刻蝕設(shè)備與工藝介紹

一、安全二、電池工藝流程三、刻蝕設(shè)備與工藝介紹當(dāng)前第1頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)一、安全安全！?。F，HNO3，H2SO4，KOH，NaOH，HCl都是強(qiáng)腐蝕性的化學(xué)藥品，其中HF腐蝕更是強(qiáng)烈，它們的固體顆粒、溶液、蒸汽會(huì)傷害到人的皮膚、眼睛、呼吸道，所以操作人員要按照規(guī)定穿戴防護(hù)服、防護(hù)面具、防護(hù)眼鏡、長(zhǎng)袖膠皮手套，遵守安全操作規(guī)程。一旦有化學(xué)試劑傷害了員工的身體，馬上用純水沖洗30分鐘，送醫(yī)院就醫(yī)。

當(dāng)然這里首先說(shuō)明安全是讓大家引起足夠的重視，不是危言聳聽，保護(hù)好自己才能夠更好的生產(chǎn)。當(dāng)然，也沒(méi)有必要因?yàn)槲ｋU(xiǎn)就害怕，在做好安全防護(hù)的前提下，我們的生產(chǎn)安全是有保障的，這個(gè)已在各大型電池生產(chǎn)企業(yè)得到驗(yàn)證。當(dāng)前第2頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)二、電池生產(chǎn)工藝流程

硅片檢驗(yàn)

制絨

磷擴(kuò)散刻蝕PECVD

絲網(wǎng)印刷

燒結(jié)

分檔測(cè)試

檢驗(yàn)包裝當(dāng)前第3頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)

硅片擴(kuò)散后電池的邊緣會(huì)有N型雜質(zhì)與P型基底形成PN結(jié)，以及擴(kuò)散的過(guò)程中在電池表面形成了一層很厚的磷硅玻璃層（PSG），因此需要周邊刻蝕將邊緣的PN結(jié)去除，而磷硅玻璃則通過(guò)HF酸短時(shí)間浸泡來(lái)去除。故擴(kuò)散后要進(jìn)行去周邊及去PSG工序，原來(lái)這道工序是分等離子刻蝕和HF酸洗設(shè)備兩步進(jìn)行的，現(xiàn)在我們的設(shè)備可以一次進(jìn)行，目前我們擁有兩種刻蝕機(jī)臺(tái)：RENAIn-oxside，SCHMID。三、刻蝕工藝的作用當(dāng)前第4頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)三、刻蝕工藝的作用當(dāng)前第5頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)三、RENA機(jī)臺(tái)外觀當(dāng)前第6頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)三、SCHMID機(jī)臺(tái)外觀當(dāng)前第7頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)三、SCHMIDSE機(jī)臺(tái)外觀當(dāng)前第8頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)RENA刻蝕專輯當(dāng)前第9頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)RENAInoxide大致構(gòu)造

除刻蝕槽外，其它化學(xué)槽和水槽都是噴淋結(jié)構(gòu)。去PSG氫氟酸槽是噴淋結(jié)構(gòu)，而且片子浸入到溶液內(nèi)部。上片刻蝕槽H2SO4/HNO3/HF水噴淋堿洗槽KOH水噴淋去PSG槽HF水噴淋下片吹干風(fēng)刀當(dāng)前第10頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)RENA刻蝕的機(jī)理盡管很復(fù)雜，但刻蝕反應(yīng)不外分成兩步：硝酸/亞硝酸（HNO2）將硅氧化成二氧化硅（主要是亞硝酸將硅氧化）。二氧化硅和氫氟酸反應(yīng)（快反應(yīng)），生成四氟化硅和水（快反應(yīng)），四氟化硅又和水化合成氟硅酸進(jìn)入溶液。硫酸不參與反應(yīng)，僅僅是增加氫離子濃度，加快反應(yīng)，增加溶液黏度（增大溶液與PSG薄層間的界面張力）和溶液密度。當(dāng)前第11頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)鏈的觸發(fā)：硝酸將硅氧化成二氧化硅，生成二氧化氮或一氧化氮Si+4HNO3=SiO2+4NO2+2H2O(慢反應(yīng))Si+2HNO3=SiO2+2NO+2H2O(慢反應(yīng))鏈的擴(kuò)展：二氧化氮、一氧化氮與水反應(yīng)，生成亞硝酸，亞硝酸很快地將硅氧化成二氧化硅2NO2+H2O=HNO2+HNO3(快反應(yīng))Si+4HNO2=SiO2+4NO+2H2O(快反應(yīng))（第一步的主反應(yīng)）4HNO3+NO+H2O=6HNO2(快反應(yīng))只要有少量的二氧化氮生成，就會(huì)和水反應(yīng)變成亞硝酸。只要少量的一氧化氮生成，就會(huì)和硝酸、水反應(yīng)很快地生成亞硝酸。亞硝酸會(huì)很快的將硅氧化，生成一氧化氮，一氧化氮又與硝酸、水反應(yīng)。造成硅的快速氧化，硝酸則最終被還原成氮氧化物。最終硅片背面（與刻蝕溶液接觸）被氧化。

RENA刻蝕的機(jī)理當(dāng)前第12頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)RENA刻蝕的機(jī)理第二步、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?？偡磻?yīng)SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O最終刻蝕掉的硅以氟硅酸的形式進(jìn)入溶液。當(dāng)前第13頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)刻蝕線一個(gè)程度有點(diǎn)重的微過(guò)刻的片子正常情況下刻蝕線到邊緣的距離控制在1.5mm以下，最寬不得超過(guò)1.5mm?？涛g線對(duì)于直接RENA的片子，刻蝕后有時(shí)會(huì)有刻蝕線——一條靠近邊緣的淡淡的一條黑線。當(dāng)前第14頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)

刻蝕線一般是淡淡的一條黑線。有時(shí)在邊緣會(huì)有很顯眼的很黑很黑的線或黑區(qū)，這些東西就不是刻蝕線了，而是沒(méi)有洗干凈的酸，此時(shí)需要在堿槽手動(dòng)補(bǔ)堿來(lái)解決。如果多次出現(xiàn)這種情況，必須檢查堿洗槽是否堵堿?？涛g線當(dāng)前第15頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)亞硝酸本身并不是特別穩(wěn)定，它會(huì)慢慢分解。在時(shí)刻時(shí)停的小批量生產(chǎn)時(shí)，溶液中的亞硝酸濃度的平衡點(diǎn)不會(huì)超過(guò)一定的限度，刻蝕溶液會(huì)一直保持無(wú)色。大批量生產(chǎn)時(shí)，亞硝酸濃度平衡點(diǎn)會(huì)有所上升，亞硝酸濃度的略微增加，會(huì)導(dǎo)致有一個(gè)有趣的現(xiàn)象——溶液顏色變成淡綠色和綠色。只要刻蝕正常，溶液顏色變綠不會(huì)對(duì)片子效率產(chǎn)生任何影響?？涛g不合格片時(shí)可能會(huì)將一些雜質(zhì)引入刻蝕溶液，污染刻蝕溶液，但這與變綠無(wú)關(guān)。RENA刻蝕的機(jī)理——溶液變綠當(dāng)前第16頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)RENA刻蝕槽外觀當(dāng)前第17頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)傳說(shuō)中的裘千仞的“水上漂”，想擁有嗎？

絕對(duì)給力?。。‘?dāng)前第18頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)EdgeisolationthroughbacksideemitterremovalInOxSide當(dāng)前第19頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)RENA刻蝕槽——輕功“水上漂”當(dāng)前第20頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)

Sawdamageetching+texturingDiffusionEdgeisolation+Phosphorglass

etchingAR-coating

printing

firingFrontGridAR-coatingSi-WaferPSGn+SiAlp+Sin+SiEdgeIsolationProcess當(dāng)前第21頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)酸洗HF和HCl，中和掉硅片表面殘余的堿，去除殘存的氧化物和重金屬HF去除硅片表面氧化物鹽酸具有酸和絡(luò)合劑的雙重作用，氯離子能與Pt2+、Au3+、Ag+、Cu2+、Cd2+、Hg2+等金屬離子形成可溶于水的絡(luò)合物。酸堿槽的清洗原理堿洗：NaOH或KOH中和掉硅片表面殘余的酸,去除多孔硅。當(dāng)前第22頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)SCHMID專輯當(dāng)前第23頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)SCHMID機(jī)臺(tái)刻蝕的原理與RENA相同，所以這里不再重復(fù)對(duì)化學(xué)反應(yīng)的探討，主要關(guān)注的是一些不同點(diǎn)。當(dāng)前第24頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)RENA刻蝕槽采用“水上漂”的原理進(jìn)行硅片背表面和四周的刻蝕；SCHMID采用滾輪帶液的原理進(jìn)行刻蝕。當(dāng)前第25頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)SCHMID滾輪帶液當(dāng)前第26頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)SCHMID滾輪帶液當(dāng)前第27頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)SCHMID滾輪帶液當(dāng)前第28頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)RENA刻蝕較SMD刻蝕耗酸量小

Rena刻蝕Nox易于溶解充分反應(yīng)

Rena刻蝕工藝溫度低不易揮發(fā)90°滾輪刻蝕當(dāng)前第29頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)一、水膜形成過(guò)程模擬前邊沿位于水龍頭正下方：1——硅片后邊沿2——傳感器位置3——硅片沿邊沿噴水膜開始：4——噴水膜延遲距離噴水膜結(jié)束：5——水膜區(qū)域6——提前結(jié)束距離當(dāng)前第30頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)SCHMID

RENARENA堿結(jié)晶堵塞噴淋引起黃斑片吹液風(fēng)刀口堵塞引起堿濃度不足易卡片SMD電導(dǎo)率適時(shí)控制保證堿濃度

寖漠式工藝減少不合格片堿槽當(dāng)前第31頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)SCHMID

RENARENA碎片多非適時(shí)酸濃度監(jiān)測(cè)SMD電導(dǎo)率控制保證酸濃度酸槽當(dāng)前第32頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)SCHMID

RENARENA水刀沖洗徹底SMD海綿滾輪易臟污，更換成本高水噴淋吹干模塊當(dāng)前第33頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)SCHMIDRENARENA風(fēng)刀導(dǎo)致碎片

CDA成本高SMD碎片低

成本低吹干當(dāng)前第34頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)SCHMIDRENA刻蝕沒(méi)有配裝HF濃度監(jiān)測(cè)器HF檢測(cè)當(dāng)前第35頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)SE刻蝕設(shè)備與工藝簡(jiǎn)介當(dāng)前第36頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)二、工藝介紹制約傳統(tǒng)電池光電轉(zhuǎn)換效率的環(huán)節(jié)最重要的是擴(kuò)散和絲網(wǎng)印刷兩道工序，這兩道工序是相互制約的一對(duì)矛盾。

在擴(kuò)散工序，低參雜濃度可以降低少數(shù)載流子的體復(fù)合幾率，且可以進(jìn)行較好的表面鈍化，降低少數(shù)載流子的表面復(fù)合幾率，從而減小電池的反向飽和電流，提高電池的開路電壓和短路電流。另外，因越靠近太陽(yáng)電池的表面，光生載流子的產(chǎn)生率越高，而越靠近擴(kuò)散結(jié)光生載流子的收集率越高，故淺擴(kuò)散結(jié)可以在高載流子產(chǎn)生率的區(qū)域獲得高的收集率，提高電池的短路電流。

金屬化工序，電池正、背面需要印刷銀漿和鋁漿，從而需要高的表面參雜濃度來(lái)獲得好的歐姆接觸。低的表面參雜濃度，在制作電極時(shí)使金屬和硅接觸部分形成高的接觸電阻，而且擴(kuò)散區(qū)的薄層電阻較大，也增加了對(duì)光生電流的阻力，從而進(jìn)一步增加太陽(yáng)電池的串聯(lián)電阻，降低電池的填充因子，最終使電池光電轉(zhuǎn)換率下降。因此，在傳統(tǒng)硅太陽(yáng)電池中，擴(kuò)散的濃度要適應(yīng)印刷電極的要求，通常要求擴(kuò)散有較高的參雜濃度，在較高的參雜濃度下，硅片表面載流子復(fù)合率較高，會(huì)減小短路電流密度，從而使效率下降

。從電池開路電壓和短路電流角度考慮，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行低濃度參雜；從填充因子及電極與電池片接觸角度考慮，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行高濃度參雜。那么，能夠很好解決二者之間矛盾的工藝方法，是在電池片表面制作選擇性發(fā)射極：即在電極接觸區(qū)域采用高濃度參雜，在光吸收區(qū)域采用低濃度參雜。

當(dāng)前第37頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)一、SE刻蝕生產(chǎn)流程上料印刷掩膜濕法刻蝕水洗拋結(jié)水洗去掩膜多孔硅水洗去磷硅玻璃水洗+吹干下料當(dāng)前第38頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)當(dāng)前第39頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)一、SE刻蝕生產(chǎn)流程特點(diǎn)：1、相對(duì)于傳統(tǒng)PSG（經(jīng)適型）增加了極性刻蝕槽和去掩膜槽；2、所有水洗槽都采用瀑布式水噴淋；3、一定的效率提升潛力（多晶：0.2%；單晶：0.5%）當(dāng)前第40頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)一、傳統(tǒng)PSG生產(chǎn)流程特點(diǎn)：1、采用旋轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)現(xiàn)周邊刻蝕；2、簡(jiǎn)單的去PSG工藝，附流量式加熱裝置；3、標(biāo)準(zhǔn)的吹干過(guò)程；4、經(jīng)濟(jì)適用。當(dāng)前第41頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)一、上料臺(tái)與DOD機(jī)臺(tái)當(dāng)前第42頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)一、DOD掩膜機(jī)——印刷質(zhì)量監(jiān)控

生產(chǎn)過(guò)程中，需要按時(shí)檢查掩膜印刷質(zhì)量，有無(wú)虛印或者斷柵等問(wèn)題。該操作可以在硅片進(jìn)入濕法刻蝕機(jī)臺(tái)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)前第43頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)一、水膜形成過(guò)程模擬前邊沿位于水龍頭正下方：1——硅片后邊沿2——傳感器位置3——硅片沿邊沿噴水膜開始：4——噴水膜延遲距離噴水膜結(jié)束：5——水膜區(qū)域6——提前結(jié)束距離當(dāng)前第44頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)一、下料臺(tái)——外觀檢查下料時(shí)檢查硅片有無(wú)外觀異常。石蠟清洗效果監(jiān)控判斷方法：使用紫外燈檢測(cè)石蠟是否清洗干凈，石蠟殘留處在紫外燈照射下顯示熒光色。掩膜覆蓋良好時(shí)沒(méi)有硅片本色露出，如果發(fā)現(xiàn)掩膜覆蓋的地方有硅片本色顯露，說(shuō)明噴頭堵塞，需找設(shè)備人員清理，不能生產(chǎn)。當(dāng)前第45頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\18點(diǎn)一、下料臺(tái)