多晶酸制絨原理

多晶硅絨面制備方法

多晶硅表面由于存在多種晶向，不如（100）晶向的單晶硅那樣能利用各向異性化學(xué)

腐蝕得到理想的絨面結(jié)構(gòu)，因而對于多晶硅片，目前主要采用各向同性的酸腐方法來制備絨面。

主要方法:是利用硝酸和氫氟酸、去離子水來配制酸性腐蝕液。對于多晶硅片進(jìn)行各向同性腐蝕，在硅片表面形成蜂窩狀的絨面結(jié)構(gòu)，從而提高太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率。根據(jù)溶液對硅的各向同性腐蝕特性，在硅片表面進(jìn)行織構(gòu)化處理而形成絨面。

1.第一步:硅的氧化

硝酸和氫氟酸的混合液可以起到很好的腐蝕作用，硝酸的作用是使單質(zhì)硅氧化為二氧化硅，其反應(yīng)為:

3Si+4HNO₃===3SiO₂+2HO₂+4NO

2.第二步:二氧化硅的溶解

二氧化硅生成以后，很快與氫氟酸反應(yīng)

　SiO₂+4HF=SiF₄+2H₂O(四氟化硅是氣體)

　SiF₄+2HF=H₂SiF₆

總反應(yīng):

　SiO₂+6HF=H₂SiF₆+2H₂O

終反應(yīng)掉的硅以六氟硅酸的形式進(jìn)入溶液并溶于水。

這樣，二氧化硅被溶解之后，硅又重新露出來，一步、二步的反應(yīng)不斷重復(fù)，硅片就可以被持續(xù)的腐蝕下去。

單晶絨面圖片多晶絨面圖片

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單晶硅制絨液體的組成和作用

制絨溶液主要是由堿性物質(zhì)（NaOH、KOH、Na₂CO₃等）及添加劑（硅酸鈉、酒精或異丙醇）組成的混合溶液。

堿性物質(zhì)發(fā)生電離或者水解出OH離子與硅發(fā)生反應(yīng)，從而形成絨面。堿的適宜濃度為5%以下。酒精或異丙醇有三個作用：a、協(xié)助氫氣泡從硅片表面脫附；b、減緩硅的腐蝕速度；c、調(diào)節(jié)各向異性因子。酒精或異丙醇的適宜濃度為5~10%。

4.2初拋液的要求

一般采用高濃度堿溶液(10%-20%)在90℃條件腐蝕0.5-1min以達(dá)到去除損傷層的效果,此時的腐蝕速率可達(dá)到4-6um/min。初拋時間在達(dá)到去除損傷層的基礎(chǔ)上盡量減短，以防硅片被腐蝕過薄。另外為保證粗拋液濃度，需要定時補充一定量NaOH.

制絨液的要求：

目前大多使用廉價的濃度約為1%-2%的氫氧化鈉稀溶液來制備絨面，腐蝕溫度為

77-85℃。制絨時間10-15min左右,根據(jù)原材料的特性來配液就可以做出質(zhì)量較好的絨面。

為了獲得均勻的絨面，還應(yīng)在溶液中酌量添加異丙醇和專門的制絨添加劑作為絡(luò)合劑，以加快硅的腐蝕

理想單晶絨面控制要素

1.科學(xué)合理的溶液配比濃度(NaOH濃度1%-2%)

2.適合的溫度(77-85℃)

3.較短、合適制絨時間(600秒-900秒)

為了維持生產(chǎn)良好的可從復(fù)性，并獲得高的生產(chǎn)效率,要求我們比較透徹的了解

絨面的形成機理,控制對制絨過程影響較大的因素,在較短的時間內(nèi)形成質(zhì)量較好的金字塔容面.

影響制絨液穩(wěn)定性的因素：

1、初配液NaOH濃度及異丙醇濃度

2、制絨槽內(nèi)硅酸鈉的累計量

3、制絨腐蝕的溫度及制絨腐蝕時間的長短

4、中途NaOH和異丙醇的添加量

5、槽體密封程度、異丙醇的揮發(fā)程度

理想單晶絨面的要求

1、絨面外觀應(yīng)清秀，不能有白點、發(fā)花、水印等

2、金字塔大小均勻，單體尺寸在2~10чm之間　3、相鄰金字塔之間沒有空隙，

即覆蓋率達(dá)100%。

既可獲得低的表面反射率,又有利于太陽能電池的后續(xù)制作.

多晶酸制絨生產(chǎn)過程控制酸腐方法對設(shè)備的要求較高，目前我們使用的是史密德在線式酸式制絨機,多晶制絨的生產(chǎn)工藝步驟如下:

HF和HNO₃

去離去離

混合溶

液子水KOH

腐蝕

漂洗腐蝕子水漂洗

氮氣（壓HF和HCL

縮空氣）去離子水混合溶液

吹干腐蝕

理想多晶絨面控制要素

　1.科學(xué)合理的溶液配比濃度(濃硝酸：氫氟酸=10：1---2：1)

　2.適合的反應(yīng)槽溫度(6-8℃)

　3.合適的傳送帶速(一般為1-1.5m/min).

　4.合適的單片的腐蝕重量.(一般0.5克-0.6克左右)

　在保證硅片腐蝕重量的前提下，圍繞酸液濃度、傳送帶速、反應(yīng)溫度這三個因素

進(jìn)行控制，一般情況下酸液濃度、反應(yīng)溫度都已恒定，操作人員只需根據(jù)單片的腐蝕重

量來調(diào)整制絨機的帶速，便可以保證多晶制絨的質(zhì)量。

理想多晶絨面的質(zhì)量要求

　1、絨面外觀應(yīng)清秀，不能有指紋印、暗紋（黑絲）要少.

　2、絨面大小均勻、反射率低于20%,(反射率0.1-0.2之間)

　3、多晶硅片單片腐蝕重量不超過0.6克左右.

　生產(chǎn)過程中須防止硅片腐蝕過多，否則硅片厚度不能保證,會產(chǎn)生許多暗紋（黑

絲）,鍍膜后會造成色差，而且碎片率高.

HCL及HF漂洗過程

HCL漂洗過程

采用鹽酸水溶液,HCl可以去除硅片表面金屬雜質(zhì)及殘留的NaOH：

鹽酸具有酸和絡(luò)合劑的雙重作用，氯離子能與Pt鉑2+、Au金3+、Ag銀+、Cu銅

+、Cd鎘2+、Hg汞2+等金屬離子形成可溶于水的絡(luò)合物。

HF漂洗過程

一般采用HF水溶液,有兩種作用:

a、去除硅片表面的氧化層，發(fā)生的反應(yīng)如下：

　HF過量時

SiO₂+6HF=H₂SiF₆+2H₂O表面鈍化

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