单晶制绒工艺
单晶碱制绒工艺文件A1
单晶碱制绒工艺文件A1单晶硅碱制绒工艺文件目录1.目的 (2)2.适用范围 (2)3.职责 (2)4. 碱制绒工艺 (2)4.1目的 (2)4.2原理 (2)4.2.1制绒原理 (2)4.2.2 NaOH作用 (3)4.2.3 Na2SiO3作用 (3)4.2.4 IPA作用 (3)4.2.5 HCl酸洗作用 (3)4.2.6 HF酸洗作用 (3)4.3 范围 (3)4.4 工艺流程 (3)5.操作注意点 (5)5.1开包和插片注意点 (5)5.2 抬花篮架注意点 (5)5.3配液和加液注意点 (5)5.4手动操作的时候注意点 (5)6工艺参数 (6)7．常见异常处理 (7)8.检验卡片 (8)9.工序控制点 (9)9.1腐蚀过程控制 (10)9.2 工艺状态控制 (10)9.3 化学试剂、气体源代用，更换供应厂商的控制 (10)1.目的确保碱制绒工艺处于受控和稳定的状态。
2.适用范围适用于本公司单晶制绒工序。
3.职责3.1 本文件由工艺技术部负责制定、更新和修订，由工艺经理监督并保证如实执行，工艺技术部具体执行。
3.2 本文件的必须经过工艺部经理的签字认可并备案，方可交付执行。
4. 碱制绒工艺4.1目的4.1.1 去除单晶硅片在切片过程中产生的机械损伤层。
4.1.2 在硅片表面形成均匀的金字塔结构，减小反射率。
4.1.3 为扩散提供一个好的基底。
4.2原理4.2.1制绒原理：在低浓度NaOH水溶液中，硅片表面发生各向异性腐蚀，产生密集的金字塔型角锥体结构。
4.2.2 NaOH 作用：腐蚀硅片，与硅反应。
化学反应方程式：Si+2NaOH+H 2O=Na 2SiO 3+2H 2↑。
4.2.3 Na 2SiO 3作用：减缓反应，起到缓冲剂的作用4.2.4 IPA 作用：降低溶液的表面张力，起到减小气泡、消泡和调节金字塔大小的作用。
4.2.5 HCl 酸洗作用：络合和去除硅片表面残留的金属离子4.2.6 HF 酸洗作用：去除硅片表面的二氧化硅氧化层，起到使硅片脱水的作用。
单晶硅制绒
单晶硅制绒单晶硅制绒—(碱各向异性腐蚀)㈠、目的和原理形成表面金字塔结构，降低反射，增加光的吸收。
利用氢氧化钠对单晶硅各向异性腐蚀及不同浓度下的各向异性因子(AF)：粗抛光去除硅片在多线切割锯切片时产生的表面损伤层，细抛光实现表面较低反射率表面织构。
--在100面上的腐蚀速率R100与111面上的腐蚀速率R111的比值R100：R111在一定的弱碱溶液中可以达到500。
制绒方法：弱碱溶液在一定的温度、时间下与硅片反应形成绒面。
↑+++223222H SiO Na O H NaOH Si 加热解释①现有单晶硅片是由长方体晶锭在多线切割锯切成一片片单晶硅方片。
由于切片是钢丝在金刚砂溶液作用下多次往返削切成硅片，金刚砂硬度很高，会在硅片表面带来一定的机械损伤。
如果损伤不去除，会影响太阳电池的填充因子。
②氢氧化钠俗称烧碱，是国民经济生产中大量应用的化工产品。
由电解食盐水而得，价格比较便宜，每500克6元。
化学反应方程式为：↑+↑+=+222222H Cl NaOH O H NaCl 电解分析纯氢氧化锂、氢氧化钾也可以与硅起反应，但价格较贵。
如氢氧化锂每500克23元，用于镉-镍电池电解液中。
③碱性腐蚀优点是反应生成物无毒，不污染环境。
不像HF-HNO 3酸性系统会生成有毒的NO x 气体污染大气。
另外，碱性系统与硅反应，基本处于受控状态。
有利于大面积硅片的腐蚀，可以保证一定的平行度。
㈡、工艺步骤制绒液配比（老数据）制绒过程：1、用去离子水清洗 2、制绒 3、检测4、清洗1. 本工艺步骤由施博士制定，是可行的具有指导意义的两步法碱腐蚀工艺。
第一步粗抛光去掉硅片的损伤层；第二步细抛光，表面产生出部分反射率较低的织构表面，如果含有[100]晶向的晶粒，就可以长出金字塔体状的绒面；第五步是通过盐酸中和残余的氢氧化钠，化学反应方程式为：O H NaCl NaOH HCl 2+=+；第七步氢氟酸络合掉硅片表面的二氧化硅层，化学反应方程式为：O H SiF H HF SiO 26222][6+=+。
单晶制绒工艺
酸洗槽体 配液及添加 HCL（L) 初始配液 / 氢氟酸槽 自动添加 （每200片） / 初始配液 盐酸槽 自动添加 （每200片）
HF（L)
水（L) 共计（L) 25.3 114.7 140 0.5 / / 106.5 / / 140
/ ±0.1% / / / ±0.5% / ±0.5% / / / /
共计（L） 140 / 140.06 /
温度控制范围 60±2℃ 50±2℃ 80±1℃ RT RT RT RT RT RT RT RT 60±2℃ 80±2℃
时间控制范围 4-5min 3±1min 25-30min 3±1min 3±1min 3±1min 7±1min 3±1min 7±1min 3±1min 3±1min 5±1min 7±1min
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
工序 去损伤层 温水隔离 单晶制绒 QDR 纯水清洗 喷淋 HCL处理 纯水清洗 HF处理 喷淋 漂洗 预脱水 槽式烘干
处理液 初始配液浓度 NaOH 7% DI水 / NaOH/IPA/添加剂 1%/6%/0.4% DI水 / DI水 / DI水 / HCL 10% DI水 / HF 10% DI水 / DI水 / DI水 / 热空气 /
温度设定值 60℃ 50℃ 80℃ RT RT RT RT RT RT RT RT 60℃ 80℃
时间设定值 4min 3min 25min 3min 3min 3min 7min 3min 7min 3min 3min 5min 7min
初始配液添加量及自动补液量 制绒槽体 配液及添加 NaOH（L） 异丙醇（L) 添加剂（L）水（L) 初始配液 26.5 / / 113.5 去损伤层 自动添加 槽 （每200片） 0.3 / / / 初始配液 4 8.5 0.56 127 制绒槽 自动添加 （每200片） 0.15 0.5 0.03 /
制绒总结
单晶部分
1 单制绒的工艺过程 ：
上料
预清洗
温水隔离
制绒
喷淋
HF清洗
纯水清洗
盐酸清洗
漂洗
预脱水
烘干
下料
纯水清洗 纯水隔离
2、制绒的目的：
1 去除硅片表面的机械损伤层。 2 减少光的反射。 酸洗的目的： 1 氢氟酸：去除表面氧化物。 2 盐酸：去除金属离子。
3、制绒的原理
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 。角锥体 四面全是由〈111〉面包围形成。 反应式为：
引起。
反应温度过高（显示温度与实 际温度不符）
经技术员确认后，通知设备人员调整。
NaOH浓度过高，反应时间过长。下 应时一间筐。补液时适当减少NaOH添加量或适当降低反
硅酸钠残留，制绒后没有保持 硅片湿润
制绒后禁止将硅片长时间暴露在空气中
多晶部分
1、多晶制绒的工艺过程
上料
制绒
吹干
水洗
吹干
碱洗
水洗
酸洗
氢氟酸
1、理化性质 氢氟酸是氟化氢气体的水溶液，为无色透明至淡黄色冒烟液体。有刺激性气味。分子式 HFH2O，相对密度 1.15～1.18，沸点 112.2℃（按重量百分比计为38.2%）。市售通常浓度：约 49%，是弱酸。
单晶制绒工艺培训
单晶制绒工艺培训一、单晶制绒工艺概述单晶制绒是一种特殊的面料处理工艺，它通过将细密的绒毛布料置于高温条件下，使得布料表面的绒毛呈现出一种晶莹剔透的效果。
单晶制绒面料具有柔软、透亮、富有弹性的特点，因此在服装、家居用品和汽车内饰中得到广泛应用。
单晶制绒工艺的关键在于控制温度和时间，以及对化学品的使用和织造技术的熟练掌握。
二、单晶制绒工艺培训内容1. 基础知识学习单晶制绒工艺培训的第一步是学习基础知识。
这包括单晶制绒的原理、工艺流程、设备使用、危险品处理等方面的内容。
学员需要掌握单晶制绒工艺的基本原理和步骤，了解设备的使用和维护方法，同时还需要了解危险品的处理和安全防护知识。
2. 设备操作培训单晶制绒工艺的设备操作对于学员来说是至关重要的。
培训学员需要熟悉单晶制绒设备的操作方法，掌握设备的运转原理和操作流程，熟练掌握设备的日常使用和维护。
此外，还需要学习如何解决设备故障和应对突发情况。
3. 工艺技术培训单晶制绒工艺技术对于学员来说是培训的重点。
学员需要学习如何控制温度和时间，以及使用化学品的方法和注意事项。
同时，还需要掌握单晶制绒的织造技术，包括面料的选材、织造工艺和后处理工艺等方面的知识。
4. 实操实训除了理论学习和设备操作外，学员还需要进行实操实训。
这需要在专业的工厂或实验室中进行，学员需要按照实际工艺流程进行练习，并在老师的指导下逐步提高自己的实际操作水平。
5. 安全知识培训单晶制绒工艺是一种高温高压的工艺，因此安全问题也是培训的重点。
学员需要学习化学品的危害性及其使用方法，熟悉急救知识和安全防护措施，以确保自己和他人的安全。
三、培训机构选择想要进行单晶制绒工艺培训，首先就需要选择一所专业的培训机构。
在选择培训机构时，应该综合考虑以下因素：1. 机构资质：培训机构的资质是参加培训的首要条件，一般来说，国家认可的职业培训机构和专业的织造学校是比较好的选择。
2. 师资力量：培训机构的师资力量决定着培训的质量，应该选择有丰富实践经验和教学经验的老师来进行培训。
单晶硅太阳能电池的制绒方法
未经处理的单晶硅表面具有高反射率 ，通过制绒技术可以降低表面反射， 减少光能的损失，提高太阳能电池的 光电转换效率。
国内外研究现状
国外研究
国外对单晶硅太阳能电池的制绒技术进行了广泛的研究，提 出了多种制绒方法和工艺，包括酸腐蚀、碱腐蚀、激光刻蚀 等。其中，酸碱联合制绒工艺因其效果显著而得到广泛应用 。
废水处理和回收
建立废水处理设施，对废 水进行回收处理，实现废 水零排放。
05 结论与展望
研究结论
制绒方法优化
通过对比不同制绒工艺参数，发 现碱浓度、温度和时间等因素对 制绒效果具有显著影响。优化后 的制绒工艺可提高硅片表面绒面
结构的质量和效率。
表面形貌改善
研究结果显示，优化后的制绒工 艺能够获得更细小、更均匀的绒 面晶胞结构，显著提高了硅片表
03 实验结果与分析
实验结果
制备出单晶硅太阳能 电池，表面制绒后呈 现出明显的绒面结构 。
经过制绒处理，太阳 能电池的短路电流和 开路电压均有所提高 。
绒面结构增加了太阳 能电池的表面积，提 高了光的吸收效率。
结果分析
制绒处理能够改善单晶硅太阳 能电池的表面形貌，增加光吸 收面积。
通过对比实验，发现制绒处理 能够提高太阳能电池的性能。
效果。
04 讨论与优化建议
制绒工艺优化
01
02
03
工艺参数优化
通过调整制绒液浓度、浸 泡时间、清洗温度等工艺 参数，提高制绒效果。
设备改进
采用新型的制绒设备，提 高设备运行效率和稳定性 。
清洗技术改进
采用先进的清洗技术，如 超声波清洗、喷淋清洗等 ，提高清洗效果。
提高太阳能电池效率的途径
选用高质量硅材料
单晶硅制绒
单晶硅制绒工艺一次清洗工艺说明1.目的确保单晶硅片扩散前的清洗腐蚀的工艺处于稳定的受控状态2.使用范围适用于单晶硅片扩散前的清洗腐蚀工序3.责任本工艺说明由技术部负责4.硅片检验4.1 将包装箱打开，查看规格、电阻率、厚度、单多晶、厂家、编号是否符合要求；4.2 检查硅片是否有崩边、裂纹、针孔、缺角、油污、划痕、凹痕；(见附图一、二)4.3 将不合格品放置规定碎片盒子内，作统一处理。
5.装片（见附图三）5.1 片盒保持干净，片盒底部衬以海绵，将硅片插入片盒中，每盒最多插25片硅片。
5.2 禁止手与片盒、硅片直接接触，必须戴塑料洁净手套或乳胶手套操作。
每插100张硅片，需更换手套。
5.3 操作中严禁工作服与硅片和片盒接触。
6.上料（见附图四）6.1 硅片插完后，取出片盒底部的海绵，扣好压条。
6.2 将已插好硅片的片盒整齐、有序的装入包塑的不锈钢花篮中，每篮12个片盒，片盒之间有适当的间隔。
7化学腐蚀液的配制7.1 准备：将各槽中破损硅片等杂质清除，用去离子水将各槽壁冲洗干净。
7.2 配制：向5、6、8、10#槽中注满去离子水，1-4、7、9#槽中注入约一半深度的去离子水，按照“7.3”比例分别向各槽加入指定量的化学药品，再注去离子水达到指定的高度。
7.4 配制溶液要求：7.4.1 配料顺序：1#槽按水、氢氧化钠的顺序；2-4#槽按硅酸钠、氢氧化钠、异丙醇的顺序。
7#槽按水、氢氟酸、水的顺序；9#槽按水、盐酸、水的顺序。
7.4.2 时间要求：2-4#槽按硅酸钠、氢氧化钠配制完毕后，需等待10分钟之后硅酸钠、氢氧化钠完全溶解后，才能加异丙醇。
1#槽配制完毕后,温度达到工艺要求之后，同时2-4#槽的其中一槽加硅酸钠、氢氧化钠10分钟后，才可进硅片。
7.4.3 异丙醇加液要求：需用塑料管或漏斗将异丙醇加到制绒槽的底部，在硅片进入1#槽之后才能加异丙醇，减少异丙醇的挥发。
8.各化学药品规格及要求8.1 氢氧化钠：电子纯，容量500克/瓶，浓度≥98%。
晶体硅太阳电池设计-制绒
单晶制绒(各向异性腐蚀)硅的各向异性腐蚀是指对硅的不同晶面具用不同的腐蚀速率.各向异性腐蚀剂一般分为两类:一类是有机腐蚀剂,包括EPW和联胺等,另一类无机腐蚀剂,包括无机碱性腐蚀剂,如KOH NaOH LiOH等,我们单晶制绒腐蚀剂用的是无机碱性腐蚀剂.在腐蚀液浓度一致的前提下, 改变腐蚀液的温度, 各晶面的腐蚀速率随温度的变化示于图5单晶制绒溶液通常用低浓度（0.5.—1.5wt%）的氢氧化钠混合（5---10vol%）的异丙醇（或乙醇）配制成，在75---80℃温度范围内对（100）晶向的硅片表面进行各向异性腐蚀，便可以得到由（111）面包围形成的角锥体分布在表面上构成的绒面。
我们将<100>晶向上腐蚀速率与<111>晶向上腐蚀速率比值定义为各向异性因子AF.当AF=1时,腐蚀硅片可以得到平坦的表面.当制绒液在<100>方向上具有相对高的腐蚀速率(0.6um/min)和AF=10的各向异性系数时在硅片表面上得到最高的角锥体密度,能够腐蚀出高质量绒面.腐蚀碱溶液的浓度,温度对AF有显著影响.一般来说,低浓度的碱溶液和较低的温度具有较高的AF值;反之,高浓度的碱溶液和较高溶液温度则对应低的AF数值.因此,前者用于制绒工艺,后者用于抛光工艺,在实验和生产实践中发现,制绒溶液配制好后,初次使用时AF不高,并且锥体的覆盖率也不高.使用若干次以后,AF值和绒面覆盖率逐渐提高并趋进最大值.再继续使用若干次后,AF值和绒面覆盖率逐渐降低,直到溶液失效不能使用,这时候就要重新配制溶液了.硅在碱溶液中的腐蚀现象，可以用电化学腐蚀的微电池理论进行解释.阳极处Si+6O HˉSiO3-2+3H2O +4e阴极处2H+ +2e H2↑总的反应式Si +2NaOH +H2O Na2SiO3+ 2H2↑NaOH的作用Si在NaOH腐蚀液中反应过程，首先由水分子分解出氢氧根离子, 氢氧根离子与表面原子未配对的电子结合形成Si—O键, 然后打断表面原子与其它硅原子连接的共价键,最后生成Si(OH )4. 我们以(100) 面的原子为例, 其反应过程可表示为:在第二步反应中, 由于硅表面存在成键的OH 基团,使硅表面原子的背键强度降低,Si(OH )2 团中的Si—Si 背键被打开, 形成了带正电荷的氢氧化硅复合物:氢氧化硅复合物进一步与两个OH- 反应产生原硅酸:从以上反应过程可以看出, 在硅表面的原子被“移去”的过程中.除去硅原子未受腐蚀的起始态和被腐蚀反应为原硅酸的最终态之外, 还有若干个中间状态, 从微观角度来说, 各中间状态反映出腐蚀的微观过程, 可用来说明腐蚀的机制. 我们认为, 处在不同晶面的硅原子的腐蚀速率之所以不同, 一方面是与被反应原子所处的初始状态有关, 另一方面也与反应过程中存在的各个中间状态有关.硅(100) 晶面原子在NaOH 腐蚀过程中出现的状态示意图(图1)首先, 我们根据反应的过程看图1 中八种微观状态之间的转换.相应于图1 中八种不同的状态, 就反应中各个状态之间可能的转换示于图2 中. 其中, 有的状态在反应条件不确定的情况下, 受各种因素的影响, 有可能有多种形式状态的转化.硅(100) 晶面原子在腐蚀过程中各微观状态之间转化关系(图2)IPA的作用IPA 1)增加硅片表面的可湿润性2)碱溶液对硅片的腐蚀速率随着IPA浓度的增加而降低3)适当浓度发IPA在溶液中起到消泡的作用我可以从碱腐蚀硅的化学原理可知,伴随腐蚀的进行,硅表面有气泡产生,气泡的尺寸与溶液的粘度,溶液的表面张力有关,气泡的大小和在硅片表面的附着时间,的表面反应的进行乃至腐蚀形成的表面形貌有直接音响.谈到气泡的大小我们就必须谈到接触角(润湿角)接触角定义为液—固—气界面相交点,液—气界面的切线与液—固界面切线的夹角.CosØ =(δg-s –δl-s)/δg-l图.液体与固体表面的接触角定温定压平衡时液体在固体表面的接触角决定于固—气相、固—液相和液—气相三个界面张力的大小关系。
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温度控制范围 60±2℃ 50±2℃ 80±1℃ RT RT RT RT RT RT RT RT 60±2℃ 80±2℃
时间控制范围 4-5min 3±1min 25-30min 3±1min 3±1min 3±1min 7±1min 3±1min 7±1min 3±1min 3±1min 5±1min 7±1min
酸洗槽体 配液及添加 HCL（L) 初始配液 / 氢氟酸槽 自动添加 （每200片） / 初始配液 盐酸槽 自动添加 （每200片）
HF（L)
水（L) 共计（L) 25.3 114.7 140 0.5 / / 106.5 / / 140/ ±0.1% / / / ±0.5% / ±0.5% / / / /
温度设定值 60℃ 50℃ 80℃ RT RT RT RT RT RT RT RT 60℃ 80℃
时间设定值 4min 3min 25min 3min 3min 3min 7min 3min 7min 3min 3min 5min 7min
初始配液添加量及自动补液量 制绒槽体 配液及添加 NaOH（L） 异丙醇（L) 添加剂（L）水（L) 初始配液 26.5 / / 113.5 去损伤层 自动添加 槽 （每200片） 0.3 / / / 初始配液 4 8.5 0.56 127 制绒槽 自动添加 （每200片） 0.15 0.5 0.03 /
共计（L） 140 / 140.06 /
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
工序 去损伤层 温水隔离 单晶制绒 QDR 纯水清洗 喷淋 HCL处理 纯水清洗 HF处理 喷淋 漂洗 预脱水 槽式烘干
处理液 初始配液浓度 NaOH 7% DI水 / NaOH/IPA/添加剂 1%/6%/0.4% DI水 / DI水 / DI水 / HCL 10% DI水 / HF 10% DI水 / DI水 / DI水 / 热空气 /