太陽電池生產(chǎn)中的工藝控制

1、1 太太陽電池生產(chǎn)中的陽電池生產(chǎn)中的 工藝控制點工藝控制點 2 概要概要 太陽電池性能分類檢測過程中的關注點太陽電池性能分類檢測過程中的關注點 絲網(wǎng)印刷中的基本考慮絲網(wǎng)印刷中的基本考慮 燒結對電池性能的影響燒結對電池性能的影響 硅片邊緣等離子體刻蝕過程及控制硅片邊緣等離子體刻蝕過程及控制 鈍化減反膜的作用和要求鈍化減反膜的作用和要求 擴散工藝及控制要點擴散工藝及控制要點 制絨要求及有關考慮制絨要求及有關考慮 3 太陽電池性能分類檢測過程中的關注點太陽電池性能分類檢測過程中的關注點 1.太陽電池的結構太陽電池的結構 4 r= r1+r2 r2 = t/s =1cm， t = 200um 1251

2、25： r2 = 0.13m ； 156156：r2 = 0.085m r2 r1 5 2. 太陽電池的等效電路太陽電池的等效電路 i = il i0expe(v+irs)/kt-1-(v+irs)/rsh isc = il/1+(rs/rsh) 負載匹配！負載匹配！ il id rsh rs 6 3. i-v曲線和曲線和p-v曲線曲線 rs = 0.005 ，rsh = 10 ，il = 34.5ma/cm2， = 16.85，ff = 78.6%，voc = 623 mv，isc = 5.23 a 7 4. 并聯(lián)電阻對并聯(lián)電阻對i-v曲線的影響曲線的影響 rsh = 10 rsh = 1

3、rsh = 0.5 rs = 0.005 8 5. 串聯(lián)電阻對串聯(lián)電阻對i-v曲線的影響曲線的影響 rs = 5 m rs = 15 m rs = 30 m rsh = 10 9 rsh = 10 rs = 0.005 rsh = 10 rs = 0.2 rsh = 0.1 rs = 0.005 極端情況：燒穿極端情況：燒穿 短路電流低，開路電壓降低很大短路電流低，開路電壓降低很大 燒結不足燒結不足 短路電流低，開路電壓不變短路電流低，開路電壓不變 10 7. 溫度對電池性能的影響溫度對電池性能的影響 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 0 00.10.1 0.20.2 0

4、.30.3 0.40.4 0.50.5 0.60.6 0.70.7 電壓 （mv）電壓 （mv） 電流（a）電流（a） t = 278 k t = 298 k t = 318 k rs = 0.005 ， rsh = 10 11 1 銀漿的印刷銀漿的印刷 l在大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)中，可靠的銀次柵線的最小在大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)中，可靠的銀次柵線的最小 寬度需在寬度需在150微米左右；微米左右； l一般來說，對于可靠和可重復的印刷，柵線的寬一般來說，對于可靠和可重復的印刷，柵線的寬 度很難小于絲網(wǎng)線直徑的四倍；這主要是由生產(chǎn)環(huán)度很難小于絲網(wǎng)線直徑的四倍；這主要是由生產(chǎn)環(huán) 境中需要多次重復使用同時又必須提供

5、足夠強度的境中需要多次重復使用同時又必須提供足夠強度的 絲網(wǎng)的網(wǎng)線直徑所決定的。絲網(wǎng)的網(wǎng)線直徑所決定的。 12 l對于很細的柵線的印刷可以通過使用腐蝕有印對于很細的柵線的印刷可以通過使用腐蝕有印 刷線圖案的不銹鋼片來代替絲網(wǎng)，開口線條處留刷線圖案的不銹鋼片來代替絲網(wǎng)，開口線條處留 有橋架加固，但這類網(wǎng)板很昂貴因而在生產(chǎn)中很有橋架加固，但這類網(wǎng)板很昂貴因而在生產(chǎn)中很 少使用；少使用； l由于一方面要保證線寬盡可能地窄，而另一方由于一方面要保證線寬盡可能地窄，而另一方 面又要保證線條的橫截面達到一定的數(shù)值，因此面又要保證線條的橫截面達到一定的數(shù)值，因此 用于銀柵線印刷的絲網(wǎng)板的乳膠層的厚度非常關用

6、于銀柵線印刷的絲網(wǎng)板的乳膠層的厚度非常關 鍵；鍵； 13 l實驗證明，只有當柵線的高度達到實驗證明，只有當柵線的高度達到20微米左右微米左右 時才能實現(xiàn)。但要注意，經(jīng)過高溫燒結，時才能實現(xiàn)。但要注意，經(jīng)過高溫燒結，20微米微米 高的銀柵線會收縮到一半左右；另外，絲網(wǎng)印刷高的銀柵線會收縮到一半左右；另外，絲網(wǎng)印刷 后經(jīng)過高溫燒結的銀柵線的電導特性會比常規(guī)銀后經(jīng)過高溫燒結的銀柵線的電導特性會比常規(guī)銀 材料差材料差3倍左右；倍左右； l銀漿料與擴散有磷的硅的金屬接觸是太陽電銀漿料與擴散有磷的硅的金屬接觸是太陽電 池制作中的一個關鍵步驟并對電池的最終性能具池制作中的一個關鍵步驟并對電池的最終性能具 有

7、至關重要的影響有至關重要的影響。 14 2 鋁漿的印刷鋁漿的印刷 l利用絲網(wǎng)印刷到硅片背面的鋁漿的厚度控制是利用絲網(wǎng)印刷到硅片背面的鋁漿的厚度控制是 非常重要的。如果太薄，所有鋁漿均會在后續(xù)的非常重要的。如果太薄，所有鋁漿均會在后續(xù)的 燒結過程中（溫度高于燒結過程中（溫度高于577 c）與硅形成熔融區(qū)）與硅形成熔融區(qū) 域而被消耗，而該合金區(qū)域無論從橫向電導率還域而被消耗，而該合金區(qū)域無論從橫向電導率還 是從可焊性方面均不適合于作為背面金屬接觸。是從可焊性方面均不適合于作為背面金屬接觸。 l相反，如果太厚，一方面浪費漿料；同時還會相反，如果太厚，一方面浪費漿料；同時還會 導致其不能在進高溫區(qū)之前

8、充分干燥，或許更壞導致其不能在進高溫區(qū)之前充分干燥，或許更壞 的情形是不能將其中的所有有機物全部趕出從而的情形是不能將其中的所有有機物全部趕出從而 不能將整個鋁漿層轉變?yōu)榻饘黉X。不能將整個鋁漿層轉變?yōu)榻饘黉X。 15 l絲網(wǎng)版的設計對厚度控制非常重要。絲網(wǎng)密絲網(wǎng)版的設計對厚度控制非常重要。絲網(wǎng)密 度和網(wǎng)線直徑對漿料穿過絲網(wǎng)的難易程度有直度和網(wǎng)線直徑對漿料穿過絲網(wǎng)的難易程度有直 接影響。作為決定印刷圖案的模版是通過涂在接影響。作為決定印刷圖案的模版是通過涂在 網(wǎng)版上下兩面的乳膠層來實現(xiàn)的。單層乳膠的網(wǎng)版上下兩面的乳膠層來實現(xiàn)的。單層乳膠的 厚度可以從厚度可以從1微米到超過微米到超過30微米，更厚的

9、要求微米，更厚的要求 通常是利用多層乳膠制備的。因此，影響所印通常是利用多層乳膠制備的。因此，影響所印 鋁漿的厚度的因素包括：絲網(wǎng)密度、網(wǎng)線直徑、鋁漿的厚度的因素包括：絲網(wǎng)密度、網(wǎng)線直徑、 乳膠層厚度、印刷頭壓力、印刷速度以及漿料乳膠層厚度、印刷頭壓力、印刷速度以及漿料 的黏性。的黏性。 16 l網(wǎng)版上表面的乳膠層厚度不需要很厚，但下表面網(wǎng)版上表面的乳膠層厚度不需要很厚，但下表面 乳膠層需要與要印刷的漿料一樣厚。下表面乳膠層乳膠層需要與要印刷的漿料一樣厚。下表面乳膠層 可防止印刷過程中印刷頭將網(wǎng)線擠壓過度而太靠近可防止印刷過程中印刷頭將網(wǎng)線擠壓過度而太靠近 硅片表面。硅片表面。 l通常，鋁漿層

10、的厚度需要至少在通常，鋁漿層的厚度需要至少在20微米。如乳膠微米。如乳膠 層厚度太大，很難將漿料擠壓穿過網(wǎng)版而到達硅片層厚度太大，很難將漿料擠壓穿過網(wǎng)版而到達硅片 表面，除非漿料很稀或印刷頭壓力非常大，但這些表面，除非漿料很稀或印刷頭壓力非常大，但這些 極端情況一般不采用。極端情況一般不采用。 l印刷頭壓力要足夠大以將所期望的漿料數(shù)量擠過印刷頭壓力要足夠大以將所期望的漿料數(shù)量擠過 網(wǎng)版，但壓力太高會導致網(wǎng)版及印刷頭表面磨損。網(wǎng)版，但壓力太高會導致網(wǎng)版及印刷頭表面磨損。 17 l至于印刷速度太慢會影響產(chǎn)能，而太快又不能擠至于印刷速度太慢會影響產(chǎn)能，而太快又不能擠 壓足夠的漿料穿過網(wǎng)版。對于擠壓一

11、定量的漿料，壓足夠的漿料穿過網(wǎng)版。對于擠壓一定量的漿料， 通常是速度越快，所需的壓力越高。通常是速度越快，所需的壓力越高。 l漿料黏性太高，擠壓足夠的漿料穿過網(wǎng)版所需的漿料黏性太高，擠壓足夠的漿料穿過網(wǎng)版所需的 壓力就會很大；而黏性太低，因漿料流動性太大印壓力就會很大；而黏性太低，因漿料流動性太大印 刷出的線條難以保持所設計的截面。刷出的線條難以保持所設計的截面。 l在全面積鋁背場的印刷中，印刷頭壓力選擇尤其在全面積鋁背場的印刷中，印刷頭壓力選擇尤其 重要。過高的壓力會導致硅片中心區(qū)域印得太薄，重要。過高的壓力會導致硅片中心區(qū)域印得太薄， 因為在這種情況下，只是硅片的邊緣有乳膠層，硅因為在這種

12、情況下，只是硅片的邊緣有乳膠層，硅 片中心區(qū)域網(wǎng)版要距離硅片近得多；過低的壓力又片中心區(qū)域網(wǎng)版要距離硅片近得多；過低的壓力又 不能擠壓足夠的漿料穿過網(wǎng)版，因而印得太薄。不能擠壓足夠的漿料穿過網(wǎng)版，因而印得太薄。 18 銀柵線的燒穿銀柵線的燒穿 相比于鋁漿的相比于鋁漿的 燒結，銀漿的燒結燒結，銀漿的燒結 要重要得多；其對要重要得多；其對 電池片性能的影響電池片性能的影響 主要表現(xiàn)在串聯(lián)電主要表現(xiàn)在串聯(lián)電 阻，因而也表現(xiàn)在阻，因而也表現(xiàn)在 填充因子上。填充因子上。 19 l從尺度上講，磷擴散的深度遠小于從尺度上講，磷擴散的深度遠小于1微米，而微米，而 柵線至少是柵線至少是120微米寬。在燒結過程中

13、，銀會被微米寬。在燒結過程中，銀會被 驅入到摻磷的硅里，因而會減低銀硅合金區(qū)域下驅入到摻磷的硅里，因而會減低銀硅合金區(qū)域下 的擴磷硅層的橫向導電率。的擴磷硅層的橫向導電率。 l如果銀被驅趕得太深，因銀硅合金區(qū)域很高如果銀被驅趕得太深，因銀硅合金區(qū)域很高 的電阻率而使得其所在位置的的電阻率而使得其所在位置的pn結所收集到的結所收集到的 電子幾乎不能直接穿過該銀硅合金區(qū)域，這就使電子幾乎不能直接穿過該銀硅合金區(qū)域，這就使 得作為金屬電極的銀柵線對電子的收集只集中在得作為金屬電極的銀柵線對電子的收集只集中在 柵線的邊沿區(qū)域；而相比于銀柵線與硅的總接觸柵線的邊沿區(qū)域；而相比于銀柵線與硅的總接觸 面積來

14、說，邊沿區(qū)域的接觸面積只占大約面積來說，邊沿區(qū)域的接觸面積只占大約1%。 20 l由于銀具有較高的功函數(shù)，銀與硅的接觸時由于銀具有較高的功函數(shù)，銀與硅的接觸時 很難實現(xiàn)歐姆接觸。這個問題可以通過高濃度很難實現(xiàn)歐姆接觸。這個問題可以通過高濃度 的磷擴散以防止銀與的磷擴散以防止銀與n-型硅之間形成型硅之間形成schottky勢勢 壘從而實現(xiàn)歐姆接觸。壘從而實現(xiàn)歐姆接觸。 l然而，遺憾的是，最濃的磷擴散區(qū)域靠近硅然而，遺憾的是，最濃的磷擴散區(qū)域靠近硅 片的表面。因此，如果銀被驅趕得太深，一方片的表面。因此，如果銀被驅趕得太深，一方 面會使得高導電性的磷擴散區(qū)域被封閉；另一面會使得高導電性的磷擴散區(qū)域

15、被封閉；另一 方面還會使得銀與磷摻雜濃度較低的硅區(qū)域接方面還會使得銀與磷摻雜濃度較低的硅區(qū)域接 觸而形成觸而形成schottky勢壘從而接觸電阻很高。勢壘從而接觸電阻很高。 21 l因此，理想情況是在燒結中銀被驅趕到硅中的深因此，理想情況是在燒結中銀被驅趕到硅中的深 度盡可能地淺，但溫度要足夠高以實現(xiàn)從銀漿到銀度盡可能地淺，但溫度要足夠高以實現(xiàn)從銀漿到銀 金屬的轉變，而同時又使得銀能夠與硅充分地形成金屬的轉變，而同時又使得銀能夠與硅充分地形成 合金以獲得必要的機械附著強度和確保合金以獲得必要的機械附著強度和確保 schottky勢壘的去除；勢壘的去除； l溫度過高的燒結會將銀驅入到溫度過高的燒

16、結會將銀驅入到pn結區(qū)或結區(qū)或pn結區(qū)結區(qū) 以外的以外的p型區(qū)域。當擴散不均應時，這種現(xiàn)象要特型區(qū)域。當擴散不均應時，這種現(xiàn)象要特 別引起關注。由于銀本身的功函數(shù)較高，不會導致別引起關注。由于銀本身的功函數(shù)較高，不會導致 因穿過結區(qū)與因穿過結區(qū)與p型硅襯底形成歐姆接觸而短路。但型硅襯底形成歐姆接觸而短路。但 是，會因為銀漿料中的雜質擴散到結區(qū)耗盡層而使是，會因為銀漿料中的雜質擴散到結區(qū)耗盡層而使 載流子復合大為提高，從而降低其性能。載流子復合大為提高，從而降低其性能。 22 l總之，磷擴散工序有任何變化，就要重新優(yōu)總之，磷擴散工序有任何變化，就要重新優(yōu) 化銀燒結條件。化銀燒結條件。 l順便提到

17、，介電膜如氮化硅等的采用，使以順便提到，介電膜如氮化硅等的采用，使以 上要求更為保障。一方面，使得機械附著得到上要求更為保障。一方面，使得機械附著得到 保障；同時，保障；同時，“死層效應死層效應”降低。當然，介電降低。當然，介電 膜的厚度均勻性和成份均勻性要控制好。膜的厚度均勻性和成份均勻性要控制好。 23 銀柵線的電阻檢測銀柵線的電阻檢測 l經(jīng)過高溫燒結后，可以通過測量沿單根柵線的電壓經(jīng)過高溫燒結后，可以通過測量沿單根柵線的電壓 降來檢驗由于銀柵線的電阻造成的損失。方法是，將降來檢驗由于銀柵線的電阻造成的損失。方法是，將 電池放置在模擬太陽光下，使電池兩極處于短路狀態(tài)電池放置在模擬太陽光下，

18、使電池兩極處于短路狀態(tài) 以確保有最大電流通過柵線，利用萬用電表測量主柵以確保有最大電流通過柵線，利用萬用電表測量主柵 線與各次柵線靠電池邊緣之間的電壓降。這段距離通線與各次柵線靠電池邊緣之間的電壓降。這段距離通 常為常為3厘米左右，對于銀柵線質量比較好的情況，所測厘米左右，對于銀柵線質量比較好的情況，所測 得的電壓降可以低于得的電壓降可以低于20mv；而對于銀柵線質量比較差；而對于銀柵線質量比較差 的情況，所測得的電壓降可以高達的情況，所測得的電壓降可以高達100mv。 l比起正常的情況來說，沿柵線較高的電阻損失會使比起正常的情況來說，沿柵線較高的電阻損失會使 其最大工作點電壓從其最大工作點電

19、壓從500mv降到降到400-450mv，填充因子，填充因子 下降下降10-20%。 24 3 背面鋁漿料的干燥背面鋁漿料的干燥 l烘干過程的目的是使?jié){料中的溶劑和稀釋劑烘干過程的目的是使?jié){料中的溶劑和稀釋劑 得到去除。在高溫燒結過程中，任何殘留的溶得到去除。在高溫燒結過程中，任何殘留的溶 劑和稀釋劑會導致漿料往外迸發(fā)形成鼓包。劑和稀釋劑會導致漿料往外迸發(fā)形成鼓包。 l另一方面，一定厚度的背面氧化鋁層是必需另一方面，一定厚度的背面氧化鋁層是必需 的，以使熔化的鋁和鋁的，以使熔化的鋁和鋁/硅保持在其位置上；硅保持在其位置上； 可見，含氧氣氛是必要的?？梢?，含氧氣氛是必要的。 l鋁表面氧化不充分會

20、導致熔化的鋁和硅穿過鋁表面氧化不充分會導致熔化的鋁和硅穿過 氧化鋁層而在電池背面形成鋁珠。氧化鋁層而在電池背面形成鋁珠。 25 l干燥后，在燒結過程中印刷漿料里的鋁與硅形成干燥后，在燒結過程中印刷漿料里的鋁與硅形成 硅硅/鋁合金，并有一部分鋁粉顆粒熔化而在硅片背鋁合金，并有一部分鋁粉顆粒熔化而在硅片背 面形成一層金屬鋁。面形成一層金屬鋁。 l燒結過程不能太短以保證硅燒結過程不能太短以保證硅/鋁合金的形成，也鋁合金的形成，也 不能太長而消耗掉所有的鋁。不能太長而消耗掉所有的鋁。 l鋁在硅中是作為鋁在硅中是作為p型摻雜的，硅片背表面摻鋁形型摻雜的，硅片背表面摻鋁形 成所謂的鋁背場，可以減少金屬與硅

21、交界處的少子成所謂的鋁背場，可以減少金屬與硅交界處的少子 復合（降低暗飽和電流），從而提高開路電壓和增復合（降低暗飽和電流），從而提高開路電壓和增 加短路電流，特別是改善對紅外光線的響應。加短路電流，特別是改善對紅外光線的響應。 26 l經(jīng)過高溫燒結后，將電池放置在模擬太陽光經(jīng)過高溫燒結后，將電池放置在模擬太陽光 下，利用萬用電表依此測量背面與正面各對應下，利用萬用電表依此測量背面與正面各對應 位置之間的電壓。正常情況下，除靠近邊緣區(qū)位置之間的電壓。正常情況下，除靠近邊緣區(qū) 域電壓稍微低一些以外，其它各點電壓應比較域電壓稍微低一些以外，其它各點電壓應比較 均勻。但是，如果某些區(qū)域點的電壓比其周

22、圍均勻。但是，如果某些區(qū)域點的電壓比其周圍 區(qū)域的電壓低得太多，可以斷定該區(qū)域存在鋁區(qū)域的電壓低得太多，可以斷定該區(qū)域存在鋁 等金屬污染。等金屬污染。 4 燒結后正面結可能鋁污染的檢測燒結后正面結可能鋁污染的檢測 27 硅片邊緣等離子刻蝕過程及控制硅片邊緣等離子刻蝕過程及控制 l由于在擴散過程中，即使采用硅片的背對背由于在擴散過程中，即使采用硅片的背對背 擴散，硅片的所有表面（包括正反面和邊緣）擴散，硅片的所有表面（包括正反面和邊緣） 都將不可避免地擴散上磷。都將不可避免地擴散上磷。pnpn結的正面所收集結的正面所收集 到的光生電子會沿著邊緣擴散有磷的區(qū)域流到到的光生電子會沿著邊緣擴散有磷的區(qū)

23、域流到 pnpn結的背面，而造成短路，該短路通道等效于結的背面，而造成短路，該短路通道等效于 降低并聯(lián)電阻。因此要制得性能好的太陽電池，降低并聯(lián)電阻。因此要制得性能好的太陽電池， 需要將該短路通道去除需要將該短路通道去除。 28 redgershil id rs reff = rshredge/(rsh + redge) 29 l通常采用等離子體刻蝕法將硅片邊緣擴散有通常采用等離子體刻蝕法將硅片邊緣擴散有 磷的區(qū)域去除。方法是將一定數(shù)量的硅片整齊磷的區(qū)域去除。方法是將一定數(shù)量的硅片整齊 地疊放在一起，并將上下最兩端的硅片加以保地疊放在一起，并將上下最兩端的硅片加以保 護，然后將這些疊放在一起的

24、硅片置于刻蝕腔護，然后將這些疊放在一起的硅片置于刻蝕腔 內(nèi)。經(jīng)抽真空并引入適當?shù)墓ぷ鳉怏w后，施加內(nèi)。經(jīng)抽真空并引入適當?shù)墓ぷ鳉怏w后，施加 一定的射頻能量，即可在疊放在一起的硅片周一定的射頻能量，即可在疊放在一起的硅片周 圍產(chǎn)生等離子體。射頻波能量被反應氣體吸收圍產(chǎn)生等離子體。射頻波能量被反應氣體吸收 后將氣體分子離化而產(chǎn)生有活性的離子或自由后將氣體分子離化而產(chǎn)生有活性的離子或自由 基，這些離子或自由基通過與硅片邊緣的硅原基，這些離子或自由基通過與硅片邊緣的硅原 子的不斷反應而將硅原子帶走，即實現(xiàn)子的不斷反應而將硅原子帶走，即實現(xiàn)刻蝕刻蝕。 30 l在等離子體刻蝕工藝中，關鍵的工藝參量是在等離子

25、體刻蝕工藝中，關鍵的工藝參量是 射頻功率和刻蝕時間。如功率太高，等離子體射頻功率和刻蝕時間。如功率太高，等離子體 中離子的能量較高而會對硅片邊緣造成較大的中離子的能量較高而會對硅片邊緣造成較大的 轟擊損傷，導致邊緣區(qū)域的電性能變差從而使轟擊損傷，導致邊緣區(qū)域的電性能變差從而使 電池的性能下降。因此，人們通常傾向于采用電池的性能下降。因此，人們通常傾向于采用 功率相對較低而時間相對較長的刻蝕工藝。當功率相對較低而時間相對較長的刻蝕工藝。當 然，另一方面，等離子體刻蝕過程中，載能離然，另一方面，等離子體刻蝕過程中，載能離 子也會對硅片邊緣附近的正反表面區(qū)域造成影子也會對硅片邊緣附近的正反表面區(qū)域造

26、成影 響?？涛g過程越長，這種影響越嚴重。響?？涛g過程越長，這種影響越嚴重。 31 l因此，在生產(chǎn)過程中，等離子體刻蝕的功率因此，在生產(chǎn)過程中，等離子體刻蝕的功率 大小和刻蝕時間長短的選取是一種折衷考慮。大小和刻蝕時間長短的選取是一種折衷考慮。 較高能量的離子轟擊對邊緣區(qū)域造成的損傷會較高能量的離子轟擊對邊緣區(qū)域造成的損傷會 對邊緣區(qū)域所收集到的載流子有一定程度的減對邊緣區(qū)域所收集到的載流子有一定程度的減 少，因而會導致短路電流稍微降低。其最大后少，因而會導致短路電流稍微降低。其最大后 果是會使器件的理想因子果是會使器件的理想因子“n”n”增加，因為在結增加，因為在結 區(qū)（耗盡區(qū)）造成的損傷會使

27、得結區(qū)復合增加，區(qū)（耗盡區(qū)）造成的損傷會使得結區(qū)復合增加， 從而表現(xiàn)在理想因子的增加。從而表現(xiàn)在理想因子的增加。 32 l對于較低的等離子功率，需要較長的刻蝕時對于較低的等離子功率，需要較長的刻蝕時 間。如果刻蝕不足，電池的并聯(lián)電阻會下降，間。如果刻蝕不足，電池的并聯(lián)電阻會下降， 對這種情況需要增加功率或延長刻蝕時間。如對這種情況需要增加功率或延長刻蝕時間。如 果刻蝕時間長到足以對電池片的正反面造成損果刻蝕時間長到足以對電池片的正反面造成損 傷，由于這不可避免地會造成損傷延伸到正面?zhèn)捎谶@不可避免地會造成損傷延伸到正面 結區(qū)，因而也會使理想因子結區(qū)，因而也會使理想因子“n”n”增加。如果刻增

28、加。如果刻 蝕時間過長，會因損傷區(qū)域的高復合而使得開蝕時間過長，會因損傷區(qū)域的高復合而使得開 路電壓和短路電流降低。路電壓和短路電流降低。 33 l等離子功率太低會使等離子體不穩(wěn)定和分布等離子功率太低會使等離子體不穩(wěn)定和分布 不均勻，從而造成某些區(qū)域刻蝕過度而某些區(qū)不均勻，從而造成某些區(qū)域刻蝕過度而某些區(qū) 域刻蝕不足，導致并聯(lián)電阻下降。開路電壓的域刻蝕不足，導致并聯(lián)電阻下降。開路電壓的 分布測量是檢驗該問題的有效方法，如邊緣刻分布測量是檢驗該問題的有效方法，如邊緣刻 蝕不足，則接近邊緣區(qū)域時，開路電壓會降低蝕不足，則接近邊緣區(qū)域時，開路電壓會降低 很大（甚至低到很大（甚至低到200200mvm

29、v）；）；而正常情況下，該下而正常情況下，該下 降應比較小。降應比較小。 34 鈍化減反膜的作用和要求鈍化減反膜的作用和要求 l表面平整的硅片在很寬的波長范圍（表面平整的硅片在很寬的波長范圍（400400 10501050nmnm）內(nèi)對入射光的反射均高于內(nèi)對入射光的反射均高于30%30%。該反射。該反射 可以通過表面絨面來降低。但是，一方面，金可以通過表面絨面來降低。但是，一方面，金 字塔絨面只能在特定取向（接近字塔絨面只能在特定取向（接近100100晶向）的硅晶向）的硅 片上實現(xiàn)，減反的效果只能低到接近片上實現(xiàn)，減反的效果只能低到接近10%10%；另一；另一 方面，對于不適合于絨面制備的硅片

30、、因其它方面，對于不適合于絨面制備的硅片、因其它 考慮要求平表面硅片的電池或為了進一步降低考慮要求平表面硅片的電池或為了進一步降低 反射，需要在硅片表面制備一層或多層介質膜。反射，需要在硅片表面制備一層或多層介質膜。 35 l介質膜的種類及制備方法有多種，比如真空介質膜的種類及制備方法有多種，比如真空 加熱沉積、化學氣相沉積、絲網(wǎng)印刷、濺射、加熱沉積、化學氣相沉積、絲網(wǎng)印刷、濺射、 電子束蒸發(fā)、離心甩膠甚至噴鍍等等?？紤]到電子束蒸發(fā)、離心甩膠甚至噴鍍等等?？紤]到 介質膜的質量及生產(chǎn)成本，最常用的減反介質介質膜的質量及生產(chǎn)成本，最常用的減反介質 膜是氮化硅和二氧化鈦，前者主要采用化學氣膜是氮化硅

31、和二氧化鈦，前者主要采用化學氣 相沉積，而后者主要采用噴鍍、化學氣相沉積相沉積，而后者主要采用噴鍍、化學氣相沉積 和絲網(wǎng)印刷。和絲網(wǎng)印刷。 36 l太陽電池制作中對于介質膜的要求是：太陽電池制作中對于介質膜的要求是：折射率為折射率為 1.91.92.12.1。我們注意到，若選擇適當?shù)慕橘|層厚度。我們注意到，若選擇適當?shù)慕橘|層厚度 和折射率可以將某一特定波長的入射光反射降低到和折射率可以將某一特定波長的入射光反射降低到 零。然而，太陽光的光譜范圍包含許多各種不同的零。然而，太陽光的光譜范圍包含許多各種不同的 波長，零反射條件的選擇只能針對某一波長，其它波長，零反射條件的選擇只能針對某一波長，其它

32、 波長的光的反射會隨與此特定波長的偏離的增大而波長的光的反射會隨與此特定波長的偏離的增大而 增加。因此，增加。因此，減反介質層的設計要根據(jù)太陽光波長減反介質層的設計要根據(jù)太陽光波長 的分布特征和硅材料的吸收特點而作總體考慮。基的分布特征和硅材料的吸收特點而作總體考慮?；?于這些考慮，對于于這些考慮，對于折射率為折射率為1.91.92.12.1的介質層，的介質層，厚厚 度為度為8080nmnm左右。這也是為什么生產(chǎn)出來的太陽電池左右。這也是為什么生產(chǎn)出來的太陽電池 看起來是藍色的，因為較短波長的光比較長波長的看起來是藍色的，因為較短波長的光比較長波長的 光的反射要多。光的反射要多。 37 l當然

33、，在實驗室一般可以采用多層減反膜以使入當然，在實驗室一般可以采用多層減反膜以使入 射太陽光中多個波長光的反射均降為零，在這種情射太陽光中多個波長光的反射均降為零，在這種情 況下，太陽電池看起來是黑色或深綠色的。通常在況下，太陽電池看起來是黑色或深綠色的。通常在 大規(guī)模生產(chǎn)中，由于成本的考慮，只采用一層減反大規(guī)模生產(chǎn)中，由于成本的考慮，只采用一層減反 膜。膜。 l原則上，減反介質膜可以在生產(chǎn)過程中的不同階原則上，減反介質膜可以在生產(chǎn)過程中的不同階 段制備。以前，人們?yōu)榱吮苊庖驗橹苽涞臏p反膜需段制備。以前，人們?yōu)榱吮苊庖驗橹苽涞臏p反膜需 要耐高溫以及減小由此導致的污染，通常將減反介要耐高溫以及減小

34、由此導致的污染，通常將減反介 質膜的制備安排在生產(chǎn)過程中的最后一步。然而，質膜的制備安排在生產(chǎn)過程中的最后一步。然而， 這種安排的問題是需要將金屬柵線上用于焊接區(qū)域這種安排的問題是需要將金屬柵線上用于焊接區(qū)域 的減反介質膜去除以便封裝過程中的焊接。的減反介質膜去除以便封裝過程中的焊接。 38 l近年來，由于所選擇的減反介質膜材料的耐高近年來，由于所選擇的減反介質膜材料的耐高 溫和無污染特性，以及由于可以經(jīng)過燒結穿透介溫和無污染特性，以及由于可以經(jīng)過燒結穿透介 質膜實現(xiàn)歐姆接觸的絲網(wǎng)印刷金屬漿料的開發(fā)，質膜實現(xiàn)歐姆接觸的絲網(wǎng)印刷金屬漿料的開發(fā)， 減反介質膜材料的制備已被安排在生產(chǎn)過程的中減反介質

35、膜材料的制備已被安排在生產(chǎn)過程的中 間環(huán)節(jié)。間環(huán)節(jié)。 l新型絲網(wǎng)印刷金屬漿料和與之相適應的可以通新型絲網(wǎng)印刷金屬漿料和與之相適應的可以通 過燒結穿透實現(xiàn)歐姆接觸的減反介質膜沉積技術過燒結穿透實現(xiàn)歐姆接觸的減反介質膜沉積技術 的開發(fā)是過去的開發(fā)是過去2020多年來絲網(wǎng)印刷太陽電池技術中多年來絲網(wǎng)印刷太陽電池技術中 最重要的進展。其關鍵點是通過燒結穿透實現(xiàn)與最重要的進展。其關鍵點是通過燒結穿透實現(xiàn)與 n n型擴散區(qū)的歐姆接觸而同時又不會損壞附近的型擴散區(qū)的歐姆接觸而同時又不會損壞附近的 結區(qū)。結區(qū)。 39 l當絲網(wǎng)印刷在當絲網(wǎng)印刷在3030多年以前被用于太陽電池的生產(chǎn)多年以前被用于太陽電池的生產(chǎn)

36、時，為了實現(xiàn)良好的歐姆接觸而又要保證在后續(xù)的時，為了實現(xiàn)良好的歐姆接觸而又要保證在后續(xù)的 燒結過程中金屬不會穿透到結區(qū)，磷擴散得比較濃燒結過程中金屬不會穿透到結區(qū)，磷擴散得比較濃 而結又比較深。因此，過去幾十年以來，絲網(wǎng)印刷而結又比較深。因此，過去幾十年以來，絲網(wǎng)印刷 太陽電池均采用濃度較高結比較深的擴散條件。而太陽電池均采用濃度較高結比較深的擴散條件。而 在絲網(wǎng)印刷之前進行減反膜沉積的新型工藝的采用在絲網(wǎng)印刷之前進行減反膜沉積的新型工藝的采用 可以使后續(xù)的燒結過程中金屬在硅片里的穿透做到可以使后續(xù)的燒結過程中金屬在硅片里的穿透做到 盡可能地小。這有兩方面的好處：可以采用較淺的盡可能地小。這有

37、兩方面的好處：可以采用較淺的 擴散結以及使燒結后硅和金屬的接觸面靠近硅片表擴散結以及使燒結后硅和金屬的接觸面靠近硅片表 面。對于金屬穿透比較小的情況，因越靠近硅片表面。對于金屬穿透比較小的情況，因越靠近硅片表 面，磷擴散濃度越高，串聯(lián)電阻就越低。而對于結面，磷擴散濃度越高，串聯(lián)電阻就越低。而對于結 比較淺的情況，在發(fā)射區(qū)因光的吸收產(chǎn)生的電子空比較淺的情況，在發(fā)射區(qū)因光的吸收產(chǎn)生的電子空 穴對的收集幾率相對較大。穴對的收集幾率相對較大。 40 擴散工藝及控制要點擴散工藝及控制要點 l由于硅太陽電池實際生產(chǎn)中均采用由于硅太陽電池實際生產(chǎn)中均采用p型型 硅片，因此需要形成硅片，因此需要形成n型層才能

38、得到型層才能得到pn結，結， 這通常是通過在高溫條件下利用磷源擴散這通常是通過在高溫條件下利用磷源擴散 來實現(xiàn)的。這種擴散工藝包括兩個過程：來實現(xiàn)的。這種擴散工藝包括兩個過程： 首先是硅片表面含磷薄膜層的沉積，然后首先是硅片表面含磷薄膜層的沉積，然后 是含磷薄膜層中的磷在高溫條件下往是含磷薄膜層中的磷在高溫條件下往p型型 硅片里的擴散。硅片里的擴散。 41 l在高溫擴散爐里，汽相的在高溫擴散爐里，汽相的pocl3（phosphorus oxychloride）或）或pbr3（phosphorus tribromide）首）首 先在硅表面形成先在硅表面形成p2o5（phosphorus pent

39、oxide）；）； 然后，其中的磷在高溫作用下往硅片里擴散。然后，其中的磷在高溫作用下往硅片里擴散。 l擴散過程結束后，通常利用擴散過程結束后，通常利用“四探針法四探針法”對其方對其方 塊電阻進行測量以確定擴散到硅片里的磷的總量。塊電阻進行測量以確定擴散到硅片里的磷的總量。 對于絲網(wǎng)印刷太陽電池來說，方塊電阻一般控制在對于絲網(wǎng)印刷太陽電池來說，方塊電阻一般控制在 40-50 /。 l發(fā)射結擴散通常被認為是太陽電池制作的最關鍵發(fā)射結擴散通常被認為是太陽電池制作的最關鍵 的工藝步驟。擴散太濃，會導致短路電流降低（特的工藝步驟。擴散太濃，會導致短路電流降低（特 別是短波長光譜響應很差，當擴散結過深時

40、，該效別是短波長光譜響應很差，當擴散結過深時，該效 應還會加?。?；擴散不足，會導致橫向傳輸電阻過應還會加?。?；擴散不足，會導致橫向傳輸電阻過 大，同樣還會引起金屬化時硅材料與絲網(wǎng)印刷電結大，同樣還會引起金屬化時硅材料與絲網(wǎng)印刷電結 之間的歐姆接觸效果。之間的歐姆接觸效果。 42 l導致少數(shù)載流子壽命降低的原因還包括擴導致少數(shù)載流子壽命降低的原因還包括擴 散源的純度、擴散爐的清潔程度、進爐之前散源的純度、擴散爐的清潔程度、進爐之前 硅片的清潔程度甚至在熱擴散過程中硅片的硅片的清潔程度甚至在熱擴散過程中硅片的 應力等。應力等。 l擴散結的質量同樣依賴于擴擴散結的質量同樣依賴于擴散工藝散工藝參數(shù)，參

41、數(shù)， 如擴散的最高溫度、處于最高溫度的時間、如擴散的最高溫度、處于最高溫度的時間、 升降溫的快慢（直接影響硅片上的溫度梯度升降溫的快慢（直接影響硅片上的溫度梯度 所導致的應力和缺陷）。當然，大量的研究所導致的應力和缺陷）。當然，大量的研究 表明，對于具有表明，對于具有600mv左右開路電壓的絲網(wǎng)左右開路電壓的絲網(wǎng) 印刷太陽電池，這種應力不會造成負面影響，印刷太陽電池，這種應力不會造成負面影響， 實際上有利于多晶情況時的吸雜過程。實際上有利于多晶情況時的吸雜過程。 43 l發(fā)射結擴散的質量對太陽電池電學性能的影響發(fā)射結擴散的質量對太陽電池電學性能的影響 反映在串聯(lián)電阻從而在填充因子上：（反映在串

42、聯(lián)電阻從而在填充因子上：（1）光生）光生 載流子在擴散形成的載流子在擴散形成的n型發(fā)射區(qū)是多數(shù)載流子，型發(fā)射區(qū)是多數(shù)載流子， 在這些電子被金屬電極收集之前需要經(jīng)過橫向傳在這些電子被金屬電極收集之前需要經(jīng)過橫向傳 輸，傳輸過程中的損失依賴于輸，傳輸過程中的損失依賴于n型發(fā)射區(qū)的橫型發(fā)射區(qū)的橫 向電阻；（向電阻；（2）正面絲網(wǎng)印刷金屬電極與）正面絲網(wǎng)印刷金屬電極與n型型 發(fā)射區(qū)的電接觸，為了避免形成發(fā)射區(qū)的電接觸，為了避免形成schottky勢壘或勢壘或 其它接觸電阻效應而得到良好的歐姆接觸，要求其它接觸電阻效應而得到良好的歐姆接觸，要求 n型發(fā)射區(qū)的摻雜濃度要高。型發(fā)射區(qū)的摻雜濃度要高。 l擴散

43、結的深度同樣也很關鍵，因為燒結后金屬擴散結的深度同樣也很關鍵，因為燒結后金屬 電極要滿足一定的機械強度，如果結太淺，燒結電極要滿足一定的機械強度，如果結太淺，燒結 后金屬會接近甚至到達結的位置，會導致結的短后金屬會接近甚至到達結的位置，會導致結的短 路。路。 44 l太陽光譜中，不同波長的光有不同的穿透太陽光譜中，不同波長的光有不同的穿透 深度，也就是說不同波長的光在硅材料里的不深度，也就是說不同波長的光在硅材料里的不 同深度被吸收。波長越短的光，越在靠近表面同深度被吸收。波長越短的光，越在靠近表面 的區(qū)域被吸收。在的區(qū)域被吸收。在n型區(qū)空穴是少數(shù)載流子，型區(qū)空穴是少數(shù)載流子， 在在p型區(qū)電子

44、是少數(shù)載流子，每個光子在吸型區(qū)電子是少數(shù)載流子，每個光子在吸 收處產(chǎn)生一對電子空穴對，由于收處產(chǎn)生一對電子空穴對，由于p-n結內(nèi)建結內(nèi)建 電場的作用，電場的作用，n型區(qū)的空穴和型區(qū)的空穴和p型區(qū)的電型區(qū)的電 子分別擴散到子分別擴散到pn結附近然后被分離到另一側結附近然后被分離到另一側 成為多數(shù)載流子。成為多數(shù)載流子。 45 l因光子被吸收后所產(chǎn)生的電子和空穴（光生載因光子被吸收后所產(chǎn)生的電子和空穴（光生載 流子）需要擴散一定的距離才能到達流子）需要擴散一定的距離才能到達pn結附近，結附近， 在這一擴散過程中，有些載流子可能會因為復合在這一擴散過程中，有些載流子可能會因為復合 而消失從而導致短路

45、電流的降低。通常，利用少而消失從而導致短路電流的降低。通常，利用少 數(shù)載流子壽命來對此復合損失加以描述。由于硅數(shù)載流子壽命來對此復合損失加以描述。由于硅 材料對短波長的光（紫外光和藍光）的吸收主要材料對短波長的光（紫外光和藍光）的吸收主要 發(fā)生在表面附加區(qū)域，因此，考慮擴散結的要求發(fā)生在表面附加區(qū)域，因此，考慮擴散結的要求 時（擴散濃度和結深），僅需要對短波長的光加時（擴散濃度和結深），僅需要對短波長的光加 以特別關注。以特別關注。 46 l要求一定的擴散濃度以確保因載流子橫向傳輸要求一定的擴散濃度以確保因載流子橫向傳輸 所經(jīng)過的電阻造成的損失較小。由于濃摻雜會極所經(jīng)過的電阻造成的損失較小。由

46、于濃摻雜會極 大地降低少數(shù)載流子的壽命，而結太深又會增加大地降低少數(shù)載流子的壽命，而結太深又會增加 少數(shù)載流子在擴散到少數(shù)載流子在擴散到pn結過程中的復合損失。結過程中的復合損失。 當橫向薄層電阻低于當橫向薄層電阻低于100 /時，太陽電池表面時，太陽電池表面 會不可避免地存在一個區(qū)域，在該區(qū)域中由于光會不可避免地存在一個區(qū)域，在該區(qū)域中由于光 被吸收所產(chǎn)生的載流子會因為壽命太短而在擴散被吸收所產(chǎn)生的載流子會因為壽命太短而在擴散 到到pn結之前就被復合，從而對電池效率沒有貢結之前就被復合，從而對電池效率沒有貢 獻，該特殊區(qū)域被稱為獻，該特殊區(qū)域被稱為“死層死層”。 47 l而實際上，絲網(wǎng)印刷太

47、陽電池的橫向薄層電阻而實際上，絲網(wǎng)印刷太陽電池的橫向薄層電阻 通常需要在通常需要在40-50 /，“死層死層”效應更嚴重。效應更嚴重。 不僅紫外光，即使太陽光譜中最高密度的綠光的不僅紫外光，即使太陽光譜中最高密度的綠光的 貢獻也會受影響。對于綠光，有大約貢獻也會受影響。對于綠光，有大約10%的強度的強度 會在會在“死層死層”被吸收而失去貢獻。相比而言，波被吸收而失去貢獻。相比而言，波 長較長的紅光和紅外光因主要在體內(nèi)被吸收，所長較長的紅光和紅外光因主要在體內(nèi)被吸收，所 產(chǎn)生的光生載流子被收集的幾率幾乎不受擴散結產(chǎn)生的光生載流子被收集的幾率幾乎不受擴散結 的影響。的影響。 l需要指出的是，即使將

48、薄層電阻升高到需要指出的是，即使將薄層電阻升高到 100 /，由于濃擴散導致的，由于濃擴散導致的“死層死層”效應減小，效應減小， 但表面的復合仍然很嚴重，需要進行表面鈍化。但表面的復合仍然很嚴重，需要進行表面鈍化。 因此，要制備高效太陽電池，需要同時滿足淡摻因此，要制備高效太陽電池，需要同時滿足淡摻 雜和表面鈍化兩個條件。雜和表面鈍化兩個條件。 48 l太陽電池的開路電壓與器件內(nèi)部的復合息息相太陽電池的開路電壓與器件內(nèi)部的復合息息相 關。復合越小，開路電壓越高。同樣，復合情況關。復合越小，開路電壓越高。同樣，復合情況 也影響著飽和暗電流。由于也影響著飽和暗電流。由于“死層死層”里的復合速里的復

49、合速 率非常高，在表面和率非常高，在表面和“死層死層”里所產(chǎn)生的光生載里所產(chǎn)生的光生載 流子對短路電流和復合電流均沒有貢獻，因而對流子對短路電流和復合電流均沒有貢獻，因而對 飽和暗電流也沒有貢獻。飽和暗電流也沒有貢獻。 l由于絲網(wǎng)印刷太陽電池的表面擴散濃度較高，由于絲網(wǎng)印刷太陽電池的表面擴散濃度較高， “死層死層”效應較嚴重，硅片本身的質量和背表面效應較嚴重，硅片本身的質量和背表面 復合對其開路電壓的影響更嚴重。復合對其開路電壓的影響更嚴重。 49 切割損傷層腐蝕和制絨要求及有關考慮切割損傷層腐蝕和制絨要求及有關考慮 1 切割損傷層腐蝕 l線切割損傷可達線切割損傷可達10 20m l濃濃nao

50、h(通常為通常為30% w/v)在約在約80c時對硅片的時對硅片的 腐蝕速度大約為腐蝕速度大約為2m/min。 l每次腐蝕后需適量補充。每次腐蝕后需適量補充。 l需為需為naoh 煙霧和反應所產(chǎn)生的氫氣提供較好的煙霧和反應所產(chǎn)生的氫氣提供較好的 排風。排風。 l對于對于naoh濃度高于濃度高于20%w/v的情況，腐蝕速度的情況，腐蝕速度 主要取決于溶液的溫度，而與實際濃度關系很小。主要取決于溶液的溫度，而與實際濃度關系很小。 50 l所積累的硅酸鈉是影響腐蝕速度的另一個因素，所積累的硅酸鈉是影響腐蝕速度的另一個因素， 隨著硅酸鈉濃度的增加，溶液的粘性會增加，因而隨著硅酸鈉濃度的增加，溶液的粘性

51、會增加，因而 會妨礙反應所產(chǎn)生的氫的釋放。這會反過來降低硅會妨礙反應所產(chǎn)生的氫的釋放。這會反過來降低硅 片表面片表面naoh的腐蝕效率，即降低腐蝕速度。最終，的腐蝕效率，即降低腐蝕速度。最終， 硅酸鈉的濃度會增加到足夠高，使所產(chǎn)生的氫都限硅酸鈉的濃度會增加到足夠高，使所產(chǎn)生的氫都限 定在硅片的表面，定在硅片的表面， 以致硅片盒漂浮起來。以致硅片盒漂浮起來。 l所產(chǎn)生的硅酸鈉要保留一定的時間所產(chǎn)生的硅酸鈉要保留一定的時間(數(shù)周甚至數(shù)數(shù)周甚至數(shù) 月月)，因為在溶液中保留適量的硅酸鈉可以抑制，因為在溶液中保留適量的硅酸鈉可以抑制 naoh對硅片表面的拋光作用。對硅片表面的拋光作用。 l有些制造商刻意

52、利用有很高硅酸鈉含量的有些制造商刻意利用有很高硅酸鈉含量的naoh 腐蝕液，將腐蝕速度降低到約腐蝕液，將腐蝕速度降低到約1m/min以避免形成以避免形成 很平的拋光表面。在這種情況下，硅片表面表現(xiàn)得很平的拋光表面。在這種情況下，硅片表面表現(xiàn)得 很粗糙。有制造商認為，這種表面對于后續(xù)的金字很粗糙。有制造商認為，這種表面對于后續(xù)的金字 塔成核生長更有利。塔成核生長更有利。 51 l腐蝕過度會使得硅片太薄從而降低生產(chǎn)成品率。腐蝕過度會使得硅片太薄從而降低生產(chǎn)成品率。 但腐蝕不足會導致三個可能的問題但腐蝕不足會導致三個可能的問題:殘余缺陷，殘殘余缺陷，殘 余缺陷在后續(xù)高溫過程中往材料深處進一步擴展，余

53、缺陷在后續(xù)高溫過程中往材料深處進一步擴展， 切割過程中導致的雜質未能完全去除。切割過程中導致的雜質未能完全去除。 l硅酸鈉的熱導性能很差。通常，當硅酸鈉超過硅酸鈉的熱導性能很差。通常，當硅酸鈉超過 一定量時，腐蝕過程中放出的熱量會超過從溶液一定量時，腐蝕過程中放出的熱量會超過從溶液 表面和容器側面所散發(fā)的熱量，使得整個溶液的表面和容器側面所散發(fā)的熱量，使得整個溶液的 溫度持續(xù)升高。在這種情況下，需要去除一部分溫度持續(xù)升高。在這種情況下，需要去除一部分 硅酸鈉。一般是去除一半左右以保持足夠的硅酸硅酸鈉。一般是去除一半左右以保持足夠的硅酸 鈉含量從而得到所需的硅片表面拋光。鈉含量從而得到所需的硅片

54、表面拋光。 52 l一旦硅酸鈉的濃度超過一定的量，溶液需保持一旦硅酸鈉的濃度超過一定的量，溶液需保持 在室溫以上，以防固化而造成的不便。在室溫以上，以防固化而造成的不便。 硅酸鈉的硅酸鈉的 熱導很差，融化過程非常慢。用電加熱熔化時要熱導很差，融化過程非常慢。用電加熱熔化時要 特別小心以免過多的熱量積累會使電加熱元件燒特別小心以免過多的熱量積累會使電加熱元件燒 壞。要將加熱功率控制得很小。通常設置在壞。要將加熱功率控制得很小。通常設置在1-2天天 的熔化過程。的熔化過程。 l高濃度的高濃度的naoh溶液的比重比水要大得多。為溶液的比重比水要大得多。為 了防止?jié)舛忍荻仍斐傻臏囟群透g不均勻性，當了

55、防止?jié)舛忍荻仍斐傻臏囟群透g不均勻性，當 從高濃度的從高濃度的naoh溶液配置溶液配置30%w/v溶液時，要溶液時，要 充分攪動以確?；旌暇鶆?。充分攪動以確保混合均勻。 l腐蝕完成以后，硅片要盡快地轉移到?jīng)_洗槽或腐蝕完成以后，硅片要盡快地轉移到?jīng)_洗槽或 絨面腐蝕槽。如果超過絨面腐蝕槽。如果超過15秒，硅酸鈉就會固化在秒，硅酸鈉就會固化在 硅片表面而影響后面的絨面腐蝕等。硅片表面而影響后面的絨面腐蝕等。 53 l絨面腐蝕是利用各向異性腐蝕，即硅片的不同晶絨面腐蝕是利用各向異性腐蝕，即硅片的不同晶 面具有不同的腐蝕速度。對于硅材料來說，高原子面具有不同的腐蝕速度。對于硅材料來說，高原子 排列密度的

56、排列密度的面要比其它晶面腐蝕的慢。因此，面要比其它晶面腐蝕的慢。因此， 對于晶向為對于晶向為(100)的硅片，腐蝕以后，暴露出的四個的硅片，腐蝕以后，暴露出的四個 面就會形成一個正金字塔。在硅片的整個表面面就會形成一個正金字塔。在硅片的整個表面 形成這種正金字塔結構就稱為絨面化。形成這種正金字塔結構就稱為絨面化。 l形成高質量絨面結構要克服的難點在于，稀釋的形成高質量絨面結構要克服的難點在于，稀釋的 naoh溶液傾向于腐蝕金字塔的頂部。這將會漸漸溶液傾向于腐蝕金字塔的頂部。這將會漸漸 地摧毀現(xiàn)存的金字塔。最終絨面結構的質量將取決地摧毀現(xiàn)存的金字塔。最終絨面結構的質量將取決 于新的金字塔成核速率

57、與現(xiàn)存金字塔的受破壞快慢于新的金字塔成核速率與現(xiàn)存金字塔的受破壞快慢 的競爭。的競爭。 54 l高質量的絨面結構是指：金字塔均勻分布，大高質量的絨面結構是指：金字塔均勻分布，大 小為小為38m，硅片表面，硅片表面100%被覆蓋，金字塔底被覆蓋，金字塔底 部是方形的。部是方形的。 l抑制現(xiàn)存的金字塔受破壞的最通常的方式是在抑制現(xiàn)存的金字塔受破壞的最通常的方式是在 稀釋的稀釋的naoh溶液中添加異丙醇。普遍認為，從溶液中添加異丙醇。普遍認為，從 異丙醇中產(chǎn)生沉淀在絨面腐蝕液中的碳會附著在異丙醇中產(chǎn)生沉淀在絨面腐蝕液中的碳會附著在 硅片的表面從而防止那一點的腐蝕。這樣，金字硅片的表面從而防止那一點的

58、腐蝕。這樣，金字 塔的成核生長就是以碳附著點為金字塔頂而進行塔的成核生長就是以碳附著點為金字塔頂而進行 的。如果高密度的碳沉淀能夠在硅片表面保留約的。如果高密度的碳沉淀能夠在硅片表面保留約 1520分鐘，就可以得到高質量的絨面結構。分鐘，就可以得到高質量的絨面結構。 55 l最常規(guī)的制絨過程是，將最常規(guī)的制絨過程是，將2%w/v的的naoh溶溶 液加熱到液加熱到90 c左右，在左右，在30秒鐘內(nèi)將秒鐘內(nèi)將5%（體積比）（體積比） 的異丙醇緩緩加入，然后將硅片浸入，的異丙醇緩緩加入，然后將硅片浸入，1520分分 鐘即可。鐘即可。 l因絨面腐蝕槽的溫度比異丙醇的沸點高，添加因絨面腐蝕槽的溫度比異丙

59、醇的沸點高，添加 異丙醇時要緩慢。同時，異丙醇的比重比異丙醇時要緩慢。同時，異丙醇的比重比naoh 溶液小，這會導致靠近絨面腐蝕液表面附近區(qū)域溶液小，這會導致靠近絨面腐蝕液表面附近區(qū)域 的異丙醇濃度較高。所以，絨面腐蝕液表面的高的異丙醇濃度較高。所以，絨面腐蝕液表面的高 度要至少高出硅片頂部度要至少高出硅片頂部3cm。否則，會導致硅片。否則，會導致硅片 上部區(qū)域絨面效果較差。上部區(qū)域絨面效果較差。 56 l影響絨面結構質量的關鍵因素包括：影響絨面結構質量的關鍵因素包括： 1. 異丙醇濃度異丙醇濃度 2. naoh濃度濃度 3. 溶液溫度溶液溫度 4. 依賴于排風設置的異丙醇揮發(fā)速度依賴于排風設

60、置的異丙醇揮發(fā)速度 5. 腐蝕批次之間的間隔時間腐蝕批次之間的間隔時間 6. 制絨腐蝕之前硅的表面狀況制絨腐蝕之前硅的表面狀況 7. 絨面腐蝕的時間長短絨面腐蝕的時間長短 8. 腐蝕槽里硅酸鈉的積累情況腐蝕槽里硅酸鈉的積累情況 9. 每批次中硅片的數(shù)量每批次中硅片的數(shù)量 57 l近些年的絨面腐蝕工藝發(fā)展，已將對上述各近些年的絨面腐蝕工藝發(fā)展，已將對上述各 關鍵因素的依賴性降低。這也是通過利用在關鍵因素的依賴性降低。這也是通過利用在 絨面腐蝕中產(chǎn)生的硅酸鈉。通常，腐蝕約絨面腐蝕中產(chǎn)生的硅酸鈉。通常，腐蝕約20 批硅片后所積累的硅酸鈉就足以開始對絨面批硅片后所積累的硅酸鈉就足以開始對絨面 腐蝕產(chǎn)生