晶体硅生产一般工艺流程
⑴ 清洗
清洗的目的:
1去除硅片表面的机械损伤层。
2对硅片的表面进行凹凸面(金字塔绒面)处理,增加光在太阳电池片表面的折射次数,利于太阳能电池片对光的吸收,以达到电池片对太阳能价值的最大利用率。
3清除表面硅酸钠、氧化物、油污以及金属离子杂质。
化学清理原理:
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,氯离子能与溶解片子表面可能沾污的杂质,铝、镁等活泼金属及其它氧化物。但不能溶解铜、银、金等不活泼的金属以及二氧化硅等难溶物质。
安全提示: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。
⑵制绒
制绒的目的: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。
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 ,就称为表面织构化。角锥体四面全是由〈111〉面包围形成。
反应为:Si+2NaOH+H2O →Na2SiO3 +2H2 ↑
影响绒面的因素:
NaOH浓度
无水乙醇或异丙醇浓度
制绒槽内硅酸钠的累计量
制绒腐蚀的温度
制绒腐蚀时间的长短
槽体密封程度、乙醇或异丙醇的挥发程度
⑶扩散
扩散的目的:在p型晶体硅上进行N型扩散,形成PN结,它是半导体器件工作的“心脏”;
扩散方法:
1.三氯氧磷(POCl3)液态源扩散
2.喷涂磷酸水溶液后链式扩散
3.丝网印刷磷浆料后链式扩散
本公司采用第一种方法
POCl3磷扩散原理:
1. POCl3在高温下(>600℃)分解生成五氯化磷(PCl5)和五氧化二磷(P2O5),其反应式如下:
2.生成的P2O5在扩散温度下与硅反应,生成二氧化硅(SiO2)和磷原子,其反应式如下:
3由上面反应式可以看出,POCl3热分解时,如果没有外来的氧(O2)参与其分解是不充分的,生成的PCl5是不易分解的,并且对硅有腐蚀作用,破坏硅片的表面状态。但在有外来O2存在的情况下,PCl5会进一步分解成P2O5并放出氯气(Cl2)。
4.生成的P2O5又进一步与硅作用,生成SiO2和磷原子,由此可见,在磷扩散时,为了促使POCl3充分的分解和避免PCl5对硅片表面的腐蚀作用,必须在通氮气的同时通入一定流量的氧气 。
5. 在有氧气的存在时,POCl3热分解的反应式为: 4POCL3+5O2→2P2O5+6CL2
6. POCl3分解产生的P2O5淀积在硅片表面,P2O5与硅反应生成SiO2和磷原子,并在硅片表面形成一层含P2O5的SIO2(磷硅玻璃),然后磷原子再向硅中进行扩散 。
来源:21SPV光伏社区