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1、内容提要内容提要电池片原料的选择多晶硅片制绒工艺的选择多晶硅片酸制绒的基本原理Schmid设备制绒流程介绍清洗后片子的检测第1页/共42页一、电池片原料的选择第2页/共42页硅的晶体类型单晶硅多晶硅非晶硅第3页/共42页硅系太阳能电池 单晶硅太阳能电池 多晶硅太阳能电池 非晶硅薄膜太阳能电池 多晶/微晶硅薄膜太阳能电池晶硅太阳能电池晶薄膜太阳能电池第4页/共42页单晶硅 单晶硅太阳电池是当前开发得最快的一种太阳电池，这种太阳电池以高纯的单晶硅棒为原料。为了降低直拉单晶硅材料的成本，单晶硅炉常用碎硅料及新的多晶硅为原料并改进了单晶炉的加热器和配气系统，大大提高了直拉硅同多晶硅的竞争力。第5页/共
2、42页非晶硅薄膜太阳能电池优点：低成本能量返回期短大面积自动化生产高温性好弱光响应好（充电效率高）其他弊端：效率较低稳定性差投资成本高第6页/共42页微晶硅薄膜太阳能电池优点：低温工艺、工艺简单适合大面积生产转换效率高具有较宽的波谱影响范围光照情况下稳定性好弊端：吸收系数较低，需要较厚的吸收层沉积速率慢，影响生产效率带隙较窄，不能充分利用太阳光谱第7页/共42页多晶硅 多晶硅太阳能电池兼具单晶硅电池的高转换效率和长寿命以及非晶硅薄膜电池的材料制备工艺相对简化等优点的新一代电池，其转换效率一般稍低于单晶硅太阳电池，没有明显效率衰退问题，并且有可能在廉价衬底材料上制备，其成本远低于单晶硅电池，而效
3、率高于非晶硅薄膜电池。第8页/共42页二、多晶硅片制绒工艺的选择什么是制绒，为什么要制绒？制绒的基本原理制绒工艺的选择第9页/共42页制绒定义制绒定义制绒:就是把切下表面不规则锯齿型硅片，通过某种生产工艺使硅片表面加工成均匀有规则的绒面（降低光的反射率），使它成为我们制造电池所需要的表面结构。目的是获得表面结构完全相同结构（窝的底、顶）0.01mm适合的原则。第10页/共42页概述概述硅片表面处理的目的：去除硅片表面的机械损伤层 清除表面油污和金属杂质 形成起伏不平的绒面，增加硅片对太阳 光的吸收第11页/共42页硅片表面的机械损伤层硅片表面的机械损伤层 单晶硅 多晶硅第12页/共42页硅片表
4、面的机械损伤层硅片表面的机械损伤层多线切割机械损伤层机械损伤层10m硅片第13页/共42页增加光的吸收增加光的吸收制绒前制绒后材料表面多次反射吸收原理图受光面积增大第14页/共42页多晶硅片制绒方法的选择多晶硅片制绒方法的选择激光刻槽法 倒金字塔结构，短路电流提高 造成表面损伤，引入杂质，需处理表面损伤层化学刻槽法（酸腐蚀液）获得蜂窝状的表面结构,绒面整齐均匀，明显减反射作用，成本低，废液好处理 少子寿命缩短反应离子腐蚀（RIE）无掩膜工艺，反射率特别低 硅表面损伤严重，开路电压和填充因子下降制作减反射层膜 高效 工艺复杂，成本高第15页/共42页绒面带来的影响在绒面硅片上制成PN结太阳电池，
5、它有以下特点:(l)绒面电池比光面电池的反射损失小，如果再加减反射膜，其反射率可进一步降低。(2)入射光在光锥表面多次折射，改变了入射光在硅中的前进方向，不仅延长了光程，增加了对红外光子的吸收，而且有较多的光子在靠近PN结附近产生光生载流子，从而增加了光生载流子的收集几率。(3)在同样尺寸的基片上，绒面电池的PN结面积比光面大得多，因而可以提高短路电流，转换效率也有相应提高。(4)绒面也带来了一些缺点:一是工艺要求提高了；二是由于它减反射的无选择性，不能产生电子空穴对的有害红外辐射也被有效地耦合入电池，使电池发热；三是易造成金属接触电极与硅片表面的点接触，使接触电阻损耗增加。第16页/共42页
6、三、多晶硅片酸制绒的基本原理反应剂HNO3HF络合物H2SiF6SiO2氧化剂NO溶解SiO2第17页/共42页基本反应式：3Si+4HNO 3Si+4HNO3 3+18HF 3H+18HF 3H2 2SiFSiF6 6+4NO+8H+4NO+8H2 2O O第18页/共42页四、schmid设备清洗流程介绍在清洗工艺过程中按照工作区域可分为9个模组(M1M9)硅片装载制绒清洗中和抛光清洗化学疏水清洗烘干硅片卸载第19页/共42页M2用制成的HF-HNO3药液沉浸硅片进行硅片刻蚀M2模组第20页/共42页硅片沉浸在酸溶液浴槽里，表面刻蚀掉0.001mmM2模组第21页/共42页影响因素影响因素
7、M2模组 运行速度(时间)药液温度 药液HF-HNO3配比第22页/共42页刻蚀深度与开路电压、短路电流、转换效率的关系M2模组第23页/共42页药液温度M2模组 3Si+4HNO3+18HF 3H2SiF6+4NO+8H2O k=Aexp（-Ea/RT）第24页/共42页不同温度下多晶酸制绒面光学显微镜照片40，60s，31.2%30，60s，24.6%26，60s，22.1%10，60s，20.1%8，90s，19.8%第25页/共42页药液HF-HNO3配比M2模组 当68%HF和32%HNO3时出现最大值，为28m/s 第26页/共42页M3清洗硅片M3模组第27页/共42页 作用M3
8、模组停止M2模组的硅片-酸液反应清洗硅片表面，去除杂质去除硅片表面残留的酸液，防止药液带入M4模组第28页/共42页M4 KOH药液沉浸硅片M4模组第29页/共42页M4模组作用中和片子表面残留的酸液进行多孔硅表面处理和抛光第30页/共42页M4模组影响因素影响因素 温度 KOH溶液浓度 多孔硅 第31页/共42页M4模组多孔硅的影响HNO3和 HF腐蚀液腐蚀硅片，形成多孔硅层。多孔硅可以作为杂质原子的吸杂中心，提高光生载流子的寿命并且具有极低的反射系数。但是多孔硅结构松散、不稳定、而且具有高电阻和高的表面复合率，不利于P-N结的形成和印刷电极，一般用稀释的KOH溶液去除多孔硅膜。去除多孔硅膜
9、后还要使用酸液中和多余的碱液，防止钾离子对电池性能造成影响。第32页/共42页M6模组M6硅片在制成的HF和HCI溶液进行疏水（中和去除金属离子）第33页/共42页M6模组作用中和片子表面残留的碱液HCl去除金属离子HF调节疏水性(疏水处理)第34页/共42页M6模组影响因素影响因素 温度 金属杂质 氧化物 HF药液 HCl药液 第35页/共42页M6模组氧化物SiO2+6HF H2SiF6+2H2O第36页/共42页M6模组HF药液HF去除硅片表面氧化层:Si-O-Si+HF F-Si+Si-OH第37页/共42页M6模组HCl药液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Au3+、Ag+、Cu+、Hg2+等金属离子形成可溶于水的络合物第38页/共42页M8模组M8 硅片的干燥第39页/共42页M8模组作用 它是通过两台空气压缩泵，通过两次过滤（粗过滤、细过滤），最终送到两组风刀中对硅片进行烘干，空气最终温度可达到40度，它的工作原理是一个物理变化过程，就是气体分子之间的距离由小变大的过程，也就是一个散热的过程。第40页/共42页五、清洗后硅片的检测反射比率的测试：分光光度计 腐蚀深度的测试：电子天平绒面形貌的测试：显微镜第41页/共42页感谢您的观看。第42页/共42页