晶體硅太陽能電池生產(chǎn)線刻蝕工序

晶體硅太陽能電池生產(chǎn)線刻蝕工序第1頁/共18頁目錄1、刻蝕的作用及方法；2、刻蝕的工藝設備、操作流程及常用化學品；3、主要檢測項目及標準；4、常見問題及解決方法；5、未來工藝的發(fā)展方向；第2頁/共18頁1、刻蝕的作用及方法太陽電池生產(chǎn)流程：清洗制絨擴散去PSG印刷刻蝕PECVD硅片燒結電池電池生產(chǎn)線硅片生產(chǎn)線組件生產(chǎn)線刻蝕作為太陽電池生產(chǎn)中的第三道工序，其主要作用是去除擴散后硅片四周的N型硅，防止漏電。擴散后硅片P的分布去PSG顧名思義，其作用是去掉擴散前的磷硅玻璃。反應方程式如下：SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O第3頁/共18頁

刻蝕制作方法：目前，晶體硅太陽電池一般采用干法和濕法兩種刻蝕方法。1、刻蝕的作用及方法

1）干法刻蝕原理干法刻蝕是采用高頻輝光放電反應，使反應氣體激活成活性粒子，如原子或游離基，這些活性粒子擴散到需刻蝕的部位，在那里與被刻蝕材料進行反應，形成揮發(fā)性生成物而被去除。它的優(yōu)勢在于快速的刻蝕速率同時可獲得良好的物理形貌（這是各向同性反應）。

2）濕法刻蝕原理3Si+4HNO3→3SiO2+4NO+2H2OSiO2+4HF→SiF4+2H2OSiF4+2HF→H2SiF6

大致的腐蝕機制是HNO3氧化生成SiO2，HF再去除SiO2。右面為化學反應方程式：

水在張力作用下吸附在硅片表面。第4頁/共18頁2.1干法刻蝕設備：設備名稱：MCP刻邊機設備特點：1.采用不銹鋼材質(zhì)做反應腔，解決了石英體腔在使用過程中，頻繁更換腔體帶來的消耗。2.電極內(nèi)置，克服了射頻泄露、產(chǎn)生臭氧的危害。3.射頻輻射低于國家職業(yè)輻射標準。生產(chǎn)能力：一小時1200PCS2、刻蝕的工藝設備、操作流程及常用化學品第5頁/共18頁干法刻蝕中影響因素：

主要是CF4，O2的流量，輝光時間，輝光功率。右面表格為中式線所用工藝。工作氣體流量（SCCM）氣壓（pa）輝光功率（W）輝光顏色O2CF4腔體內(nèi)呈乳白色，腔壁處呈淡紫色

20200100500工作階段時間（S）抽氣進氣輝光抽氣清洗抽氣充氣6012060030205060首先，母體分子CF4在高能量的電子的碰撞作用下分解成多種中性基團或離子。其次，這些活性粒子由于擴散或者在電場作用下到達SiO2表面，并在表面上發(fā)生化學反應（摻入O2，提高刻蝕速率）。干法刻蝕工藝過程：2、刻蝕的工藝設備、操作流程及常用化學品第6頁/共18頁干法刻蝕生產(chǎn)流程：裝片運行刻蝕工藝下片插片去psg清洗甩干生產(chǎn)注意事項：禁止裸手接觸硅片；插片時注意硅片擴散方向，禁止插反；刻蝕邊緣在1mm左右；刻蝕清洗完硅片要盡快鍍膜，滯留時間不超過1h。2、刻蝕的工藝設備、操作流程及常用化學品第7頁/共18頁KUTTLER設備外觀及軟件操作界面2.2濕法刻蝕設備主要結構說明：槽體根據(jù)功能不同分為入料段、濕法刻蝕段、水洗段、堿洗段、水洗段、酸洗段、溢流水洗段、吹干槽。所有槽體的功能控制在操作電腦中完成。產(chǎn)品特點：有效減少化學藥品使用量高擴展性模塊化制程線擁有完善的過程監(jiān)控系統(tǒng)和可視化操作界面優(yōu)化流程，降低人員勞動強度通過高可靠進程降低碎片率自動補充耗料實現(xiàn)穩(wěn)定過程控制產(chǎn)能：

125mm*125mm硅片：2180片/小時

156mm*156mm硅片：1800片/小時2、刻蝕的工藝設備、操作流程及常用化學品第8頁/共18頁槽體布局及工藝：操作方向，帶速1.2m/min上片上料位去PSG槽刻蝕槽水槽堿槽水槽酸槽水槽吹干下料位槽號2#槽3#槽4#槽5#槽6#槽7#槽8#槽溶液HFHF、HNO3

NaOH

HF、HNO3

作用去PSG刻蝕、背面拋光

去多孔硅

去金屬雜質(zhì)、使硅片更易脫水

溫度常溫4℃常溫20℃常溫常溫常溫濕法刻蝕影響因素：帶速、溫度、槽液內(nèi)各藥液濃度、外圍抽風、液面高度等。2、刻蝕的工藝設備、操作流程及常用化學品第9頁/共18頁KUTLLER刻蝕設備特點：先去PSG，后刻蝕。此種方法優(yōu)點是避免了先刻蝕由于毛細作用，導致PECVD后出現(xiàn)白邊。缺點是由于氣相腐蝕的原因，在刻蝕后方阻會上升。

檢測工藝點：

1.方阻上升在范圍之內(nèi)

2.減重在范圍之內(nèi)

3.3#槽藥液浸入邊緣在范圍之內(nèi)

4.片子是否吹干，表面狀況是否良好1.避免使用有毒氣體CF4。2.背面更平整，背面反射率優(yōu)于干刻，能更有效的利用長波增加Isc。被場更均勻，減少了背面復合，從而提高太陽能電池的Voc。濕法刻蝕優(yōu)點：

濕法刻蝕影響因素：帶速、溫度、槽體內(nèi)各藥液濃度、外圍抽風、液面高度等。2、刻蝕的工藝設備、操作流程及常用化學品第10頁/共18頁上片去PSG刻蝕水洗堿洗水洗酸洗水洗吹干濕法刻蝕生產(chǎn)流程：生產(chǎn)注意事項：禁止裸手接觸硅片；上片時保持硅片間距40mm左右，擴散面朝上上片，禁止放反；刻蝕邊緣在1mm左右；下片時注意硅片表面是否吹干；刻蝕清洗完硅片要盡快鍍膜，滯留時間不超過1h。2、刻蝕的工藝設備、操作流程及常用化學品第11頁/共18頁CF4：無色無臭毒性氣體。不燃，若遇高熱，容器內(nèi)壓增大，有開裂和爆炸的危險。吸入后可引起頭痛、惡心嘔吐、快速窒息等。HF：無色透明至淡黃色冒煙的液體，有刺激性氣味，具有弱酸性。腐蝕性強，對牙、骨損害較嚴重，對皮膚有強烈的腐蝕性作用。HCL：無色透明液體，為一種強酸，具有揮發(fā)性。眼和皮膚接觸可致灼傷，長期接觸可引起鼻炎、皮膚損害等。HNO3：無色透明液體，具有強氧化性、強腐蝕性，有窒息性刺激氣味，在空氣中冒煙，見光易分解生成NO2而顯棕色。NaOH：白色晶體，有強烈的腐蝕性，有吸水性，可用作干燥劑，溶于水同時放出大量的熱量。2.3刻蝕常用化學品：2、刻蝕的工藝設備、操作流程及常用化學品第12頁/共18頁3、主要檢測項目及標準刻蝕主要檢測硅片的減薄量、上升的方阻、硅片邊緣的PN型。減薄量：減薄量標準：多晶0.05-0.1克所用儀器：電子天平方阻上升：所用儀器：四探針測試儀方阻上升標準：方阻上升5個以內(nèi)冷熱探針、三探針硅片邊緣的PN型：所用儀器：冷熱探針、三探針邊緣PN型：顯示P型電子天平

四探針測試儀第13頁/共18頁3、主要檢測項目及標準熱探針和N型半導體接觸時，將傳導電子流向溫度較低的區(qū)域，使得熱探針處電子缺少，因而其電勢相對于同一材料上的室溫觸電而言將是正的。同樣道理，P型半導體熱探針觸點相對于室溫觸點而言將是負的。利用探針與硅片表面形成整流接觸（如右圖），通入交流電，通過毫安表的偏轉方向判斷硅片的PN型。此法不適應于低阻的硅片，因為低阻硅片與探針形成的是歐姆接觸。冷熱探針檢測原理：三探針檢測原理：第14頁/共18頁4、常見問題及解決方法刻蝕方法常見問題原因解決辦法干法刻蝕刻蝕不足刻蝕時間過短、氣量不足、射頻功率過低相應調(diào)整刻蝕參數(shù)過刻刻蝕時間過長、射頻功率過高相應調(diào)整刻蝕參數(shù)濕法刻蝕方阻上升過大酸液串槽加水稀釋、重新配槽3#槽酸性氣體濃度過高檢查、加大抽風整體過刻、刻不通液面高度過高或過低減小、增大泵浦功率氣流不均勻增大或減小抽風部分過刻或刻不通液面不水平調(diào)整抽風滾輪不水平調(diào)換滾輪氣流不均