太阳能刻蚀篇
晶体硅太阳能电池刻蚀工序工艺
CF4：无色无臭毒性气体。不燃,若遇高热,容器内压增大,有开裂和爆炸的危险。吸入后可引起头痛、恶心呕吐、快速窒息等。
HF：无色透明至淡黄色冒烟的液体,有刺激性气味,具有弱酸性。腐蚀性强,对牙、骨损害较严重,对皮肤有强烈的腐蚀性作用。
HCL：无色透明液体,为一种强酸,具有挥发性。眼和皮肤接触可致灼伤,长期接触可引起鼻炎、皮肤损害等。
抽气
进气
辉光
抽气
清洗
抽气
充气
60
120
600
30
20
50
60
首先,母体分子CF4在高能量的电子的碰撞作用下分解成多种中性基团或离子。 其次,这些活性粒子由于扩散或者在电场作用下到达SiO2表面,并在表面上发生化学反应 掺入O2,提高刻蚀速率 。
干法刻蚀工艺过程：
2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品
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晶体硅太阳能电池刻蚀工序工艺
目录
1、刻蚀的作用及方法； 2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品； 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；
1、刻蚀的作用及方法
太阳电池生产流程：
清洗制绒
温度
常温
4℃
常温
20℃
常温
常温
常温
湿法刻蚀影响因素：带速、温度、槽液内各药液浓度、外围抽风、液面高度等。
2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品
KUTLLER刻蚀设备特点： 先去PSG,后刻蚀。此种方法优点是避免了先刻蚀由于毛细作用,导致PECVD后出现白边。缺点是由于气相腐蚀的原因,在刻蚀后方阻会上升。
太阳能电池片激光刻蚀工艺
太阳能电池片激光刻蚀工艺
太阳能电池片激光刻蚀工艺是一种利用激光技术对太阳能电池片表面进行刻蚀的方法，主要用于改善太阳能电池的光电转换效率。
激光刻蚀可以在太阳能电池片表面形成微米级的纳米结构，从而增加太阳能电池的光吸收能力，提高光电转换效率。
具体工艺过程如下：
1. 调整激光参数：选择适当的激光参数，包括激光功率、激光频率、激光波长等，以控制刻蚀效果和去除的材料厚度。
2. 清洁表面：在刻蚀之前，需要对太阳能电池片表面进行清洁，以确保刻蚀效果的均匀性和一致性。
3. 激光刻蚀：将激光束聚焦到太阳能电池片表面的特定位置，通过控制激光的辐射能量和长度，使表面的材料被蒸发或溶解，形成纳米级的结构。
4. 清除残留物：刻蚀结束后，需要及时清除残留的刻蚀物，以防止对太阳能电池的影响。
太阳能电池片激光刻蚀工艺可以提高太阳能电池的光电转换效率，使其更好地吸收太阳光照射，从而提高太阳能发电效果。
此外，激光刻蚀工艺还可以实现对太阳能电池片的精确控制和定制化加工，使其适应不同的应用需求。
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。
1.晶体硅太阳能电池生产线刻蚀工序介绍
晶体硅太阳能电池生产线刻蚀工序介绍一、刻蚀工序基本作用目前常规太阳电池的生产流程如下：刻蚀作为太阳电池生产中的第三道工序，其主要作用是去除扩散后硅片四周的N型硅，防止漏电。
刻蚀一般情况下和去PSG联系在一起，去PSG 顾名思义，其作用是去掉扩散前的磷硅玻璃。
反应方程式如下：SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O具体的刻蚀示意图如下：▪二、刻蚀的基本分类以及一般工艺流程目前，晶体硅太阳电池一般采用干法和湿法两种刻蚀方法。
下面我们分开介绍两种刻蚀方法的差别：1）干法刻蚀干法刻蚀夜叫等离子刻蚀。
即采用等离子体轰击的方法进行的刻蚀。
随着温度的升高，一般物质依次表现为固体、液体和气体。
它们统称为物质的三态。
如果温度升高到10e4K甚至10e5K，分子间和原子间的运动十分剧烈，彼此间已难以束缚，原子中的电子因具有相当大的动能而摆脱原子核对它的束缚，成为自由电子，原子失去电子变成带正电的离子。
这样，物质就变成了一团由电子和带正电的的离子组成的混合物。
这种混合物叫等离子体。
它可以称为物质的第四态。
等离子产生一般有三种方法：具体到太阳能电池中，等离子刻蚀是采用高频辉光放电反应，即采用感应耦合的方式使反应气体激活成活性粒子，如原子或游离基，这些活性粒子扩散到需刻蚀的部位，在那里与被刻蚀材料进行反应，形成挥发性生成物而被去除。
它的优势在于快速的刻蚀速率同时可获得良好的物理形貌（这是各向同性反应）。
下图为干法刻蚀的示意图：▪干法刻蚀具体的工艺过程如下：首先，母体分子CF4在高能量的电子的碰撞作用下分解成多种中性基团或离子，即CF4→CF3，CF2，CF，F，C以及它们的离子。
其次，这些活性粒子由于扩散或者在电场作用下到达SiO2表面，并在表面上发生化学反应（掺入O2，提高刻蚀速率）。
具体的反应过程可参考下图：▪在实际的太阳能电池的生产过程中，干法刻蚀中影响因素主要是CF4，O2的流量，辉光时间，辉光功率。
下面表格为常规的等离子刻蚀所用工艺。
硅材料与太阳能电池课程讲座14-刻蚀工艺
留在了SiO2中形成PSG（磷硅玻璃）。磷硅玻璃的存在使得硅片在空气中表面容
易受潮，导致电流的降低和功率的衰减。
死层的存在大大增加了发射区电子的复合，会导致少子寿命的降低，进而降低
了Voc和Isc。
磷硅玻璃的存在使得PECVD后产生色差,在PECVD工序将使镀的SIxNy容易发
少了背面复合，从而提高太阳能电池的Voc。
3、湿法刻蚀
刻蚀主要检测硅片的减薄量、上升的方阻、硅片边缘的PN型。
➢方阻上升：
四探
针测
试仪
所用仪器：四探针测试仪
方阻上升标准：方阻上升5个以内
➢减薄量：
所用仪器：电子天平
减薄量标准：多晶0.05-0.1克
➢硅片边缘的PN型：
所用仪器：冷热探针、
三探针
边缘PN型：显示P型
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，此短路通道等效于降低并联电阻。
经过刻蚀工序，硅片边缘带有的磷将会被去除干净，避
免PN结短路造成并联电阻降低。
1、刻蚀工艺目的
2）去PSG目的
由于在扩散过程中氧的通入，在硅片表面形成一层SiO2，在高温下POCl3与O2
➢太阳电池生产流程：
硅片 清洗制绒
硅片生产线
扩散
刻蚀
去PSG
PECVD
印刷
烧结
电池生产线
电池
组件生产线
➢刻蚀作为太阳电池生产中的第三道工
序，其主要作用是去除扩散后硅片四
周的N型硅，防止漏电。
➢去PSG顾名思义，其作用是去掉扩
散前的磷硅玻璃。反应方程式如下：
太阳能电池刻蚀
2、湿法刻蚀原理
通过化学反应，由滚轮的携带药液在硅片非绒面刻蚀，经过一次硅片180 ° 的旋转从而形成一个刻痕，将所处位置的PN结刻断，以达到正面与背面绝缘 的目的，同时进行选择性的刻蚀将扩散深的PN结变成一定深度的浅PN结，最 后经过HF酸槽去除扩散工序产生的磷硅玻璃层。
大致的腐蚀机制是HNO3氧化生成SiO2，HF再去除SiO2。下面为化学反应式：
PSG的影响
1、磷硅玻璃的存在使得硅片在空气中表面容易受潮，导致 电流的降低和功率的衰减。
2、死层的存在大大增加了发射区电子的复合，会导致少子 寿命的降低，进而降低了Voc和Isc。
（二）刻蚀的制作方法：
目前晶体硅太阳能电池一般采用干法和湿法两种刻蚀方法。
1、干法刻蚀原理
干法刻蚀是采用高频辉光放电反应，使反应气体激活成活性粒子，如原子或 游离基，这些活性粒子扩散到需刻蚀的部位，在那里与被刻蚀材料进行反应， 形成挥发性生成物而被去除。它的优势在于快速的刻蚀速率同时可获得良好 的物理形貌（这是各向同性反应）。
去PSG顾名思义就是去除扩散工 序产生的磷硅玻璃层。反映方程 式如下：
SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O
印
烧
刷
结
N型
电 池
组件生产线
P型 扩散后硅片P的分布
什么是PSG
意为含有P、P2O5的二氧化硅，由于在扩散过程中干氧 的通入，在硅片表面形成一层二氧化硅，在高温下POCL3与 O2形成P2O5后，部分P原子进入Si取代部分晶格上的Si原子 形成N型层，部分则留在了SiO2中形成PSG
DIwater
HF DIwater
去PSG、 疏水
烘干 硅片
常温 25℃、 常温 38℃ 22℃
1.晶体硅太阳能电池生产线刻蚀工序介绍
晶体硅太阳能电池生产线刻蚀工序介绍一、刻蚀工序基本作用目前常规太阳电池的生产流程如下：刻蚀作为太阳电池生产中的第三道工序，其主要作用是去除扩散后硅片四周的N型硅，防止漏电。
刻蚀一般情况下和去PSG联系在一起，去PSG 顾名思义，其作用是去掉扩散前的磷硅玻璃。
反应方程式如下：SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O具体的刻蚀示意图如下：二、刻蚀的基本分类以及一般工艺流程目前，晶体硅太阳电池一般采用干法和湿法两种刻蚀方法。
下面我们分开介绍两种刻蚀方法的差别：1）干法刻蚀干法刻蚀夜叫等离子刻蚀。
即采用等离子体轰击的方法进行的刻蚀。
随着温度的升高，一般物质依次表现为固体、液体和气体。
它们统称为物质的三态。
如果温度升高到10e4K甚至10e5K，分子间和原子间的运动十分剧烈，彼此间已难以束缚，原子中的电子因具有相当大的动能而摆脱原子核对它的束缚，成为自由电子，原子失去电子变成带正电的离子。
这样，物质就变成了一团由电子和带正电的的离子组成的混合物。
这种混合物叫等离子体。
它可以称为物质的第四态。
等离子产生一般有三种方法：具体到太阳能电池中，等离子刻蚀是采用高频辉光放电反应，即采用感应耦合的方式使反应气体激活成活性粒子，如原子或游离基，这些活性粒子扩散到需刻蚀的部位，在那里与被刻蚀材料进行反应，形成挥发性生成物而被去除。
它的优势在于快速的刻蚀速率同时可获得良好的物理形貌（这是各向同性反应）。
下图为干法刻蚀的示意图：干法刻蚀具体的工艺过程如下：首先，母体分子CF4在高能量的电子的碰撞作用下分解成多种中性基团或离子，即CF4→CF3，CF2，CF，F，C以及它们的离子。
其次，这些活性粒子由于扩散或者在电场作用下到达SiO2表面，并在表面上发生化学反应（掺入O2，提高刻蚀速率）。
具体的反应过程可参考下图：在实际的太阳能电池的生产过程中，干法刻蚀中影响因素主要是CF4，O2的流量，辉光时间，辉光功率。
下面表格为常规的等离子刻蚀所用工艺。
太阳能电池片激光刻蚀工艺
太阳能电池片激光刻蚀工艺随着能源危机的加剧和环境污染的日益严重，太阳能作为一种清洁、可再生的能源逐渐受到人们的关注。
而太阳能电池作为太阳能利用的关键设备，其效率和性能的提升对太阳能发电的发展至关重要。
而在太阳能电池的制造过程中，激光刻蚀工艺被广泛应用，可以提高电池片的光电转换效率。
太阳能电池片通常由硅材料制成，硅材料的光电转换效率取决于其表面的纹理和反射率。
而传统的刻蚀工艺采用酸蚀或碱蚀的方法，存在刻蚀不均匀、污染环境等问题。
相比之下，激光刻蚀工艺具有刻蚀速度快、刻蚀深度可控、无污染等优势，因此被广泛应用于太阳能电池片的制造中。
激光刻蚀工艺的基本原理是利用激光的高能量密度和聚焦性，通过光与物质的相互作用，将物质表面的部分材料蒸发或熔化，从而形成所需的微细结构。
在太阳能电池片的制造过程中，激光刻蚀被用于制造前表面纹理和背表面反射镀膜。
首先是制造前表面纹理。
太阳能电池片的前表面需要具有一定的纹理结构，以增加光的入射角度，提高光的吸收率。
激光刻蚀工艺可以通过调整激光的功率、脉冲宽度和扫描速度等参数，控制刻蚀深度和纹理形貌。
通常采用的是纳秒级激光脉冲，可以在较短的时间内实现高能量的刻蚀，形成均匀且规则的微细结构。
这种表面纹理结构可以提高光的散射效果，增加光与硅材料的相互作用，从而提高光电转换效率。
其次是背表面反射镀膜。
在太阳能电池片的制造过程中，为了提高光的吸收率，背表面需要进行反射镀膜。
激光刻蚀工艺可以实现在背表面形成微孔阵列，提高反射率。
通过调整激光的参数，可以控制微孔的形貌和分布，从而实现更高的反射率。
此外，激光刻蚀还可以在背表面形成一定的结构，以增加光的散射效果，提高光的吸收率。
除了在太阳能电池片制造中的应用，激光刻蚀工艺还可以应用于太阳能电池的后处理过程中。
例如，在电池片的反射镀膜过程中，激光刻蚀可以用于去除不均匀的镀膜层，提高反射率；在电池片的背面场银焊接过程中，激光刻蚀可以用于去除不良的焊接点，提高焊接质量和效率。
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太阳能电池片科普系列——刻蚀篇
光伏电池组件来源:北极星太阳能光伏网（独家）作者:陈雪松2017/11/22 11:31:21 我要
投稿
北极星太阳能光伏网讯:扩散过后的下一个工序是刻蚀，由于扩散采用背靠背扩散，硅片的边缘没有遮挡也被扩散上磷（边缘导通状态），太阳能电池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，太阳能电池片会因此失效。
同时此短路通道等效于降低并联电阻。
另外由于在扩散过程中氧的通入，硅片表面会形成一层二氧化硅，在扩散炉高温的作用下POCl3与O2形成的P2O5，部分P原子进入Si取代部分晶格上的Si原子形成n型半导体，部分则留在了SiO2中形成PSG（磷硅玻璃）。
1、磷硅玻璃会使得电池片在空气中表面容易受潮，导致电流和功率的衰减；
2、死层增加了发射区电子的复合，以致少子寿命的降低，进而降低了Voc和Isc；
3、磷硅玻璃会使得PECVD后产生色差。
一、刻蚀的原理
工艺流程：上片→蚀刻槽（H2SO4 HNO3 HF）→水洗→碱槽(KOH)→水洗→HF槽→水洗→下片
刻蚀槽HNO3和HF的混合液体会对扩散后硅片的下表面及边缘进行腐蚀,以去除边缘的N型硅,打破硅片表面短路通路。
因此刻蚀对于液位高度的控制需要特别精确。
反应方程式：
3Si + 4HNO3+18HF =3H2 [SiF6] + 4NO2 + 8H2O
去PSG磷硅玻璃的原理方程式：
SiO2+4HF=SiF4+2H2O
SiF4+2HF=H2[SiF6]
SiO2+ 6HF=H2[SiF6]+2H2O
当电池片从HF槽出来后，可观察其表面脱水情况，如果脱水效果良好，则代表磷硅玻璃已去除较干净；如果表面水珠较多，则代表磷硅玻璃未被去除干净，可添加适量HF到HF 槽中。
二、刻蚀工序工艺指标管控
当电池片经过刻蚀机台出来时，首先检查硅片表面，绒面是否明显斑迹，是否有药液残留。
该工序一般要求面腐蚀深度控制在0.8～1.6μm范围内,同时硅片表面刻蚀宽度不超过2mm, 刻蚀边缘绝缘电阻大于1K欧姆。
对于刻蚀程度可以通过刻重来衡量——刻蚀前重量减去刻蚀后重量。
对于刻重的要求，不同公司有不同的要求，一般远小于制绒减薄量。
疏水性测试，刻蚀后电池片需要=定时抽检电池片疏水性，疏水性可反映扩散的好坏。
反射率，主要与刻重、电池片和药液有关
三、刻蚀车间常见事项
异常处理，刻蚀车间和制绒车间极其类似，机台叠片、碎片、吹不干、残留和色斑等常见问题等都极为相似，机台的维护、抽风、流量等引起的工艺问题类型也多相似。
1、纯水电导率检测、生产所用均为纯水，纯度不高将直接导致电池片严重的质量问题；
2、空气温度和洁净度，电池片是就像襁褓中的婴儿，任何风吹草动都会引起相当大的后果；
3、化学浓度分析，对制绒槽药液进行定期分析，以便调整。
4、返工分类，大过刻、小过刻等返工工艺不同，需要对返工进行区分，送至制绒车间。
四、总结
刻蚀车间的机器和制绒车间几乎是同样的，同样的RENA机器进行稍微的改动就可以使用在不要的工序，同样制绒车间面临的问题刻蚀车间也同样存在，维护繁琐，有安全隐患等
（具体可参见太阳能电池片科普系列制绒篇）。
刻蚀也属于湿制程，对药液寿命、药液成分比例、外围都同样较为敏感，问题出现都是批量性的，问题处理上只能靠经验和数据。