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            太陽能電池片科普系列——刻蝕篇

            核心提示:擴散過后的下一個工序是刻蝕,由于擴散采用背靠背擴散,硅片的邊緣沒有遮擋也被擴散上磷(邊緣導通狀態),太陽能電池PN結的正面所收集到的光生電子會沿著邊緣擴散有磷的區域流到PN結的背面,而造成短路,太陽能電池片會因此失效。
               擴散過后的下一個工序是刻蝕,由于擴散采用背靠背擴散,硅片的邊緣沒有遮擋也被擴散上磷(邊緣導通狀態),太陽能電池PN結的正面所收集到的光生電子會沿著邊緣擴散有磷的區域流到PN結的背面,而造成短路,太陽能電池片會因此失效。同時此短路通道等效于降低并聯電阻。另外由于在擴散過程中氧的通入,硅片表面會形成一層二氧化硅,在擴散爐高溫的作用下POCl3與O2形成的P2O5,部分P原子進入Si取代部分晶格上的Si原子形成n型半導體,部分則留在了SiO2中形成PSG(磷硅玻璃)。
              
              1、磷硅玻璃會使得電池片在空氣中表面容易受潮,導致電流和功率的衰減;
              
              2、死層增加了發射區電子的復合,以致少子壽命的降低,進而降低了Voc和Isc;
              
              3、磷硅玻璃會使得PECVD后產生色差。
             
              太陽能電池片科普系列——刻蝕篇
             
              一、刻蝕的原理
              
              工藝流程:上片→蝕刻槽(H2SO4HNO3HF)→水洗→堿槽(KOH)→水洗→HF槽→水洗→下片
              
              刻蝕槽HNO3和HF的混合液體會對擴散后硅片的下表面及邊緣進行腐蝕,以去除邊緣的N型硅,打破硅片表面短路通路。因此刻蝕對于液位高度的控制需要特別精確。反應方程式:
              
              3Si+4HNO3+18HF=3H2[SiF6]+4NO2+8H2O
              
              去PSG磷硅玻璃的原理方程式:
              
              SiO2+4HF=SiF4+2H2O
              
              SiF4+2HF=H2[SiF6]
              
              SiO2+6HF=H2[SiF6]+2H2O
              
              當電池片從HF槽出來后,可觀察其表面脫水情況,如果脫水效果良好,則代表磷硅玻璃已去除較干凈;如果表面水珠較多,則代表磷硅玻璃未被去除干凈,可添加適量HF到HF槽中。
              
              二、刻蝕工序工藝指標管控
              
              當電池片經過刻蝕機臺出來時,首先檢查硅片表面,絨面是否明顯斑跡,是否有藥液殘留。該工序一般要求面腐蝕深度控制在0.8~1.6μm范圍內,同時硅片表面刻蝕寬度不超過2mm,刻蝕邊緣絕緣電阻大于1K歐姆。
              
              對于刻蝕程度可以通過刻重來衡量——刻蝕前重量減去刻蝕后重量。對于刻重的要求,不同公司有不同的要求,一般遠小于制絨減薄量。
              
              疏水性測試,刻蝕后電池片需要=定時抽檢電池片疏水性,疏水性可反映擴散的好壞。
              
              反射率,主要與刻重、電池片和藥液有關
              
              三、刻蝕車間常見事項
              
              異常處理,刻蝕車間和制絨車間極其類似,機臺疊片、碎片、吹不干、殘留和色斑等常見問題等都極為相似,機臺的維護、抽風、流量等引起的工藝問題類型也多相似。
              
              1、純水電導率檢測、生產所用均為純水,純度不高將直接導致電池片嚴重的質量問題;
              
              2、空氣溫度和潔凈度,電池片是就像襁褓中的嬰兒,任何風吹草動都會引起相當大的后果;
              
              3、化學濃度分析,對制絨槽藥液進行定期分析,以便調整。
              
              4、返工分類,大過刻、小過刻等返工工藝不同,需要對返工進行區分,送至制絨車間。
              
              四、總結
              
              刻蝕車間的機器和制絨車間幾乎是同樣的,同樣的RENA機器進行稍微的改動就可以使用在不要的工序,同樣制絨車間面臨的問題刻蝕車間也同樣存在,維護繁瑣,有安全隱患等(具體可參見太陽能電池片科普系列制絨篇)??涛g也屬于濕制程,對藥液壽命、藥液成分比例、外圍都同樣較為敏感,問題出現都是批量性的,問題處理上只能靠經驗和數據。

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