湿法资料整理-单晶制绒
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+=+。
湿法工艺培训-12.15.
硅片
制绒
扩散
刻蚀
PECVD
印刷、烧结、测试
电池片
去除边缘PN结
背面抛光
去除正面PSG
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2017/10/1
表面制绒
- 损伤层的去除
损伤层的形成→
硅片
←损伤层的去除
机械损伤层（10微米）
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表面制绒
- 降低反射率 很好的 织构化 可以加 强减反 射膜的 效果
HF + KOH = KF + H2O HNO3 + KOH = KNO3 + H2O SI + KOH = K2SIO3 + H2O
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表面制绒
̶ D.Acid Bath:
化学品：HF，HCL 作用： • HCL中和残留硅片表面残留的碱液；去除硅片在切割过程中引入的金属 杂质； • HF去除在前面过程中形成的SIO2层，以便于脱水； 作用机理： • 酸碱中和反应 • 金属氯化物易溶于水
湿法工艺培训
2017/10/1 5
晋能清洁能源科技有限公司
目录
• • • • • • • • • 晶体硅电池生产工艺 表面制绒 反射率 边缘及背面刻蚀 影响刻蚀线的因素 药液的激活 湿法制程 常见异常 值班工程师工作内容
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晶体硅电池生产工艺
去除损伤层
降低反射率
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边缘及背面刻蚀
̶ 刻蚀机理
毛细作用及PSG浸 润的双重作用导致 药液爬升，形成表 面刻蚀线
【2019年整理】制绒原理及相应问题的对策
NaOH-etch - solid line Isotexture - dashed line
600
800
Wavelength, nm
1000
1200
一对矛盾
多晶硅织绒较深会引起并联电阻减小，反向电流增大，甚至击穿。但是 织绒较浅，会影响件反射效果。实际中发现，深度以3~5m为宜
深沟腐蚀区表面形貌
方案一、利用NaOCl预清洗
实验条件
传统织构化工艺 新工艺条件
1 NaOH (8%，75C，2min) NaOCl(12%，80C，15min)
2 NaOH(2%)+IPA(7%) NaOH(2%)+IPA(7%)
硅片表面的沾污之一
FTIR谱 存在： C=O拉伸键 S-C-O键 烷基硫酸盐
IQE IQE
绒面作用： 1、减少表面反射 2、提高内部光吸收
100
80
60
without
with
40
20
0 400
600
800
1000 1200
wavelength(nm)
T=200us
100
80
60
with
without
40
20
0 400
600 800 1000 1200
wavelength
T=2us
入刀口的现象，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。
表面油脂货摊沾污的结果
减缓去损伤层的量 无法形成织构化的成核 表面织构化无法形成
单晶硅制绒原理
单晶硅制绒原理一、前言单晶硅制绒是一种新型的纳米材料制备技术，其原理基于单晶硅的特殊性质和化学反应，通过控制反应条件和工艺参数，使得单晶硅表面形成微米级别的绒毛结构。
这种绒毛结构具有特殊的物理和化学性质，在光电、生物医学、能源等领域具有广泛的应用前景。
本文将详细介绍单晶硅制绒的原理及其相关机理。
二、单晶硅的特殊性质单晶硅是一种高纯度、高结晶度的半导体材料，其独特的物理和化学性质决定了它在纳米材料制备中具有重要作用。
首先，单晶硅具有高密度和高结晶度，因此在反应过程中能够提供稳定的反应场所，并且可以保证所得到的纳米材料具有较好的结晶性和形态稳定性。
其次，单晶硅表面具有天然氧化层，在空气中易于形成SiO2薄层。
这种氧化层可以保护单晶硅表面不受外界环境的影响，并且可以提供反应所需的活性位点。
最后，单晶硅具有良好的光学和电学性质，可以用于制备光电器件和传感器等。
三、单晶硅制绒的原理单晶硅制绒是一种化学反应过程，其基本原理是在特定条件下，将单晶硅表面氧化层上的Si-O键断裂，然后在空气中形成Si-OH活性位点，并通过这些活性位点进行化学反应，最终形成微米级别的绒毛结构。
具体来说，单晶硅制绒可以分为以下几个步骤：1. 单晶硅表面氧化层处理首先需要对单晶硅表面进行氧化层处理。
这一步骤通常采用湿法或干法氧化方法，在高温高压下使得Si表面形成一层厚度为数纳米至数十纳米的SiO2薄层。
这种薄层可以保护单晶硅表面不受外界环境影响，并且提供反应所需的活性位点。
2. 活性位点生成在第一步处理完成后，需要将SiO2薄层上的Si-O键断裂，生成活性位点。
这一步骤通常采用酸或碱处理，使得Si-O键断裂并形成Si-OH 活性位点。
在此过程中，需要控制处理时间和处理浓度，以避免产生过多的缺陷和损伤。
3. 化学反应在活性位点生成后，需要进行化学反应。
这一步骤通常采用氧化、还原、加热等方法，在空气中形成Si-O-Si键，并通过这些键进行化学反应。
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。
单多晶制绒基础知识
单晶绒面图片
多晶绒面图片
四、制绒生产过程控制
4.1、单晶制绒液的组成及其作用
制绒溶液主要是由碱性物质（NaOH、KOH、Na2CO3 等）及添加剂（硅酸钠、酒精或异丙醇）组成的 混合溶液。
碱性物质发生电离或者水解出OH离子与硅发生反 应，从而形成绒面。碱的适宜浓度为5%以下。
酒精或异丙醇有三个作用：a、协助氢气泡从硅片 表面脱附；b、减缓硅的腐蚀速度；c、调节各向 异性因子。酒精或异丙醇的适宜浓度为5~10%。
I0
I3
A
I1
I4
I2
B
二、单晶制绒原理
单晶制绒原理:利用碱性溶液对单晶硅片进行各向异性
腐蚀的特点来制备绒面。
从本质上讲,绒面形成过程是: NaOH溶液对不同晶面 的腐蚀速率不同，(100)面的腐蚀速度比(111)面大十倍以 上,所以(100)晶向的单晶硅片经各向异性腐蚀后，最终在 表面形成许许多多表面为(111)的四面方锥体,即 “金字 塔”结构。
4.5影响制绒液稳定性的因素:
1、初配液NaOH浓度及异丙醇浓度
2、制绒槽内硅酸钠的累计量
3、制绒腐蚀的温度及制绒腐蚀时间的长短
4、中途NaOH和异丙醇的添加量 5、槽体密封程度、异丙醇的挥发程度
4.6理想单晶绒面的要求
1、绒面外观应清秀，不能有白点、 发花、水印等 2、金字塔大小均匀，单体尺寸在2~10чm之间 3、相邻金字塔之间没有空隙，即覆盖率达100%。
五、HCL及HF漂洗过程
5.1 HCL漂洗过程
采用盐酸水溶液,HCl可以去除硅片表面金 属杂质及残留的NaOH： 盐酸具有酸和络合剂的双重作用，氯离子 能与 Pt铂 2+、Au金 3+、Ag银 +、Cu铜 +、Cd 镉2+、Hg 汞2+等金属离子形成可溶于水的络 合物。
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。
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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无绒面硅片光吸收示意图
制绒的目的
• 制绒液可有效去除：
• 多晶金刚线制绒液(HF+HNO3+H20+add):
1). 去除损伤层包裹的杂质；
2). 微粒沾污；
3). 油渍、汗渍等有机物沾污；
4). 氧化层、自然氧化膜；
湿法总结-单晶制绒
吴帅
2018.11.24
湿法简介
湿法工艺是相对于干法工艺而言的。 湿法工艺一般采用溶液、固液混合物、气液混合物等原料进行反应，制备目标
物质的过程。它具有粉尘污染小、温度低、有利于操作工人的身体健康。但是湿法 工艺产生大量的废水废液，如果不处理，会造成严重的水污染。 干法工艺一般采 用固体的粉末、气体和固体的粉末、液体蒸汽和气体、固体粉末等原料进行反应， 制备目标的物质。在生产的过程中，如果密封不严，就会造成大量的粉尘污染。一 般干法需要的温度和压力较高，设备也比较大。但如果密封的好，则产生的污染会 很少，尤其是废水污染会很少。
4). 等离子体损伤。（注：单晶金刚线切割并未对单晶制绒造成影响，
主要单晶不依靠切割损伤层长绒，而是以晶向为基础进行异性腐蚀。）
单晶制绒工艺
主要污染分类表
污染分类
具体内容
有机物沾污 各种有机物
重金属
污染 （点状、膜状污染）
金属污染
轻金属 Cu，Au等 Al
氧化膜残留，自然氧化膜
腐蚀
微粒（粒子状污染） 尘埃（有机、无机）
5). 大部分金属沾污；
6). 等离子体损伤。
有绒面硅片光吸收示意图
• 单晶制绒液(NaOH/KOH)+ADD+H2O): 1). 去除损伤层包裹的杂质； 2). 微粒沾污；
Safter = 1.732*Sbefore （理论情况下）
Rafter ~ 13 % (Rbefore ~ 30 % )
3). 部分金属沾污，如Al、Zn；
决定金字塔形貌
单晶制绒工艺 绒面产生原理-影响因素
温度越高腐蚀速度越快 腐蚀液浓度越高腐蚀速度越快
IPA浓度越高腐蚀速率越慢（目前为添加剂，需看添加剂是 否抑制反应。） Na2SiO3/KSiO3浓度越高腐蚀速率越慢
单晶制绒工艺
单晶碱制绒主要反应
a.制绒槽
2NaOH+Si+H2O=Na2SiO3+2H2 Na2SiO3+3H2O=H4SiO4+2NaOH H4SiO4=H2SiO3(偏硅酸)+H2O H2SiO3+ 2NaOH === Na2SiO3 + 2H2O H2SiO3+ NaOH=NaHSiO3+H2O
单晶制绒工艺 绒面产生原理
＜100晶向＞
＜111晶向＞
腐蚀速率：V <100> :V <111> = 67 : 1 (70 ℃条件下)
a.水分子的屏蔽效应阻挡了硅原子 与OH-离子之间的作用，而水分子的 屏蔽作用又以原子排列越紧密越明 显。
b.在（111）晶面族上每个硅原 子具有三个共价键及一个裸露在晶 格外面的悬挂键，而在（100）晶面 族上每个硅原子具有两个共价键及 两个悬挂键，溶液中的OH-离子会与 悬挂键形成反应，所以悬挂键越多 的晶面反应自然越快。
制绒的目的 金刚线切片与砂浆切片对比
制绒的目的 金刚线切片与砂浆切片对比
制绒的目的 金刚线切片与砂浆切片对比
制绒的目的 切割损伤层
硅片 切割损伤层（6~10微米砂浆线）
备注：相较于砂浆线切割目前机械损伤层 一般在3-5微米
制绒的目的
亚表面损伤层的结构
1.原始硅片如右图结构（亚表面损 伤层在3-5μm），
制绒的目的 制绒液组成及作用
制绒液组成
No.1 HF No.2 HNO3 No.3 H20
“王水”组成
No.1 HCl No.2 HNO3 No.3 H20
此制绒体系的特点： 缺陷处腐蚀，起绒点是缺陷处，过分完 整的表面反而无法制绒 自催化反应，反应大量放热和反应生成 物会加速制绒速度。 王水：又称：“王酸”，是一种腐蚀性 极强、冒黄色烟雾的液体，其比例大致 为浓盐酸（HCL）和浓（HNO3）按体积 比为3:1组成的混合物。它是极少数能 够溶解金（Au）物质的液体之一，他的 名字正是因为它的腐蚀性之强而来。
在切割完之后，会形成多晶域、断裂域、 过渡域、弹性畸变域、基体硅这样几个区 域。 其中粗抛和制绒分别会去除掉多晶 域、断裂域、过渡域、弹性畸变域。剩下 的硅基体会通过碱溶液腐蚀形成绒面。
制绒的目的 切割损伤层结构
多晶金刚线难制绒的原 因
制绒的目的 切割损伤层结构
多晶金刚线难制绒 的原因
制绒的目的 切割损伤层结构
有金属光泽，有半导体性质。硅的化学 性质比较活泼，在高温下能与氧等多种元
素化合，不溶于水、硝酸和盐酸，溶于氢 氟酸和碱液。
制绒的目的 硅锭的铸造过程
单晶硅
多晶硅
目前国内硅片厂商为降本已 普及金刚线切片工艺。（单 晶与多晶价格差缩小）
制绒的目的 金刚线切片与砂浆切片对比
从当前 页可以 看出， 金刚线 切片在 成本上 有着先 天优越 性。但 也为多 晶制绒 造成需 特殊处 理才能 出绒的 情况。
不同制绒时间下的绒面显微图
c
d
单晶制绒工艺
绒面产生原理-关键因素分析
d.硅酸钠浓度对制绒的影响：
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。
b.制绒后水洗槽
Na2SiO3+3H2O=H4SiO4 (原硅酸）+2NaOH H4SiO4=H2SiO3(偏硅酸)+H2O
c.酸槽(水洗后的片子表面残留有NaOH、Na2SiO3 、H2SiO3 ）
Na2SiO3 +2H2O==2NaOH+ H2SiO3 6HF+H2SIO3=H2SiF6+3H2O HCl+NaOH=NaCl+H2O
单晶制绒工艺
绒面产生原理-关键因素分析
制绒的目的
1.去除切割损伤层
2.去除污染
3.形成起伏不平的绒面： 利用陷光效应，增加硅片对太阳光的吸收，降低反 射率； 增加硅片表面积，进而PN结面积也同样增加
简单讲：未经过制绒处理的硅片表面微结构复杂 ，几乎不吸收光波，经过硅片端直接清洗拿来做电池片 存在表面大量复合中心，且机械损伤层未去除，导致有 效硅片少子寿命偏低。
在太阳能电池制造中干法主要指以比太科技为代表的RIE黑硅处理设备，主要 利用辉光气体进行反应，从而腐蚀黑硅绒面，多用于多晶。
其他湿法设备主要有湿法黑硅，常规多晶(添加剂制绒)和单晶碱制绒。以及部 分研究单位目前开发状态的下一代单晶倒金字塔绒面。
硅的基本性质
晶体硅为灰黑色，无定形硅为黑色，密
度2.32-2.34克／立方厘米，熔点1420℃， 沸点2355℃，晶体硅属于原子晶体，硬而
总反应为：
Si HNO3 HF H2[SiF6] H2O NOx
富HNO3体系
富HF体系
单晶制绒工艺 晶体硅--晶胞及晶向
＜晶胞＞
单晶制绒工艺 金字塔的形成
形成金字塔的原因：悬挂键差异导致腐蚀速率不同
单晶制绒工艺
金字塔的形成
由于硅晶体各个晶向上的排列间距有异，因此碱溶液的腐蚀速率也 不相同，一般来说碱溶液浓度及温度较高时，在单晶硅的（1 0 0）与 （1 1 1）晶面的腐蚀速度相似（粗抛），碱溶液浓度较低时，单晶硅 的（1 0 0）与（1 1 1）晶面的腐蚀速度差别比较明显，速度的比值被 称为各向异性因子（anisotropic factor AF ），因此改变碱溶液 的浓度及温度，可以有效地改变各向异性因子，使得在（1 0 0）方向 上的速度较快，在（1 1 1）方向上的速度较慢，从而在硅片表面形成 密集分布的“金字塔”结构的减反射绒面。
单晶制绒工艺
绒面产生原理-影响因素
NaOH浓度 反应温度 添加剂浓度 NaSiO3浓度
搅拌或鼓泡
制绒的根本
调整溶液浓稠度， 控制反应速度，降 低硅片表面张力促
进反应进行
提高反应物疏运速 度，提高氢气 泡脱 附作用
硅片表面原始状态，如：表面平整度、有无油 污、划伤及硅片厚度等
关键过程参数
氢气泡密度及大小以 及在硅片表面停留的 时间
切割损伤层
损伤
等离子体损伤
（看不见的污染） 表面吸附电荷
离子注入（C，Cl，O等）
对电池的影响 阻挡扩散、烧结，接触电阻上升 PN结发生漏电，Eff降低 复合中心，影响电性能 复合中心，影响电性能 破坏PN结 接触电阻上升 破坏PN结 影响断栅等，良率降低 包裹污染源 带来轰击损伤 吸附电荷， 导致晶格畸变
硅酸钠在制绒溶液中的含量从2.5%～30%wt的情况下，溶液都具有良好的择
向性，同时硅片表面上能生成完全覆盖角锥体的绒面，随着硅酸钠含量的增加， 溶液粘度会增加，结果在硅片与片匣边框接触部位会产生“花篮印”。
硅酸钠来源大多是反应的生成物，要调整它的浓度只能通过排放溶液。若 要调整溶液的粘稠度，可采用加入添加剂来调节。
单晶制绒工艺
绒面产生原理
化学反应式：
Si+2NaOH+H2O →Na2SiO3 +2H2 ↑
酒精的作用：
利用“相似相溶原理”带走产生的H2，即“消泡 ”； 降低溶液表面张力，提高硅片表面浸润能力，改 善腐蚀均匀性。 目前单晶体系制绒已取消使用酒精，大规模量产 使用单晶制绒添加剂。（有醇（IPA）-无醇ADD ）