晶粗抛（500倍）
单晶绒面（SEM）
10
化学腐蚀液的配制
单晶硅片的清洗和制绒
超声波清洗
单晶硅片的表面油污比较严重，需要在60℃清洗剂的水溶液中， 利用超声波震荡清洗15分钟。 九槽清洗机
乙醇的含量在3vol%至20vol%的范围内变化时，制绒
反应的变化不大，都可以得到比较理想的绒面，而5 vol%至10vol%的环境最佳。
25
关键因素的分析 ——乙醇或异丙醇的影响
制绒液中NaOH的浓度为15克/升，反应温度85 ℃。无乙醇时的绒面形貌：
26
关键因素的分析 ——乙醇或异丙醇的影响
0.16
Average Reflectance
0.15
0.14
0.13 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
Concentration of NaOH (g/l)
22
关键因素的分析 ——硅酸钠的影响
硅酸钠在溶液中呈胶体状态，大大的增加了溶液的粘
多晶硅片的表面清洗与制绒
多晶硅片的表面清洗与制绒摘要：太阳能电池生产过程中采用硅片作为基底，对硅片的制绒清洗属于第一道工序，主要目的有两个：①去除硅片表面杂志损伤层，②在硅片表面腐蚀出微观绒面结构。
本文在不同生产参数变化情况下对减薄量、反射率、电池效率等参数进行跟踪，通过D8反射仪、Haml测试仪进行测试和表征。
通过多组试验数据可得到最优链式多晶硅清洗制绒工艺。
关键词：太阳能电池；清洗制绒；减薄量；反射率0.引言清洗制绒是多晶硅生产的首要环节，在清洗制绒过程中形成微观蠕虫状绒面结构，通过此结构减少光的反射，提高短路电流，增加PN结面积，提升开路电压，是提高太阳能电池转换效率的重要途径。
多晶硅的晶向属于多向性，常采用的清洗制绒方式为酸性溶液各向同性腐蚀，也是目前最常用的批量生产方案[[1].2]。
在酸性溶液中主要是是HF与HNO3两种，其中HF主要取其酸性作用，HNO3主要是取其氧化性强的作用，两者结合形成强氧化性酸溶液对硅片进行腐蚀[[]3.4.5]。
主要反映过程如下：3Si+4HNO3→3SiO2+2H2O+4NO ↑ (1)SiO2+4HF→SiF4+2H2O (2)SiF4+4HF→H2SiF6 (3)本文所有技术跟踪全部在链式酸制绒设备上进行，多晶硅片进入设备后，酸腐蚀反应开始在硅片表面发生，因损伤层的深浅不一形成不规则的蠕虫状绒面结构。
为得到较低的反射率，本文通过对不同影响因素的调整来进行验证，争取得到最优清洗制绒工艺。
1.实验流程设计选取同锭切割硅片进行分组，共分2组，每组选取1000片，进行如下实验安排：1）对制绒槽药温度的确定在制绒槽药液寿命中段，分别采取20℃、22℃、24℃、26℃、28℃温度进行硅片腐蚀，然后每组选5片进行腐蚀量及反射率测试，记录其平均值。
2）对HF/HNO3配比的确定选取1）试验中最优组制绒温度，然后进行HF：HNO3=1:1/3:2/2:1/5:2/3:1不同浓度下腐蚀，然后每组选5片进行腐蚀量及反射率测试，记录其平均值。
晶体硅太阳能电池生产线清洗制绒工序
吹干）
1000mm
Blow Off
300L
50L
200L
50L
200L
50L*2
HF+HNO3
NaOH
HF+HCl
Dryer
3℃
RT
25℃
RT
RT
RT
9# Output
ccoonnffiiddeennttiaial l
2、清洗制绒的工艺设备及操作流程工艺
多晶制绒的影响因素：
1.温度对氧化反应的影响比较大，对扩散及溶解反应的影响比较小。温度升高，反应速度 常数会增大，物质传输速度也增大。 2.水的加入主要降低了硝酸的浓度，从而减小了酸液对硅片的氧化能力 3. 硫酸能提高溶液粘度，也不参加腐蚀反应，可以稳定反应速度，增加腐蚀均匀性。 （rena刻蚀设备加硫酸而kuttler并不加）
解决方法
备注
绒面没有制满
H2没有及时脱离硅片表 面 硅酸钠含量过大
脂肪酸玷污
反应过于剧烈
延长制绒时间、 增加NaOH 增加IPA
重新配槽、改 善喷淋 规范生产操作 手法 增加2#槽HNO3
反应过多
增加2#槽HF
没有完全吹干 反应速度过快或过慢
改善吹风、增 加6#槽HF含量
手动添加2#槽 的药液含量
ccoonnffiiddeennttiaial l
晶体硅太阳能电池生产线 清洗制绒工序培训
王大男
光伏电池评测中心
目录
1、清洗制绒的作用及方法； 2、清洗制绒的工艺设备及操作流程； 3、主要检测项目及标准； 4、常见问题及解决方法； 5、未来工艺的发展方向；
ccoonnffiiddeennttiaial l
1、清洗制绒的作用及方法
1000mm
Blow Off
300L
50L
200L
50L
200L
50L*2
HF+HNO3
NaOH
HF+HCl
Dryer
3℃
RT
25℃
RT
RT
RT
9# Output
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2、清洗制绒的工艺设备及操作流程工艺
多晶制绒的影响因素：
1.温度对氧化反应的影响比较大，对扩散及溶解反应的影响比较小。温度升高，反应速度 常数会增大，物质传输速度也增大。 2.水的加入主要降低了硝酸的浓度，从而减小了酸液对硅片的氧化能力 3. 硫酸能提高溶液粘度，也不参加腐蚀反应，可以稳定反应速度，增加腐蚀均匀性。 （rena刻蚀设备加硫酸而kuttler并不加）
解决方法
备注
绒面没有制满
H2没有及时脱离硅片表 面 硅酸钠含量过大
脂肪酸玷污
反应过于剧烈
延长制绒时间、 增加NaOH 增加IPA
重新配槽、改 善喷淋 规范生产操作 手法 增加2#槽HNO3
反应过多
增加2#槽HF
没有完全吹干 反应速度过快或过慢
改善吹风、增 加6#槽HF含量
手动添加2#槽 的药液含量
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晶体硅太阳能电池生产线 清洗制绒工序培训
王大男
光伏电池评测中心
目录
1、清洗制绒的作用及方法； 2、清洗制绒的工艺设备及操作流程； 3、主要检测项目及标准； 4、常见问题及解决方法； 5、未来工艺的发展方向；
ccoonnffiiddeennttiaial l
1、清洗制绒的作用及方法
晶体硅太阳能电池生产线清洗制绒工序讲解
180s 喷淋
使硅片更 易脱水
氢氟酸
去除酸 液
纯水
常温 180s
常温 180s
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2、清洗制绒的工艺设备及操作流程工艺
各种药液的作用
1.异丙醇：降低硅片表面张力，减少气泡在硅片表面的吸附，使金字塔更加均匀一致。 2.添加剂：
-降低硅表面张力，促进氢气泡的释放，是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 3.HF酸：去除硅的氧化物，使硅片更易脱水 4.HCL：去除金属离子
作用
溶液
温度 时间 辅助
去杂质颗 粒
纯水
去杂质 颗粒
纯水
60℃ 300S 超声
60℃ 300s
形成金字 塔绒面
IPA、添加 剂、NaOH
78℃
形成金字塔 绒面
IPA、添加 剂、NaOH
78℃
去除 碱液 纯水
常温
去除金 属杂质
盐酸
去除酸 液
纯水
常温 常温
900s 鼓泡
900s 鼓泡
180s 喷淋
180s
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2、清洗制绒的工艺设备及操作流程工艺
多晶制绒生产流程:
领料 上片 制绒 水洗 碱洗
吹干 水洗 酸洗 水洗
注意事项：
1.禁止裸手接触硅片； 2.上片时保持硅片间距40mm左右； 3.制绒时带速禁止随意改动； 4.下片时注意硅片表面是否吹干； 5.制绒清洗完硅片要尽快扩散，滞留时间不超过1h。
损伤层
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1、清洗制绒的作用及方法
硅片的清洗与制绒
8
硅片化学清洗
HF和DHF 作用： 去除硅表面氧化物，清洗后的表面形成Si－H键荷层。 配制方法： 40%HF与去离子水（DI Water）以1：10－1：1000比例混 合。当比例为1：50－1：1000时，溶液又成为DHF。 清洗方法： 室温条件下，将硅片置于酸液中浸泡1至数分钟。
9
硅片化学清洗
14
硅片化学清洗
DI Water (De-Ionized Water Rinse) 作用： 在常规RCA清洗过程中，在室温下，利用超净高阻 的DI Water对硅片进行冲洗是十分重要的步骤。 在常规RCA清洗过程中，在前一个步骤完成后，进 行第二个步骤前都需要用去离子水对硅片进行清洗，一 个作用是冲洗硅片表面已经脱附的杂质，另外一个作用 是冲洗掉硅片表面的残余洗液，防止对接下来的洗液产 生负面影响。
24
硅片清洗与制绒
单晶制绒
单晶制绒工艺：
NaOH，Na2SiO3，IPA混合体系进行硅片制绒。 配比要求： NaOH浓度0.8wt%-2wt%； Na2SiO3浓度0.8wt%2wt%；IPA浓度5vol%-8vol%。 制绒时间：25-35min，制绒温度75-90oC。
25
硅片清洗与制绒
13
硅片化学清洗
RCA Ⅱ作用机理 作用机理： SCⅡ洗液并不能腐蚀氧化层以及硅，经SCⅡ洗液处 理，会在硅片表面产生一层氢化氧化层。 SCⅡ洗液尽管 可以有效去除硅片中的金属杂质离子，但是它并不能使 硅片的表面粗糙程度得到改善，相反地，由于电位势的 相互作用，硅片表面的粗糙程度将变得更差。 与SCⅠ洗液中H2O2的分解由金属催化不同，在 SCⅡ洗液中的H2O2分解非常迅速，在80℃下，约20min 左右，H2O2就已全部分解。只有在硅片表面含有金等 其他贵重金属元素时，H2O2的存在才非常必需。
清洗和制绒工艺
16
关键因素的分析 ——NaOH的影响
维持制绒液中乙醇的含量为10 vol%， 温度85 ℃，时间30分钟条件下： NaOH浓度5g/l时绒面形貌
17
关键因素的分析 ——NaOH的影响
NaOH浓度15g/l时绒面形貌
18
关键因素的分析 ——NaOH的影响
NaOH浓度55g/l时绒面形貌
19
关键因素的分析 ——NaOH的影响
7
硅片表面的机械损伤层
（三）切割损伤层的腐蚀（初抛）
若损伤层去除不足会出现3种可能情况：残余 缺陷、残余缺陷在后续高温处理过程中向材 料深处继续延伸、切割过程中导致的杂质未 能完全去除。 硅酸钠的热导性很差。一般硅酸钠超过一定 的量时，腐蚀产生的热量超过从溶液表面和 容器侧面所散发的热量，使溶液的温度持续 升高。所以初抛液必须定期更换或排出部分 溶液。
1min 5min 10min
1100
33
工艺控制方法
若出现雨点状的斑点，只要加入少量乙醇或 异丙醇即可消除。 若硅片上端部分光亮，表明液位不够或溶液 粘稠度过大，使篮框漂浮起来。 若硅片表面有流水印，说明溶液内硅酸钠过 量，适当加大NaOH的用量；还有可能喷淋效
果不理想。
34
硅酸钠含量的检测
37
12
绒面光学原理
制备绒面的目的： 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。 陷光原理：当光入射到一定角度的斜面，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。
13
绒面光学原理
陷光原理图示：
14
影响绒面质量的关键因素
1. NaOH浓度 2. 无水乙醇或异丙醇浓度源自31关键因素的分析
关键因素的分析 ——NaOH的影响
维持制绒液中乙醇的含量为10 vol%， 温度85 ℃，时间30分钟条件下： NaOH浓度5g/l时绒面形貌
17
关键因素的分析 ——NaOH的影响
NaOH浓度15g/l时绒面形貌
18
关键因素的分析 ——NaOH的影响
NaOH浓度55g/l时绒面形貌
19
关键因素的分析 ——NaOH的影响
7
硅片表面的机械损伤层
（三）切割损伤层的腐蚀（初抛）
若损伤层去除不足会出现3种可能情况：残余 缺陷、残余缺陷在后续高温处理过程中向材 料深处继续延伸、切割过程中导致的杂质未 能完全去除。 硅酸钠的热导性很差。一般硅酸钠超过一定 的量时，腐蚀产生的热量超过从溶液表面和 容器侧面所散发的热量，使溶液的温度持续 升高。所以初抛液必须定期更换或排出部分 溶液。
1min 5min 10min
1100
33
工艺控制方法
若出现雨点状的斑点，只要加入少量乙醇或 异丙醇即可消除。 若硅片上端部分光亮，表明液位不够或溶液 粘稠度过大，使篮框漂浮起来。 若硅片表面有流水印，说明溶液内硅酸钠过 量，适当加大NaOH的用量；还有可能喷淋效
果不理想。
34
硅酸钠含量的检测
37
12
绒面光学原理
制备绒面的目的： 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。 陷光原理：当光入射到一定角度的斜面，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。
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绒面光学原理
陷光原理图示：
14
影响绒面质量的关键因素
1. NaOH浓度 2. 无水乙醇或异丙醇浓度源自31关键因素的分析
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3、制绒后酸洗
• HF的作用：
• 去除硅片表面二氧化硅层； • 与硅片表面硅悬挂键形成Si-H钝化键。
SiO 2 6HF H2 SiF6 2H2O
HRM
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单晶硅片清洗制绒原因
• 制备绒面的目的： 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。
• 陷光原理：当光入射到一定角度的斜面， 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
单晶硅片清洗与制绒
HRM
1
单晶硅片清洗与制绒
• HIT电池结构 • HIT电池主要工艺 • 单晶硅片清洗制绒原因 • 单晶硅片清洗制绒 • 单晶硅片清洗制绒设备 • 操作安全、设备安全 • 部分产品缺陷介绍
HRM
2
HIT电池结构
HRM
3
HIT电池结构
• 上图表示HIT太阳电池的基本构造，其特征 是以光照射侧的p-i型a-Si膜( 膜厚5-10 nm) 和背面侧的i-n 型a-Si 膜( 膜厚5-10 nm)夹住单结晶Si 片（图中是250μm）, 在 两侧的顶层形成透明的电极和集电极, 构成 具有对称构造的HIT 太阳电池。
角锥体形成的原理
角锥体的密度和它们的几何特征同时影响着太阳 电池的陷光效率和前表面产生反射损失的最低限 。尺寸一般控制在3～5微米。
推测腐蚀反应期间的产物氢气泡的发展对角锥体 的形成起着重要的作用 。气泡粘附在硅片表面，
它们的掩蔽作用导致了溶液的侧向腐蚀，这是角
HRM
13
单晶硅片清洗制绒原因
3、制绒后酸洗 HCL作用 • 中和残留在硅片表面残余碱液；
• 去除在硅片切割时表面引入的金属杂质。
• 注：盐酸具有酸和络合剂的双重作用，氯 离子能与Fe3+、Pt2+、Au3+、Ag+、Cu+、 Cd2+、Hg2+等金属离子形成可溶于水的络 合物。
HRM
14
单晶硅片清洗制绒原因
HRM
4ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
HIT电池结构
• 1、p-n结通过PECVD的方式，将本征非晶 硅和p型非晶硅层沉积到n型单晶硅层的衬 底上；
• 2、在另一侧，背面场结构由本征非晶硅和 n型非晶硅层构成。
HRM
5
HIT主要工艺
1、硅片 的清洗 制绒
2、正面用PECVD 制备本征非晶硅 薄膜和P型非晶 硅薄膜
3 、 背 面 用 PECVD 制备本征非晶硅薄 膜和N 型非晶硅薄 膜
我们主要采用第一种方法： CH3COOH+O3+超声
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单晶硅片清洗制绒
污染片制绒：
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单晶硅片清洗制绒
去损伤层：
硅片在切割过程中表面留有大约10～20μm的锯后损 伤层，对制绒有很大影响，因此在制绒前必须将其除去。 单晶一般用碱与硅反应的方法除去。现在很多公司常用 NaOH，工艺参数有溶液温度、反应时间和溶液浓度。 NaOH浓度大于20％，反应速率主要取决于温度 NaOH浓度为20％，在90℃时候速率可以达到6—10um/Min 大部分采用： NaOH浓度为25％，温度85℃
到去除损伤层的效果,此时的腐蚀速率可达到6～10um/min 。 • 初抛时间在达到去除损伤层的基础上尽量减短，以防硅 片被腐蚀过薄。 • 对于NaOH浓度高于20%W/V的情况，腐蚀速度主要取决 于溶液的温度，而与碱溶液实际浓度关系不大。
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单晶硅片清洗制绒原因
硅片表面产生损伤层原因：
若损伤层去除不足会出现3种可能情况：残余缺陷、残余 缺陷在后续高温处理过程中向材料深处继续延伸、切割过 程中导致的杂质未能完全去除。
5丝网印刷制备 电极
4、在两面用溅射 法沉积透明氧化 物薄膜
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单晶硅片清洗制绒原因
清洗与制绒目的：
一、去除硅片表面机械损伤层； 二、清除表面油污、杂质颗粒及金属杂质 ； 三、形成起伏不平的绒面，增加硅对太阳 光的吸收。
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单晶硅片清洗制绒原因
硅片表面产生损伤层原因： 1、硅锭的铸造过程
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单晶硅片清洗制绒
制绒：
利用低浓度碱溶液对晶体硅在不同晶体取向上具有不同腐蚀速率的各 向异性腐蚀特性，在硅片表面腐蚀形成角锥体密布的表面形貌 ，就称
为表面织构化。角锥体四面全是由〈111〉面包围形成。
反应式为:
2NaOH+H2O+Si=Na2 SiO3+2H2 ↑
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单晶硅片清洗制绒
硅酸钠的热导性很差。一般硅酸钠超过一定的量时，腐蚀 产生的热量超过从溶液表面和容器侧面所散发的热量，使 溶液的温度持续升高。所以初抛液必须定期更换或排出部 分溶液。
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单晶硅片清洗制绒原因
清除表面油污、杂质颗粒及金属杂质： 1、清洗前去除晶硅片表面污渍，主要用
CH2COOH溶液通O3的方式然后通过超声波 清洗达到预定效果，主要防止表面物清洗 不干净影响到制绒效果； 2、制绒后通过QDR、纯水隔离等方式对硅片 残留物进行清洗；
口的现象，如润滑剂过稀则冷却效果不好。这些润滑剂在高温下有可
能碳化粘附在硅片表面。
• 硅片经过热碱处理后提出在空气中，时间过长会与空气中的氧反应形
成一层氧化层，这层氧化层一旦形成就很难再清洗下去了。因此，在
碱清洗后不能在空气中暴露12秒以上。
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单晶硅片清洗制绒
制绒前清洗：
• 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
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单晶硅片清洗制绒原因
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单晶硅片清洗制绒原因
正常片制绒后图片：
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单晶硅片清洗制绒
1、制绒前清洗 2、制绒前去除硅片表面损伤 3、硅片制绒 4、制绒后清洗 5、烘干
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单晶硅片清洗制绒
制绒前清洗：
原因：
• 硅片有手指印，在清洗前看不见，但是清洗后却清晰可见； • 硅片切割后清洗工艺中的有机物沾污； • 硅片表面的碳沾污； • 硅片切割时润滑剂的粘污。如果润滑剂过粘，会出现无法有效进入刀
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单晶硅片清洗制绒原因
硅片表面产生损伤层原因： 2、多线切割
金属线(钼线)
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单晶硅片清洗制绒原因
硅片表面产生损伤层原因： 3、机械损伤层
硅片
机械损伤层（10微米）
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单晶硅片清洗制绒原因
硅片表面产生损伤层方法：
• 线切割损伤层厚度可达10微米左右。 • 一般采用20%的碱溶液在78℃条件腐蚀0.5～1min以达
• HF的作用：
• 去除硅片表面二氧化硅层； • 与硅片表面硅悬挂键形成Si-H钝化键。
SiO 2 6HF H2 SiF6 2H2O
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单晶硅片清洗制绒原因
• 制备绒面的目的： 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。
• 陷光原理：当光入射到一定角度的斜面， 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
单晶硅片清洗与制绒
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单晶硅片清洗与制绒
• HIT电池结构 • HIT电池主要工艺 • 单晶硅片清洗制绒原因 • 单晶硅片清洗制绒 • 单晶硅片清洗制绒设备 • 操作安全、设备安全 • 部分产品缺陷介绍
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HIT电池结构
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HIT电池结构
• 上图表示HIT太阳电池的基本构造，其特征 是以光照射侧的p-i型a-Si膜( 膜厚5-10 nm) 和背面侧的i-n 型a-Si 膜( 膜厚5-10 nm)夹住单结晶Si 片（图中是250μm）, 在 两侧的顶层形成透明的电极和集电极, 构成 具有对称构造的HIT 太阳电池。
角锥体形成的原理
角锥体的密度和它们的几何特征同时影响着太阳 电池的陷光效率和前表面产生反射损失的最低限 。尺寸一般控制在3～5微米。
推测腐蚀反应期间的产物氢气泡的发展对角锥体 的形成起着重要的作用 。气泡粘附在硅片表面，
它们的掩蔽作用导致了溶液的侧向腐蚀，这是角
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单晶硅片清洗制绒原因
3、制绒后酸洗 HCL作用 • 中和残留在硅片表面残余碱液；
• 去除在硅片切割时表面引入的金属杂质。
• 注：盐酸具有酸和络合剂的双重作用，氯 离子能与Fe3+、Pt2+、Au3+、Ag+、Cu+、 Cd2+、Hg2+等金属离子形成可溶于水的络 合物。
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单晶硅片清洗制绒原因
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4ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
HIT电池结构
• 1、p-n结通过PECVD的方式，将本征非晶 硅和p型非晶硅层沉积到n型单晶硅层的衬 底上；
• 2、在另一侧，背面场结构由本征非晶硅和 n型非晶硅层构成。
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HIT主要工艺
1、硅片 的清洗 制绒
2、正面用PECVD 制备本征非晶硅 薄膜和P型非晶 硅薄膜
3 、 背 面 用 PECVD 制备本征非晶硅薄 膜和N 型非晶硅薄 膜
我们主要采用第一种方法： CH3COOH+O3+超声
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单晶硅片清洗制绒
污染片制绒：
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单晶硅片清洗制绒
去损伤层：
硅片在切割过程中表面留有大约10～20μm的锯后损 伤层，对制绒有很大影响，因此在制绒前必须将其除去。 单晶一般用碱与硅反应的方法除去。现在很多公司常用 NaOH，工艺参数有溶液温度、反应时间和溶液浓度。 NaOH浓度大于20％，反应速率主要取决于温度 NaOH浓度为20％，在90℃时候速率可以达到6—10um/Min 大部分采用： NaOH浓度为25％，温度85℃
到去除损伤层的效果,此时的腐蚀速率可达到6～10um/min 。 • 初抛时间在达到去除损伤层的基础上尽量减短，以防硅 片被腐蚀过薄。 • 对于NaOH浓度高于20%W/V的情况，腐蚀速度主要取决 于溶液的温度，而与碱溶液实际浓度关系不大。
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单晶硅片清洗制绒原因
硅片表面产生损伤层原因：
若损伤层去除不足会出现3种可能情况：残余缺陷、残余 缺陷在后续高温处理过程中向材料深处继续延伸、切割过 程中导致的杂质未能完全去除。
5丝网印刷制备 电极
4、在两面用溅射 法沉积透明氧化 物薄膜
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单晶硅片清洗制绒原因
清洗与制绒目的：
一、去除硅片表面机械损伤层； 二、清除表面油污、杂质颗粒及金属杂质 ； 三、形成起伏不平的绒面，增加硅对太阳 光的吸收。
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单晶硅片清洗制绒原因
硅片表面产生损伤层原因： 1、硅锭的铸造过程
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单晶硅片清洗制绒
制绒：
利用低浓度碱溶液对晶体硅在不同晶体取向上具有不同腐蚀速率的各 向异性腐蚀特性，在硅片表面腐蚀形成角锥体密布的表面形貌 ，就称
为表面织构化。角锥体四面全是由〈111〉面包围形成。
反应式为:
2NaOH+H2O+Si=Na2 SiO3+2H2 ↑
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单晶硅片清洗制绒
硅酸钠的热导性很差。一般硅酸钠超过一定的量时，腐蚀 产生的热量超过从溶液表面和容器侧面所散发的热量，使 溶液的温度持续升高。所以初抛液必须定期更换或排出部 分溶液。
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单晶硅片清洗制绒原因
清除表面油污、杂质颗粒及金属杂质： 1、清洗前去除晶硅片表面污渍，主要用
CH2COOH溶液通O3的方式然后通过超声波 清洗达到预定效果，主要防止表面物清洗 不干净影响到制绒效果； 2、制绒后通过QDR、纯水隔离等方式对硅片 残留物进行清洗；
口的现象，如润滑剂过稀则冷却效果不好。这些润滑剂在高温下有可
能碳化粘附在硅片表面。
• 硅片经过热碱处理后提出在空气中，时间过长会与空气中的氧反应形
成一层氧化层，这层氧化层一旦形成就很难再清洗下去了。因此，在
碱清洗后不能在空气中暴露12秒以上。
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单晶硅片清洗制绒
制绒前清洗：
• 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
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单晶硅片清洗制绒原因
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单晶硅片清洗制绒原因
正常片制绒后图片：
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单晶硅片清洗制绒
1、制绒前清洗 2、制绒前去除硅片表面损伤 3、硅片制绒 4、制绒后清洗 5、烘干
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单晶硅片清洗制绒
制绒前清洗：
原因：
• 硅片有手指印，在清洗前看不见，但是清洗后却清晰可见； • 硅片切割后清洗工艺中的有机物沾污； • 硅片表面的碳沾污； • 硅片切割时润滑剂的粘污。如果润滑剂过粘，会出现无法有效进入刀
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单晶硅片清洗制绒原因
硅片表面产生损伤层原因： 2、多线切割
金属线(钼线)
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单晶硅片清洗制绒原因
硅片表面产生损伤层原因： 3、机械损伤层
硅片
机械损伤层（10微米）
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单晶硅片清洗制绒原因
硅片表面产生损伤层方法：
• 线切割损伤层厚度可达10微米左右。 • 一般采用20%的碱溶液在78℃条件腐蚀0.5～1min以达