硅片的清洗与制绒
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。
清洗制绒生产
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任务一、认识硅片的清洗制绒
任务实施
（2）.湿法腐蚀制绒面
.各向异性腐蚀（碱腐蚀） 单晶硅电池的绒面通常是利用某些化学腐蚀剂对 硅片表面进行腐蚀而形成，常用腐蚀剂一般分为两类： 一类是有机腐蚀剂，包括EPW（乙二胺、邻苯二酸和 水）和联胺等；另一类是无机腐蚀剂，包括碱性腐蚀 液，如KOH、NaOH、LiOH、CsOH和NH4OH等。
6
任务一、认识硅片的清洗制绒
任务实施
1.去除损伤层
多线切割的硅片机械损伤层大概有10um左右，光 伏企业一般采用NaOH溶液在80~90℃温度腐蚀数分 钟来除去晶体硅片表面的机械损伤层，如图3-1所 示。
7
任务一、认识硅片的清洗制绒
任务实施
硅片
机械损伤层（10微米）
采用NaOH溶液腐蚀去除
图3-1 去除硅片损伤层示意图
22
清洗制绒生产
目录
任务1.认识硅片的清洗制绒 任务2.单晶硅清洗制绒流程 任务3.操作清洗制绒机 任务4.清洗制绒生产 任务5.操作甩干机 任务6.使用D8积分反射仪检测硅片
2
项目目标
1.知道硅片清洗制绒原理。 2.掌握清洗制绒的流程。
3.会操作清洗制绒生产设备。
3
项目描述
硅片清洗制绒的主要目的是去除硅片表面 的损伤层及在硅片表面制成绒面。本项目的 学习是让同学们掌握硅片清洗制绒的流程、 清洗制绒机的操作、甩干机的操作、金相显 微镜和D8积分反射仪和电子天平的操作。
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任务一、认识硅片的清洗制绒
任务实施
（2）.湿法腐蚀制绒面
.各向同性腐蚀（酸腐蚀） 多晶硅表面的晶向是随意分布的，因此碱溶液的 各向异性腐蚀现象对于多晶硅来说并不理想，而且由 于碱性腐蚀液对多晶硅表面不同晶粒之间的方向速度 不一样，会产生台阶和裂缝，不能形成均匀的绒面。 酸腐蚀法的工作原理也是利用某些化学腐蚀剂对 硅片表面进行腐蚀而形成绒面，常用一定比例的HF和 HNO3的酸混合液。这种腐蚀对硅的不同晶面有相同的 腐蚀速度，因此也称各向同性腐蚀法。
硅片清洗过程
硅片清洗过程太阳能电池硅片清洗过程制绒-扩散-刻蚀-清先(去PSG)-沉积减反射膜-丝网印刷-烧结-分选-组装以下为制绒工艺1、去损伤层目的：用高温NaOH或KOH去除硅表面的切割损伤层，划痕、手印、杂质等要求：浓度20%，温度80C，时间5min达到：硅片表面减薄10-20μm注意事项：1、浓度保证为20%，要求有补液槽，补充每次清洗的消耗。
2、80C温度要有加热管。
3、30S时间准确控制。
4、有自动盖，减少挥发。
2、温水隔离目的：稀释硅表面或洗篮上残留的碱液。
要求：水50C，时间5min达到：浓碱被稀释注意事项：1、要有鼓泡2、鼓泡要均匀3、换水：a、溢流：1-2方/小时，快排7S，30S上水，补水管口径1寸，水压2kg。
3、A单晶制绒面目的：通过高温低浓度的NaOH/KOH将硅表面腐蚀出均匀的金字塔型表面，减少硅片对光的反射。
要求：在浓度为3%左右时，在80C上下的温度，约25min增加一定量的乙醇，加快溶液反应，起到消除气泡的作用。
达到：硅片表面形成金字塔，大小均匀，单体尺寸2-10μm之间，相邻金字塔之间没有空隙的完整绒面。
工艺要求：有鼓泡，有加热管，循环泵，使溶液均匀，温度均匀，浓度均匀。
注意事项：a、浓度、温度和清洗时间有一定的比例。
b、在制绒过程中不能有鼓泡。
c、测温点靠近硅片中部。
d、从制绒槽到水洗槽的时间控制在20s以内。
（否则在高温状态下残留的碱液会挥发留下硅表面。
B多晶制绒目的：通过恒定温度，较高浓度的酸液制绒（HNO3+HF）要求：浓度60%左右温度：15-20C，时间3-4min达到：硅片表面形成金字塔，大小均匀，单体尺寸2-10μm之间，相邻金字塔之间没有空隙的完整绒面。
注意事项：a、硅与酸反应是放热过程，需要降温，制冷。
b、有循环泵和溢流，保证温度。
工艺流程：注酸——放料——排酸——注水喷淋——鼓泡——提料——排水——注酸c、加自动盖和喷淋：HNO3+HF在高温下有很强的挥发性，有害酸气会会腐蚀设备和损害人体，加盖保护。
perc电池工序流程
perc电池工序流程一、硅片清洗。
这是第一步呢，就像是给硅片洗个澡，把它身上那些脏东西都给弄掉。
硅片从生产出来可能带着一些杂质啊灰尘啥的，要是不清理干净，后面的工序可就会有大麻烦。
这个清洗可不能马虎，得用专门的清洗剂，还要控制好清洗的时间、温度和清洗的方式。
就好比咱自己洗脸，得用合适的洗面奶，在温水里好好洗一洗，这样脸才能干净又舒服，硅片清洗好了才能精神饱满地迎接后面的挑战。
二、制绒。
制绒这一步就像是给硅片穿上一层毛茸茸的小衣服。
通过化学腐蚀的办法，让硅片表面形成那种绒面结构。
这有啥用呢？这就像是给光准备了好多小陷阱，光一照过来就不容易跑掉啦，能更多地被硅片吸收。
这个过程得小心翼翼的，化学溶液的浓度得调好，反应的时间也得掐准了。
要是制绒没制好，那硅片吸收光的能力就会大打折扣，就像一个人没穿对衣服，在外面受冻一样。
三、扩散。
扩散这个工序啊，就像是给硅片注入魔法一样。
把磷啊这些杂质扩散到硅片里面去，这样就能形成PN结啦。
这个过程就像在一个大集体里，突然加入了一些新成员，然后大家重新调整布局。
扩散的温度、时间还有杂质源的流量都是关键因素。
要是哪个没弄好，这个PN结可能就不健康，就像一个团队里人员安排不合理，工作就开展不顺利。
四、刻蚀。
刻蚀这一步呢，就像是个雕刻大师在硅片上精雕细琢。
把硅片上一些不需要的部分给去除掉，让硅片的结构更加完美。
这个时候得精确控制刻蚀的深度和范围，就像雕刻的时候得知道从哪儿下刀，下多深一样。
如果刻蚀过度或者不够，那硅片的性能又会受到影响，就像雕刻作品一不小心刻坏了，那就前功尽弃啦。
五、去磷硅玻璃。
这就像是把硅片上的小垃圾给清理掉。
磷硅玻璃在之前的工序中产生，它留在硅片上可不好，会影响电池的性能。
这个过程得用专门的方法把它去除得干干净净，就像打扫房间，要把角落里的灰尘都扫走一样。
六、镀减反射膜。
这就像是给硅片戴了个隐形的帽子。
这个膜可以减少光的反射，让更多的光留在硅片里。
镀这个膜的时候，膜的厚度啊质量啊都得把控好，就像做帽子，尺寸得合适，质量得过关，不然这个隐形帽子就起不到应有的作用啦。
光伏电池片各种工艺代名词
光伏电池片各种工艺代名词
1.清洗制绒：通过化学腐蚀的方法，在硅片表面形成金字塔状绒面，
增加硅片对太阳光的吸收。
2.扩散制结：在硅片表面扩散磷原子，形成 P-N 结，从而将光能转
化为电能。
3.刻蚀：利用化学溶液或物理方法，将硅片表面的扩散层去除，形
成电池片的正负电极。
4.去磷硅玻璃：去除硅片表面的磷硅玻璃，以提高电池片的表面质
量和转换效率。
5.PECVD 镀膜：在硅片表面沉积氮化硅薄膜，以提高电池片的抗反
射性能和表面钝化效果。
6.丝网印刷：通过丝网印刷技术，在硅片表面印刷银浆或铝浆，形
成电池片的正负电极。
7.烧结：将印刷好的硅片放入烧结炉中进行烧结，使电极与硅片形
成良好的欧姆接触。
8.测试分选：对电池片进行电性能测试和外观检查，将合格的电池
片进行分选和包装。
晶硅片制绒与清洗
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。
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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：
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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)
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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
光伏电池制备工艺项目二清洗制绒
光伏电池制备工艺项目二清洗制绒
注意事项
❖ 1）停做滞留的硅片要用胶带封好箱，标签注明材料批 号、供应商和实际数目。
❖ 2）每批投片前要检查化学腐蚀槽中的液位，不合适的要 及时调整。
❖ 3）小花篮和承载框任何时候不能放在地上。 ❖ 4）严格控制标准检查绒面质量，绒面不合格的硅片要按
❖ 在实际工艺中，HF和HNO的3比例、添加剂、温度和时 间等因素，都对绒面结构产生影响。
光伏电池制备工艺项目二清洗制绒
多晶硅生产
❖ 1．准备工作 ❖ 1）穿戴好工作衣帽、防护口罩和干净的橡胶手套； ❖ 2）操作员打开包装，查看规格、电阻率、厚度、
单多晶、厂家、编号是否符合要求； ❖ 3）操作员检查硅片是否有崩边、裂纹、针孔、缺
❖ 4）操作员在设备自动运行过程中，不能离开，需 时刻监视设备运行情况；
光伏电池制备工艺项目二清洗制绒
生产
❖ 5）收片
❖
收片员在小花篮下垫
海绵垫片，双手轻轻拿硅片
两端，将硅片轻轻插入小花
篮，如图所示。发现有硅片
发亮、未吹干、药液残留等 异常现象，及时报告工序长
、品管员、工艺员，共同解
决。
光伏电池制备工艺项目二清洗制绒
照检验卡片和工序控制点操作，按照规定的程序进行处置。 ❖ 5）硅片在制绒槽时，绝不能拿出硅片检查绒面情况，要
进入漂洗槽后再查看绒面情况。 ❖ 6）操作化学药品时，一定要带好防护手套。 ❖ 7）制绒设备的窗户在不必要时不要打开，机器设备在
运行时，不得把头、手伸进机器内，以防造成伤害事故。 ❖ 8）制绒机卫生保养时，要防止电线浸水短路，擦洗槽
光伏电池制备工艺项目二清洗制绒
分析
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。
清洗和制绒工艺
关键因素的分析 ——乙醇或异丙醇的影响
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。
3
硅片表面的机械损伤层
（一）硅锭的铸造过程
单晶硅
多晶硅
4
硅片表面的机械损伤层
（二）多线切割
5
硅片表面的机械损伤层
（三）机械损伤层
硅片
机械损伤层（10微米）
6
硅片表面的机械损伤层
（三）切割损伤层的腐蚀（初抛） 切割损伤层的腐蚀（初抛） 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90℃条件腐蚀 0.5～1min以达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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绒面不良分析及改进
8、绒面不均 现象： 硅片表面出现规 则的绒面不良 原因：可能是来料问题 解决方法：适当延长时间 可以一定程度上减轻该现 象
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绒面不良分析及改进
9、无绒面 现象：表面有流星雨 现象发生 原因：来料 解决方法：加大碱液 用量
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绒面不良分析及改进
10、绒面不均 现象:部分区域绒面良好 ，部分绒面表现为较难 刻蚀 原因：来料原因 解决方法：加大碱液与 IPA的用量通常可以解 决，具体加入量依据实 际情况而定