硅晶片清洗工艺流程.pptx

太阳能电池的应用,太阳能电池的应用,太阳能电池分类,单晶硅太阳电池：,1,、表面规则稳定，通常呈黑色,2,、,光电转换率最高，可达,14-17%,左右,而且其发电效率稳定可靠。,3,、不能弱光发电。,4,、,因单晶硅衬底造价高，成本较,贵。,5,、光电单元间的空隙可透部分光。,多晶硅太阳电池,1,、结构通常清晰，不透明,2,、,转化率略低于单晶硅太阳电,池，约,10-12%,3,、稳定性不如单晶硅,4,、不能弱光发电,5,、,成本低于单晶硅，,多晶硅太阳电池正在逐步取代单晶硅太阳电池。,非晶硅太阳电池,1,、具有透光性，透光度可从,5%,到,75%,运用到建筑上的最理想的透光度为,5%,2,、转化率较低（,6%-10%,）,3,、,具备弱光发电的性能，,日发电时间可以从早上,6,点延续到晚上,7,点,4,、,材料和制造工艺成本低，,易于形成大规模生产,5,、承受的工作温度比晶体硅要高,太阳能电池分为单晶电池和多晶电池，但是它们的结构基本一样，都有以下部分组成,单晶电池,多晶电池,铝硅形成背面,硅基体,扩散层,蓝色氮化硅,绒面,表面主栅线,表面细栅线,太阳能电池的结构,光伏发电的本质是“光,-,电转换”。,简单讲，主要是以半导体材料为基础，利用光照产生电子,-,空穴对，在,PN,结上可以产生光电流和光电压的现象，从而实现太阳能光电转换的目的。,太阳能电池的工作原理,完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。,晶体中原子的排列方式,硅单晶中的共价健结构,共价健,Si,Si,Si,Si,价电子,PN,结及原理,Si,Si,Si,Si,p+,多余电子,磷原子,在,N,型半导体中,自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。,Si,Si,Si,Si,在,P,型半导体中,空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。,B,硼原子,空穴,PN,结及其单向导电性,多子的扩散运动,内电场,少子的漂移运动,浓度差,P,型半导体,N,型半导体,内电场越强，漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。,扩散的结果使空间电荷区变宽。,空间电荷区也称,PN,结,扩散和漂移这一对相反的运动最终达到动态平衡，空间电荷区的厚度固定不变。,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,动画,形成空间电荷区,工作原理：,当太阳光照射到太阳电池上并被吸收时，,其中能量大于禁带宽度的光子能把价带中电子激发到导带上去，形成自由电子，价带中留下带正电的自由空穴，即电子一空穴对,；自由电子和空穴在不停的运动中扩散到,P-N,结的空间电荷区，被该区的内建电场分离，电子被扫到电池的,N,型一侧，空穴被扫到电池的,P,型一侧，从而在电池上下两面,(,两极,),分别形成了正负电荷积累，产生“光生电压”，即“光伏效应”，若在电池两侧引出电极并接上负载，负载中就有“光生电流”通过。,太阳能电池的工作原理,工业硅,6N,以上高纯多晶硅,单晶硅棒,多晶硅锭,物理化学,处理,高温熔融,单晶硅片,多晶硅片,组件,系统,组件,太阳能电池的产业链,硅片生产流程,硅锭粘结,开方机,开方后的硅块,硅块检测,硅块截断,硅块平磨倒角,硅块玻璃板和工件板粘结,预清洗脱胶,排片清洗机,切割后硅片,清洗好的硅片,机器检片,人工检片,硅片包装,硅棒粘胶,硅片切割,切好后的硅片,硅片的清洗,硅片分检,21,硅片上污垢的组成,晶片表面层原子因垂直切片方向的化学键被破坏而成为悬空键，形成表面附近的自由力场，极易吸附各种杂质表面，可能沾污的杂质可归纳为三类：,油脂、松香、蜡、环氧树脂、聚乙二醇等有机物；,金属、金属离子及一些无机化合物；,自然氧化层及尘埃及其他颗粒（硅，碳化硅）等。,一、污垢附着力：,静电力，范德华力，化学键等,二、污垢的危害：,造成硅片易发生变花、发蓝、发黑、影响制绒等现象，使硅片不合格。,三、清洗剂的主要成分：,1,、碱（氢氧化钠、氢氧化钾）,2,、表面活性剂,3,、螯合剂,4,、有机溶剂,5,、其他原料,1,、有机物污垢：,利用,表面活性剂的渗透、润湿、乳化,作用，解吸、包裹油脂、环氧树脂、聚乙二醇等有机物颗粒离开硅片表面，并成为悬浮的自由粒子。同时在硅片表面形成致密的吸附层，防止二次污染，从而保证了硅片表面的清洁度。,清洗机理,2,、金属杂质：,A,、,由于金属离子和硅表面终端的氢原子之间的电荷交换和硅结合，难以去除。,B,、去除方法：使金属原子氧化变成可溶性离子,可以将碱金属离子及,Al,3,、,Fe,3,和,Mg,2,形成的不溶的氢氧化物反应成溶于水的络合物,C,、进一步去除残留的重金属污染（如,Au,）,M,M,z+,+z e,-,还原,氧化,3,、自然氧化层及大颗粒,A,、带来的问题：,接触电阻增大,难实现选择性的,CVD,或外延,成为金属杂质源,难以生长金属硅化物,B,、无机碱,对硅有腐蚀作用,，,缓慢溶解原始氧化层，并再氧化去除颗粒,OH,OH,OH,OH,OH,OH,超声波清洗原理,超声波在清洗液中疏密相间的向前辐射，使液体流动而产生数以万计的直径为,50-500m,的微小气泡，这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长，而在正压区，,当声压达到一定值时，气泡迅速增大，然后突然闭合，并在气泡闭合时产生冲击波，在其周围产生上千个大气压，,振荡污物而使他们分散于清洗液中，从而达到清洗件净化的目的。,超声波清洗机如图：,辅助清洗方法,清洗流程,1,、预清洗,为保证硅片清洗的洁净度，在脱胶前的喷淋冲洗时间最好控制在,30,分钟以上。,二、脱胶,A,、目前各生产厂家脱胶工艺不同，主要使用机器有两种：手动脱胶机和全自动脱胶机。,B,、目前主要的脱胶工艺为：,5570,清水脱胶,5570,加乳酸脱胶,5570,加柠檬酸脱胶,C,、脱胶过程中的注意事项,脱胶过程保证硅片表面不能干燥，防止砂浆干在硅片表面，影响硅片表面的清洗。,脱胶温度不能过高，防止硅片表面氧化。,清洗流程,3,、清洗：,循环水清洗,循环水清洗,清洗剂清洗,清洗剂清洗,循环水漂洗,循环水漂洗,慢拉,烘干或甩干,清洗流程,1,、清洗操作规程：,A,、清洗剂配比方案：,第三槽：,3%,复配,第四槽：,3%,复配,B,、各清洗槽温度控制：,第三槽：温度设定,5055,第四槽：温度设定,5055,第五槽：温度设定,4050,第六槽：温度设定,4050,2,、各清洗槽清洗时间：,不低于,3,分钟；,46,分钟为宜。,3,、清洗剂更换周期：,清洗片数,80001000,片后更换三、四槽清洗剂。,典型的清洗工艺,一、脏污片,产生原因：,清洗剂质量异常,设备异常,预清洗 时间不够,清洗剂清洗能力不足,解决方案：,查看清洗剂批次所对应的质保书，检测清洗剂指标是否正常,检查超声波清洗机超声频率、清洗槽温度、溢流是否正常,增加预清洗时间，一般正常预清洗时间,20-30,分钟,喷淋和脱胶过程是否有问题,切片后是否长时间没有进行喷淋和脱胶,常见的问题及对策,二,、花斑片,大多数是由于硅片在清洗前表面被氧化造成的，产生原因：,脱胶温度太高,预清洗到清洗间隔时间过长,切片后到预清洗时间过长,清洗前硅片表面在空气中自然干燥,解决方案：,调整脱胶温度,预清洗后尽快清洗，时间间隔不得超过,4,小时,切片后尽快预清洗，时间间隔不得超过,6,小时,硅片在清洗前保持湿润,三、白斑片,产生原因：,硅棒在切片后，预清洗前与水有接触,切割液中有水进入,清洗前硅片表面在空气中自然干燥,解决方案：,硅片在预清洗前不要与水接触,切割液中不能有水进入,硅片在清洗前保持湿润,更换辅料,谢 谢！,