太阳能电池刻蚀课件.pptx

1、目录刻蚀的作用及方法刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品主要检测项目及标准常见问题及解决方法操作规范一、刻蚀的作用及方法（一）太阳电池生产流程：硅片生产线 电池生产线 组件生产线 刻蚀作为太阳能电池生产中的 N型 第三道工序其主要作用就是 去除扩散后硅片四周的N型硅，防止漏电。去PSG顾名思义就是去除扩散工 P型 序产生的磷硅玻璃层。反映方程 式如下：扩散后硅片P P的分布 SiOSiO2 2+6HF=H+6HF=H2 2SiFSiF6 6+2H+2H2 2O O 硅片制绒扩散刻蚀去PSGPECVD印刷烧结电池什么是PSG 意为含有P、P2O5的二氧化硅，由于在扩散过程中干氧的通入，在硅片表面

2、形成一层二氧化硅，在高温下POCL3与O2形成P2O5后，部分P原子进入Si取代部分晶格上的Si原子形成N型层，部分则留在了SiO2中形成PSGPSG的影响1、磷硅玻璃的存在使得硅片在空气中表面容易受潮，导致电流的降低和功率的衰减。2、死层的存在大大增加了发射区电子的复合，会导致少子寿命的降低，进而降低了Voc和Isc。（二）刻蚀的制作方法：目前晶体硅太阳能电池一般采用干法和湿法两种刻蚀方法。1、干法刻蚀原理 干法刻蚀是采用高频辉光放电反应，使反应气体激活成活性粒子，如原子或游离基，这些活性粒子扩散到需刻蚀的部位，在那里与被刻蚀材料进行反应，形成挥发性生成物而被去除。它的优势在于快速的刻蚀速率

3、同时可获得良好的物理形貌（这是各向同性反应）。2、湿法刻蚀原理 通过化学反应，由滚轮的携带药液在硅片非绒面刻蚀，经过一次硅片180 的旋转从而形成一个刻痕，将所处位置的PN结刻断，以达到正面与背面绝缘的目的，同时进行选择性的刻蚀将扩散深的PN结变成一定深度的浅PN结，最后经过HF酸槽去除扩散工序产生的磷硅玻璃层。大致的腐蚀机制是HNO3氧化生成SiO2，HF再去除SiO2。下面为化学反应式：（水在张力的作用下吸附在硅片表面）3Si+4HNO3Si+4HNO3 3+18HF 3H+18HF 3H2 2SiFSiF6 6+4NO+8H+4NO+8H2 2O O 3Si+4HNO3Si+4HNO3

4、3 3SiO 3SiO2 2+4NO+2H+4NO+2H2 2O OSiOSiO2 2+4HF SiF+4HF SiF4 4+2H+2H2 2O OSiFSiF4 4+2HF H+2HF H2 2SiFSiF6 6二、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品（一）刻蚀的工艺设备：SCHMID刻蚀机（二）湿法刻蚀的流程及常用化学药品槽体布局及工艺：上片 操作方向 带速1.58m/min上料台达水流槽刻蚀 槽水槽碱槽水槽去PSG槽水槽吹干下料台达槽号2#槽3#槽槽4#槽槽5#槽槽6#槽槽7#槽槽8#槽槽9#槽槽溶液DI-waterHF、HNO3DI-waterKOHDI-waterHFDI-water

5、作用刻蚀、背面抛光去多孔硅去PSG、疏水烘干硅片温度常温14常温25常温25、22常温38（三）设备工作及工艺原理M1：硅片首先经过1#模组的水流，水流将绒面覆盖，方才进入2#模组，目的是防止酸腐蚀绒面；M2：通过化学反应，由滚轮的携带药液在硅片非绒面刻蚀，经过一次硅片180 的旋转从而形成边缘刻痕，将所处位置的PN结刻断，以达到正面与背面绝缘的目的；M3：清洗；M4：通过KOH溶液去除硅片表面的多孔硅，并将从刻蚀模组中携带的未冲洗干净的酸除去；M5：清洗；M601：利用HF将硅片正面的磷硅玻璃层去除；M602：抛光硅片下表面，使能与铝背场形成好的欧姆接触；M7：清洗；M8：烘干，它是通过两台

6、空气压缩泵，通过两次过滤（粗过滤、细过滤），最终送到两组风刀中对硅片进行烘干，空气最终温度可达到40度，它的工作原理是一个物理变化过程，就是气体分子之间的距离由小变大的过程，也就是一个散热的过程；M9：检测出片（四）常用化学品的物理化学性质化学药品化学药品物化性质物化性质处理方法处理方法HF（浓度是50%）无色透明至淡黄色冒烟的液体，有刺激性气味，具有弱酸性，腐蚀性强。对牙、骨损害较严重，对皮肤有强烈的腐蚀性作用少量接触立即用水清洗若大量接触先擦拭干净后用大量水冲洗HNO3（浓度是69%）无色透明液体，具有强氧化性，强腐蚀性，有窒息性刺激气味，在空气中冒烟，见光易分解生成NO2而显棕色同上KO

7、H（浓度是50%）白色晶体，有强烈的腐蚀性，有吸水性，可用作干燥剂，溶于水同时放出大量的热量同上（五）影响工艺的因素及调试方法影响因素影响因素控制范围控制范围调试方法调试方法带速1.580.05深度低减速；深度高加速温度14-16深度低加温度；深度高降低温度药液配比HNO3：HF为3：1不会变液面高度24-26mm深度低加大泵的功率；深度高降低泵的功率排风350100m/h一般不调试补液量5000ml每次，酌情处理深度低加大补液量；深度低加大补液量三、主要检测项目及标准1、新换药液后需等到槽温实际值到设定值时方可进行投产（如药液温度，M8烘干温度，液面高度，电导率等）即电脑屏幕显示正常的绿色时

8、。2、批量投产前需先投入测试片，以观察实际腐蚀深度。当工艺稳定后每两小时进行一次腐蚀量测试，具体测量方式如下：先利用电子天平称量一片腐蚀前的重量，将此重量填写在工序腐蚀深度记录表中，同时记录好日期、班次、称重时间、传送速度，然后投入腐蚀槽运行工艺。刻蚀后取出此称重片再称量腐蚀后硅片的重量，填入表格，利用电子表格的公式直接求出腐蚀深度值。注：前后两次称量前都要将电子天平置于零，且称量中要关好天平两侧的小门。硅片单面腐蚀深度平均值为2.10.2m，如果超出范围当立即通知当班工艺人员进行调整。3、SCHMID的维护周期为：五道设备150万片，湿法刻蚀机的维护更换药液后需要在腐蚀深度记录表中认真填写更

9、换时间和更换班组。4、硅片表面无可见脏污物、水印、指印、崩边、缺角等缺陷方可进行生产和下传。四、常见问题及解决方法（一）设备常见问题及解决方法1、台达的常见问题及解决方法问题点问题点解决方法解决方法台达卸载不吸片子有碎片遮住传感器，及时清理传感器处的碎片。如果不能恢复，重新启动台达卸载设备。叠片的处理及时在装载处拿出叠片，如果发现时叠片已进入SCHMID设备，制绒叠片以原来绒面为准重新制绒；刻蚀叠片暂留本区，待二次制绒。可赛不能进入台达设备重新放置可赛，注意位置不要偏斜；如果可赛还是不能正常进入设备，重新启动台达设备；如果可赛还是不能正常工作，可能是可赛已将变形，需及时通知设备人员修理以防止影

10、响生产。（平时工作时注意拿可赛的方式，需两手扣住可赛两端的小孔，轻拿轻放，避免可赛螺丝松动和支杆变形。不用的可赛及时放入氮气柜或平放在小车上。）接上一页问题点问题点解决方法解决方法可赛的放置方向刻蚀卸载处的可赛均是白色方块向下放置，刻蚀装载处的可赛是白色方块向上放置。皮带问题：台达自动断电、吸盘失灵(装载，原因分别为吸嘴破裂、线路老化及松动)等报告设备修理。传送带进片子歪 传送带将硅片送进可赛后会发现有时可赛中的第50片是歪片，是机器系统问题，需将电脑重新启动即可。2、SCHMID常见问题及解决方法问题点问题点解决方法解决方法刻蚀旋转台处碎片的处理刻蚀旋转台处的碎片会卡住旋转台或是挡住旋转台处

11、的传感器，从而引起大量叠片，需立即停止进片子，打开窗口，带上防酸手套取出叠片，对旋转台处的碎片进行清理。刻蚀机M1水流异常如是水流量低可用工具将流水孔通一通，或将阀门开大，如无效或无水流情况直接报告设备处理。SCHMID M3、M5、M7模组水流量过低过滤嘴阻塞，报告设备人员对其清理即可接上页问题点问题点解决方法解决方法泵流量低此时要停进硅片，待机器中硅片全部出来后，停机，钥匙转到维修模式，将滤芯取出清洗干净。再装回去，钥匙转回来，开机测试合格后开始生产。chiller故障进水口堵塞导致，停止生产，立即保设备刻蚀机M7海绵轮吸不净水找设备更换，其他同M5感应器报警Reset复位，复位无效，报告

12、设备处理开机后M8温度过低报警关闭blower 3，达到设定温度后在打开（二）工艺常见问题及解决方法问题点问题点解决方法解决方法片子有细小滚轮印M8模组的温度过低，片子不干。可相应的调节热风和冷风泵的功率，使模组内温度达到38左右。注意上热风的功率总是大于下热风的功率。模组气体报警按下气体报警器的reset键，然后按下SCHMID设备的消除键，报警解除SCHMID重新启动后刻蚀深度较低开机之前对M2模组手动加入一定比例的酸液，然后在酸槽内加入适量的激活片，20分钟后可开机测试刻蚀深度，也可同时降低传送片子的速度、升高温度来帮助提高刻蚀深度，待刻蚀深度正常后再调节参数至正常范围。扩散面为非制绒面

13、以扩散面为准进行刻蚀接上页问题点问题点解决方法解决方法异常停机中滞留的片子制绒中具有双面滚轮印的片子作废片处理，具有单面滚轮印的片子以好面为基础重新制绒；刻蚀中具有双面滚轮印的片子作废片处理，具有单面滚轮印的片子以无滚轮印面为下表面二次制绒。刻蚀后片子有水痕印加大M1水膜的覆盖，同时观察M2模组内的液面是不是过高，还有就是存在氮气柜的片子时间是否太长，如时间较长的话就会出现此情况刻蚀机M3、M6的电导率异常M3：电导率的高低是根据预警范围进行调试的，达到正常为止，一般在20ms为正常。M6：电导率的调试和制绒M6的相似，加减酸或加减Dl-water。如出现20分钟以上的设备维修或空跑情况需要停机或关闭M2的泵。否则挥发性的酸会通过排风排走，从而影响刻蚀深度。五、操作规范可塞要轻拿轻放，并平整的放在推车上刻蚀装载处的可塞是白色方块向上放置，刻蚀卸载处的可塞均是白色方块向下放置手插片时要换干净的PVC手套，以免弄脏硅片