清洗制绒生产
光伏电池制备工艺-项目二 清洗制绒
制绒工艺的化学反应式与碱制绒硅片表面外貌
碱腐蚀过程中，常用的原材料
Na2SiO3
分析纯
碱腐蚀过程中，主要仪器设备
碱制绒设备 花篮承载框 清洗小花篮 推车 电子秤 显微镜 橡胶手套
碱制绒的工艺要求
① 硅片减薄重量为0.25g～0.45g。 ② 制绒后硅片目视当为黑色，不同角度观察呈均匀 绒面，无绒面不良现象。 ③ 制绒后硅片在显微镜下观察，金字塔分布呈均匀 致密，相邻金字塔之间没有间隙。
2. 开机 3. 生产过程
1）将装好硅片的小花篮放在花篮承载 框中，然后将承载框搬到上料台上。 2）工艺槽温度设定和启动加热 3）加热制绒液体到设定温度以后， 根据本班目标生产量在控制菜单上进行 参数设置（包括粗抛、碱蚀、喷淋、鼓 泡漂洗时间和产量的设置）。 4）参数设置完毕，在手动状态下按 “复位”键，运行模式拨到“自动”状 态，按“启动”键，机器进行复位，待 机械手停止运动后即可上料生产。若不 立即生产，则暂时拨回“手动”状态。
HCl的作用：
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。
HF的作用：
去硅片表面二氧化硅层；与硅片表面硅悬挂键形成SiH钝化键。
各向同性酸腐蚀
对于由不同晶粒构成的铸造多晶硅片，由于硅片表面具 有不同的晶向，择优腐蚀的碱性溶液显然不再适用。研究人 员提出利用非择优腐蚀的酸性腐蚀剂，在铸造多晶硅表面制 造类似的绒面结构，增加对光的吸收。到目前为止，人们研 究最多的是HF和HNO3的混合液。
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。
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
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
制绒工艺流程
制绒工艺流程制绒是一种将动物的皮毛或细鳞皮制成毛绒或绒织物的工艺。
制绒工艺流程包括选料、清洗、浸泡、破郅、煮鱼、除杂、晾干、剪裁、拔毛、烘干、修理、整理和包装等环节。
首先，选料是制绒工艺的第一步。
选料主要是根据原材料的质量和要求对毛绒进行挑选，以保证产品的品质。
选料中，包括毛里素、山羊绒、兔绒、雪纺绒、羊绒等，品种繁多。
清洗是指将原料进行清洗，去除污垢和杂质。
清洗过程中，可以使用水和洗涤剂来进行清洗，保持原料的干净与卫生。
清洗后，将原料放置在干燥的地方晾干。
浸泡是指将清洗后的原料放入水中，进行一段时间的浸泡。
浸泡的目的是软化原料中的纤维，以便于后续工序的进行。
浸泡时间根据不同的原料和纤维的性质而定，通常约为1-2小时。
破郅是指将浸泡过的原料进行破坐。
在破坐过程中，可以通过特殊工具或机器对原料进行梳理和整齐。
破坐的目的是使原料的纤维得到拉伸和分开，以便于后续工序的进行。
煮鱼是制绒工艺中的一个重要环节。
在煮鱼中，将原料放入大锅中煮沸，并加入一定的鱼油。
煮鱼的目的是软化原料中的纤维，增加其弹性，并去除毛发中的油和污垢。
除杂是指将煮鱼后的原料进行除杂处理。
除杂的方法有多种，可以用手工或机器进行除杂。
除杂的目的是将原料中的杂质和纤维分开，使原料更加干净和纯净。
晾干是将除杂后的原料进行晾干处理，以去除水分。
可以将原料放在通风的地方晾干，也可以使用专门的机器进行干燥。
晾干时间根据原料的湿度和温度而定，通常需要2-3天。
剪裁是制绒工艺中的一个关键步骤。
在剪裁中，使用专用的工具或机器对原料进行剪裁，剪去原料中的毛发和杂质，使其更加整齐和平整。
剪裁的目的是使原料成为毛绒或绒织物。
拔毛是指将剪裁后的原料进行拔毛处理。
在拔毛过程中，可以使用手工或机器对原料进行拔毛，使其更加细腻和柔软。
拔毛的目的是提高原料的质量和手感。
烘干是将拔毛后的原料进行烘干处理，以去除水分。
烘干可以采用自然烘干或机器烘干的方式。
烘干时间根据原料的湿度和温度而定，通常需要1-2天。
晶体硅太阳能电池生产线清洗制绒工序
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；
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1、清洗制绒的作用及方法
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
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硅片表面的机械损伤层
（二）多线切割
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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）
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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
清洗制绒设备设备简介主要用于单多晶硅太阳能电池片生产扩散前
清洗制绒设备设备简介：主要用于单、多晶硅太阳能电池片生产,扩散前的绒面腐蚀和清洗。
2）工艺流程：上料→HF+HNO3腐蚀→QDR+氮气鼓泡+喷淋→KOH腐蚀→QDR+氮气鼓泡+喷淋→H Cl腐蚀→QDR+氮气鼓泡+喷淋→下料→离心机甩干(离线) 3）设备采用龙门式机械手方式移动，其工艺时间可以自行调节，酸碱槽具有自动补液装置，可实现无间断生产。
能显示温度曲线、浓度变化曲线，及各个工位的工作状态。
具有设备报警说明，报警历史查询功能。
对清洗用纯水有电阻率监测装置，能存储10个以上工艺方案；4）标准工艺下产量：125m m×125mm、156mm×156mm、210mm×210mm的硅片，适用于投产厚度为160±30～200±30微米的硅片，硅片产能不低于1200片/小时。
平板式硅片清洗机设备简介：清洗对象是2～8英寸的硅研磨片。
设备整体采用进口PLC控制，通过设定工作节拍传送篮具依次经过各个工序，由上料开始到下料均自动完成。
设备工作节拍，各项参数设定采用触摸屏完成。
设备整体为密闭结构，具有排风装置。
独有的机械手设计使抓取定位更准确。
注重人性化设计，可根据用户要求定制LCD清洗腐蚀设备.用于LCD清洗腐蚀本机设有内外两个清洗槽，内槽为酸洗槽，外槽为水洗槽，内外槽均装在隔离槽内，与底部和周围隔离。
隔离槽底部倾斜，最低处设有排水管，隔离槽后设有排气装置。
半导体硅片去膜/去胶/去蜡清洗机概述：本设备可用于半导体工艺中对2″~8″硅片进行去膜处理，该产品技术先进、一致性强，适用于规模生产。
2．整台设备材料均为进口。
3．本设备为双排槽构成，每排7槽，各设一套机械手，两排可独立同时完成相应的工序。
4．本设备除装片和取片需人工外，其余工艺动作均可自动完成。
5．每槽装片能力：50片/批（2花篮，25片/花篮）。
6．工作区洁净度：100级。
7．槽间工艺转换时间：Tm ax≤3.5S半导体器件设备-硅片片盒清洗机设备由五大部分组成：清洗槽部分、伺服系统及机械臂部分、层流净化系统、电气控制系统、机架及整机。
清洗制绒操作规程
前清洗&制绒作业指导书前清洗&制绒作业指导书1.目的硅片表面制绒。
2 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。
化学反应方程式：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑。
3.职责3.1 生产准备3.1.1 穿上工作服，戴上PVC/乳胶手套，加药操作人员需要戴上安全眼镜、防护面具、防酸碱围裙、长袖防酸手套。
3.1.2 确保手套没有粘有油脂性物质,在插片过程中请使用真空吸笔,如有其他取片需要,严禁直接接触硅片的表面，只允许接触硅片的两侧.手套若接触过皮肤、头发或者是带有油脂的物品，请更换手套。
3.1.3 在“工艺流程卡”上准确记录硅片批号、生产厂家、硅片类型，电阻率和投入数。
3.1.4 检查抽风是否正常，检查DI水的电阻率，实际观察值需＞2MΩ·cm,上班前并做好相应记录，低于规定数值，立即通知工艺人员。
3.2 生产操作过程A：制绒槽的操作过程3.2.1 把DI水装入制绒槽中，使水位到达预定的刻度，盖上槽盖，开启加热。
3.2.2 当屏幕显示制绒槽温度达到，先按工艺规定的配液比例加入 NaOH, 盖上盖子，无篮循环，鼓泡数分钟，使溶液混合均匀。
3.2.3 制绒槽持续加热溶液，直到控制屏幕实际显示温度达到工艺规定要求。
3.2.4 按工艺配液比例要求加入IPA、添加剂,盖上盖子。
3.2.5 当温度稳定后，开始投料生产，改为有篮鼓泡。
3.2.6 正式生产时，当硅片从制绒槽中提出后，在漂洗槽检查硅片质量（外观与重量检查，标准见质量检查一项）。
3.2.7在每个槽中做完一批后，需要定量补料，补料范围为：根据实际生产出片制绒效果结合工艺参数。
3.2.8 如果当班在下班时制绒槽如果没有做满20批，则不需要将药液放掉，下个班次可以继续使用10个批次。
B：其它辅助槽的操作过程3.2.9 预清洗、HF、HCL槽将水位加到预定刻度处（在相应的槽中有标定刻度），溢流槽加满水。
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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。
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任务一、认识硅片的清洗制绒
任用NaOH溶液腐蚀去除
图3-1 去除硅片损伤层示意图
（1）.认识绒面结构
所谓绒面结构，其实就是硅面上布满许多小坑， 呈毛面结构，如图3-2所示。毛面结构又称麻面结构， 小坑的形状很像倒置的金字塔，因此也称金字塔结构。
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任务一、认识硅片的清洗制绒
任务实施
（a）小比例的放大图片 图3-2 绒面结构
（b）放大图片
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任务一、认识硅片的清洗制绒
任务实施
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任务一、认识硅片的清洗制绒
任务实施
太阳能硅片损伤层去除原理是利用氢氧化钠与硅 反应而消除硅片表面的机械损伤。 反应方程式为： Si+2NaOH+H2O →Na2SiO3 +2H2 ↑
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任务一、认识硅片的清洗制绒
任务实施
若损伤层去除不足会出现以下几种情况：
1.硅片表面会有残余的缺陷（损伤层）。 2.残余缺陷在后续高温处理过程中（扩散制PN结） 向硅片内部继续延伸。 3.硅片表面杂质未能完全去除。
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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。
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任务一、认识硅片的清洗制绒
任务目标
1.了解去除晶体硅损伤层的原理。 2.了解各向异性腐蚀原理。 3.了解各向同性腐蚀原理。
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任务一、认识硅片的清洗制绒
任务描述
太阳能硅片经过多线切割机的切 割加工后，其表面已受到严重的玷污 和损伤，要达到太阳能发电的工业应 用标准，就必须经过严格的清洗制绒 工序。本任务将了解清洗制绒工序的 原理。
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任务一、认识硅片的清洗制绒
任务实施
2.制作绒面
为了提高太阳能电池性能，常常在硅片表面制作 绒面，有效的绒面结构使得入射光在表面进行多次反 射和折射，使光得到重复利用，减少光的反射率，增 加光的吸收率，从而提高电池的光电转换效率。它是 一种简便可行的技术。
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任务一、认识硅片的清洗制绒
任务实施
（1）.认识绒面结构
绒面结构为什么可以提高太阳电池的光电转换效 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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任务一、认识硅片的清洗制绒
任务实施
陷光原理图示：
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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
晶体硅通常用湿法腐蚀制绒面。根据腐蚀剂的不 同，硅的湿法腐蚀又可分为各向异性腐蚀和同向腐蚀。 各向异性腐蚀主要用于单晶硅绒面制备，各向同性腐 蚀主要用于多晶硅绒面制备。
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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）
单晶硅绒面的外貌图
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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） 在实际生产过程中，大多使用较廉价的NaOH稀溶 液作为腐蚀剂，腐蚀液温度为70~80℃。由于生成物 Na2SiO3溶于水而被去除，从而单晶硅片表面被腐蚀， 变成绒面结构。其反应方程式为： Si+2NaOH+H2O →Na2SiO3 +2H2 ↑
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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）
(a)总体图
(b)局部放大图
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注意事项
NaOH、HCl、HF都是强腐蚀性的化学药品，其 固体颗粒、溶液、蒸汽会伤害到人的皮肤、眼睛、 呼吸道，所以操作人员要按照规定穿戴防护服、 防护面具、防护眼镜、长袖胶皮手套。一旦有化学 试剂伤害了员工的身体，马上用纯水冲洗30分钟， 送医院就医。
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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。
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
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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。
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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。