晶体硅太阳能电池生产线清洗制绒工序
晶硅太阳电池前道工序
目录一、晶硅太阳能电池工艺简介二、硅片来料检测项目及标准三、制绒四、扩散一、晶硅太阳能电池工艺简介晶体硅电池工艺分为单晶硅电池工艺和多晶硅电池工艺，它们大体上相同，最大的不同在于第一步的清洗制绒，工艺步骤如下：✓硅片清洗、制绒工艺（单晶硅用碱液制绒面，多晶硅用HF和HNO3混合酸制绒面）✓扩散工艺（企业中采用的是POCl3液态源扩散）✓边缘刻蚀工艺✓PECVD镀膜工艺✓丝网印刷工艺✓烧结测试工艺1、硅片清洗制绒目的：清洗是为了除去沾污在硅片上的各种杂质，包括油脂、金属离子、尘埃等；制绒是为了除去硅片表面的切割损伤层，同时得到合理的粗糙表面，减小光在表面的反射，增加光尤其是长波长光在硅片内传输路径，获得适合扩散制p-n结要求的硅表面。
2 扩散制p-n结PN结是太阳电池的核心部分，扩散的目的：在P型硅片的表面扩散进一薄层磷，以形成p-n 结，p-n结形成后，能在硅片内产生电场，当光照射到硅片上被吸收产生电子-空穴对时，电场能将电子-空穴对分开，产生电流。
3 刻蚀刻蚀有两个目的：一是去除硅片边缘的PN结，扩散过程中，硅片的外围表面导电类型都变成了n型。
此工序就是刻蚀硅片边缘，以使前表面与背表面的n型层隔断，防止电池做出来以后正负极出现短路。
二是去除扩散过程形成的磷硅玻璃。
4 PECVD镀膜PECVD镀膜的目的：太阳光照射到硅片表面被硅片吸收透射的同时，也会有很大一部分光从该面反射掉，虽然绒面可以减少光的反射，但是仍是有一部分光被反射掉，这就大大减少了太阳能的利用率，所以要在硅片表面接触阳光的一侧镀上一层减反射膜，这就大大减少了光的反射损失，增强了吸收光的强度，提高电池效率。
薄膜的其他功能：这层薄膜主要由蓝色的氮化硅组成，除了前面所说的减反射作用外，还能起到钝化的效果。
同时，致密的氮化硅不透潮气，具有极低的氧化速率，还可防止划伤。
5 丝网印刷目的：通过丝网印刷在太阳能电池的背面印刷背电场、背电极，正面印刷正电极，正面收集电子，背面电极利于焊接以及组件的制成，是硅片制成电池的重要环节。
光伏电池制备工艺项目二清洗制绒(000002)
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
盖时要防止制溶液的污染
各原料在制绒中的规律
5g/l
15g/l
55g/l
硅酸钠含量影响：
增加溶液的粘稠度，调节反应速度；只要判定它的含量 是否过量即可。实验用浓盐酸滴定，若滴定一段时间后出现 少量絮状物，说明硅酸钠含量适中；若滴定开始就出现一团 胶状固体且随滴定的进行变多，说明硅酸钠过量。
角、油污、划痕、凹痕；如来料有问题，需及时报 告品管员；对原硅裂片，放片员需用胶带粘好，统 一交还给车间小仓库管理员。
2．开机
1）操作员打开工艺排风，打开压缩空气阀门，打开设备 进水总阀；
2）操作员启动设备，打开电源开关按钮，检查设备是否 正常运转，检查导轮上是否有碎片。
清洗制绒设备
3．供液
无IPA
3vol%
30vol%
时间影响： 制绒包括金字塔的行核及长大过程，因此制绒时间
对绒面的形貌及硅片腐蚀量均有重要影响。
1min
5min
10min
30min
搅拌及鼓泡：
搅拌及鼓泡有利于提高溶液均匀度，制绒过程中附加搅 拌及鼓泡，硅片表面的气泡能得到很好的脱附，制绒后的 硅片表面显微结构表现为绒面连续，金字塔大小均匀。
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
05清洗和制绒工艺
11
绒面光学原理
制备绒面的目的： 减少光的反射率，提高短路电流（Isc）， 最终提高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。
12
绒面光学原理
陷光原理图示：
13
影响绒面质量的关键因素
1. NaOH浓度 2. 无水乙醇或异丙醇浓度
绒面的平均反射率随NaOH浓度的变化
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。乙醇浓度30vFra bibliotekl%时的绒面形貌
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关键因素的分析
——不同时间制绒形貌的描述
经热的浓碱去除损伤层后，硅片表面留下 了许多肤浅的准方形的腐蚀坑。1分钟后，金 字塔如雨后春笋，零星的冒出了头；5分钟后， 硅片表面基本上被小金字塔覆盖，少数已开 始长大。我们称绒面形成初期的这种变化为 金字塔“成核”。10分钟后，金字塔密布的 绒面已经形成，只是大小不均匀，反射率也 降到了比较低的水平。随着时间的延长，金 字塔向外扩张兼并，体积逐渐膨胀，尺寸趋 于均等。
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。
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
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。
太阳能制造工艺清洗制绒
太阳能制造工艺清洗制绒1. 引言太阳能是一种可再生能源，其利用太阳能将光转化为电能。
太阳能电池板是太阳能发电的关键组件之一。
该文档将介绍太阳能电池板制造过程中的清洗和制绒工艺。
2. 清洗工艺在太阳能电池板的制造过程中，清洗工艺起着重要的作用。
清洗的目的是去除表面的污垢和污染物，提高太阳能电池板的效率和寿命。
2.1 清洗设备和材料清洗设备主要包括清洗槽、超声波清洗器、喷淋装置等。
清洗剂一般选择无机溶剂或有机溶剂，如去离子水、酒精、甲醛等。
2.2 清洗步骤太阳能电池板的清洗步骤一般包括以下几个环节：2.2.1 预清洗使用喷淋装置将太阳能电池板表面的灰尘和颗粒物清除，减少后续清洗过程中的污染物。
2.2.2 温水清洗将太阳能电池板浸泡在温水中，使用刷子或海绵轻轻擦拭表面。
温水可溶解污垢，并帮助去除粘附在电池板表面的有机物。
2.2.3 超声波清洗将太阳能电池板放入带有清洗剂的清洗槽中，开启超声波清洗器，利用超声波的振动作用，去除电池板表面的污垢和难以清洗的颗粒物。
2.2.4 再次冲洗将电池板从清洗槽中取出，用清水冲洗清洗剂残留物，确保表面彻底清洁。
2.3 清洗注意事项在清洗过程中，需要注意以下几点：•避免使用含有磨粒的清洗剂，以免划伤电池板表面。
•清洗时需轻柔，避免过度施力，以免损坏电池板。
•清洗完毕后，应将电池板放置在清洁的环境中晾干，避免二次污染。
3. 制绒工艺制绒是太阳能电池板制造中的一项重要工艺，其目的是提高电池板的反射率。
制绒可以减少光在电池板表面的反射，提高光吸收率，提高太阳能电池板的效率。
3.1 制绒设备和材料制绒设备主要包括绗缝机、毛毡、胶带等。
制绒材料一般选择质地柔软、具有较好吸水性能的纤维材料。
3.2 制绒步骤太阳能电池板的制绒步骤一般包括以下几个环节：3.2.1 准备工作将太阳能电池板放置在清洁的工作台上，确保表面干净无尘。
3.2.2 母毛膏施加将绗缝机上的毛毡固定在太阳能电池板上，使用母毛膏将毛毡固定在电池板上。
清洗和制绒工艺
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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）
硅酸钠的热导性很差。一般硅酸钠超过一定的量时，腐蚀产生的热量超过从溶液表面和容器侧面所散发的热量，使溶液的温度持续升高。所以初抛液必须定期更换或排出部分溶液。
若损伤层去除不足会出现3种可能情况：残余缺陷、残余缺陷在后续高温处理过程中向材料深处继续延伸、切割过程中导致的杂质未能完全去除。
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硅酸钠含量的检测
硅酸钠具体含量测量是没必要的，只要判定它的含量是否过量即可。实验是用100%的浓盐酸滴定，若滴定一段时间后出现少量絮状物，说明硅酸钠含量适中；若滴定开始就出现一团胶状固体且随滴定的进行变多，说明硅酸钠过量。
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化学清洗原理
HF去除硅片表面氧化层：
HCl去除硅片表面金属杂质：
盐酸具有酸和络合剂的双重作用，氯离子能与 Pt 2+、Au 3+、 Ag +、Cu +、Cd 2+、Hg 2+等金属离子形成可溶于水的络合物。
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角锥体形成原理
角锥体的密度和它们的几何特征同时影响着太阳电池的陷光效率和前表面产生反射损失的最低限。尺寸一般控制在3～1510微米。 推测腐蚀反应期间的产物氢气泡的发展对角锥体的形成起着重要的作用 。气泡粘附在硅片表面，它们的掩蔽作用导致了溶液的侧向腐蚀，这是角锥体形成过程的要素 。
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绒面光学原理
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关键因素的分析 ——NaOH的影响
维持制绒液中乙醇的含量为10 vol%，温度85 ℃，时间30分钟条件下： NaOH浓度5g/l时绒面形貌
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关键因素的分析 ——NaOH的影响
NaOH浓度15g/l时绒面形貌
第六七讲晶硅电池制备工艺(切片-制绒-扩散)
2、多线切割机
多线切割机是目前市场上用于切片最主流，也是最先进的设备。 它的基本原理是通过一根高速运动的钢线带动附着在钢丝上的切割刃 料对硅棒进行摩擦，从而将硅棒等硬脆材料一次同时切割为数千片薄 片的一种切割加工方法。多线切割由于其更高效、更小切割损失以及 更高精度的优势，适用于切割贵重、超硬材料。近十年来已取代传统 的内圆切割成为硅片切割加工的主要方式。在光伏行业切片领域，到 2009年底国内市场基本被瑞士的HCT、MeyerBurger（梅耶博格）和 日本的NTC所统治。近年来国内设备厂家上海日进、电子集团45所、 兰州瑞德、无锡开源、大连连城、北京京联发、湖南宇晶等也陆续推 出了多线切割机样机。
◆各工艺流程---线切部分
●线切部分的主要组成单元 主要由：放线部分＋收线部分＋线网系统＋冷却交换系统＋切削液 循环供给系统＋压缩空气洁净系统组成。 ●各单元的构成及作用
a 放线系统
放线系统图
各线轮作用
放线工字轮：定位放线轮，不摆动、跳动。轴棍摩擦力可调，由一个驱 动电机带动，起、制动及正常运行时，通过饲服电机使得与导轮保持同 步。 排线过线轮：通过对饲服电机的控制使排线过线轮的钢丝人口始终与放线工字 轮的钢丝出口保持水平状态
错误切割方式
在有线弓情况下，底部剩余不均
没有线弓情况下，底部剩余均匀
正确切割方式
超声波清洗
◆ 超声波清洗主要目的
去除硅片表面的颗粒、有机杂质、无机杂质、金属离子、硅 粉粉尘等
太阳能电池片制绒制程
太阳能硅片制绒制程清洗制程说明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%。
硅片的清洗与制绒讲义课件
硅片清洗与制绒的工艺流程
3. 漂洗
用去离子水漂洗硅片。
4. 干燥
同样使用氮气或热空气进行干燥。
硅片清洗与制绒的应用领域
光伏产业
光伏电池需要高纯度的硅片，清洗和制绒是确保光伏电 池性能和效率的关键步骤。
半导体产业
在半导体制造过程中，硅片的清洗和制绒对确保器件性 能、提高成品率至关重要。
MEMS及纳米技术
2. 超声波清洗：利用超声波振动在清洗液中去除颗粒污染物。
硅片清洗与制绒的工艺流程
3. 漂洗
用去离子水彻底冲洗硅片表面以确保清洗液残留物最小化。
4. 干燥
使用氮气或热空气进行干燥，避免水渍和污染。
硅片清洗与制绒的工艺流程制来自流程： 1. 酸性腐蚀：在酸性溶液中腐蚀硅片表面，形成微观绒面结构。
2. 中和：去除表面的酸性残留。
晶体生长原理
利用特定晶体生长条件，在硅片表面生成一 层具有特定形貌和光学性质的微晶结构，从 而增加硅片表面的光吸收能力。
制绒工艺参数控制
01
02
03
腐蚀液种类与浓度
根据硅片的材质和清洗程 度选择合适的腐蚀液种类 和浓度，以保证制绒效果 和硅片的表面质量。
制绒温度与时间
控制制绒过程中的温度和 时间，确保制绒反应充分 进行，同时避免过度腐蚀 导致硅片表面损伤。
物理清洗
总结词：无损清洗
VS
• 详细描述：物理清洗方法利用机械 力、超声波、激光等物理手段去除 硅片表面的污渍，避免使用化学试 剂，对硅片表面无损伤。这种方法 特别适用于对表面质量要求较高的 场合。
物理清洗
总结词：环保安全
• 详细描述：物理清洗过程不产生化学废 液和废气，对环境友好。同时，由于不 使用化学试剂，操作过程相对安全，对 操作人员健康无害。