单晶绒面形成过程

单晶硅一次清洗工艺一次清洗的目的1. 去除切片时硅片表面产生的损伤层；2. 在硅片表面制备金字塔型绒面结构；3. 清除硅片表面的油类分子及金属杂质。一次清洗的工艺流程见图 1 所示图 1 一次清洗的工艺流程图1、硅片经过切片、倒角、双面研磨、抛光等不同的工序加工后，其表面已受到严重的损伤，去除损伤层对于制作良好的绒面，提高电流有很大的帮助。去除损伤层有很多方法，本文采用热的 NaOH 溶液去除表面切割损伤层。其浓度为 20，温度控制在 85oC,腐蚀 5 分钟，反应如下Si2NaOHH2O Na2SiO32H2 两面加起来共减薄了 2040μ m左右的损伤层如图 2 所示。从减薄损失的厚度就可以计算出腐蚀速率，从而对得到的硅片的厚度进行控制。硅片检 硅片插制绒面HF酸慢拉喷淋漂洗 去损伤HCl酸干燥 检测漂洗漂洗喷淋上料硅片图 2 单晶硅表面损伤层去除机械损伤层（ 10-20微米 ）2、绒面减少反射的作用减少光的反射率，提高短路电流（ Isc） ，最终提高电池的光电转换效率。如图 3 所示图 3 绒面减少反射的原理图3、绒面的制作，在流动的去离子水中彻底清洗之后，再放入质量浓度为 2的氢氧化钠（ NaOH）溶液中进行腐蚀，按预先设定好的浓度比例，用固体氢氧化钠（ NaOH）和去离子水按比例配好，温度控制在 85oC。然后把花篮放入碱中腐蚀一段时间进行制绒，时间一般为30 分钟左右。制绒期间，视附在硅片表面气泡的多少和大小，还要加入一些异丙醇（ IPA） 。如果绒面还没有做好， 还可能要延长时间继续做。 做好取出后， 先在流动的去离子水中清洗干净，然后再放入沸腾的酸液中进行清洗，酸液的配比为体积比 HCl H2O2 H2O 1 16， 腐蚀时间大约是 20 分钟左右， 这主要是为了去除制绒时在硅片表面产生的金属离子杂质。然后再用流动的去离子水冲洗干净，并用氮气吹干绒面腐蚀原理绒面硅表面是利用硅的各向异性腐蚀，在（ 100）硅片表面形成微小的金字塔形的四面方锥体。 一般说来， 晶面间的共价键密度越高， 则该晶面簇的各晶面连接越牢，也就越难被腐蚀，因此，在该晶面簇的垂直方向上腐蚀速度就越慢。反之，晶面间的共价键密度越低， 则该晶面越容易被腐蚀。 由于 （ 100） 晶面上的每个原子有两个悬挂键， （ 111）面的每个原子只有一个悬挂键，所以（ 100）面比（ 111）面的腐蚀速度快。对于硅而言，如果选择合适的腐蚀液和腐蚀温度， （ 100）面可比（ 111）面腐蚀速度大数十倍以上。因此，（ 100） 硅片的各向异性腐蚀最终导致在表面产生许多密布的表面为 （ 111） 面的四面方锥体，形成绒面状的硅表面。有些文献中将晶体硅的（ 100）面与（ 111）面的腐蚀速率的商定义为“各向异性因子” （ Anisotropic Factor, AF） 。通过改变碱溶液的浓度、温度等参数，可以有效的调节 AF 。当 AF 1 时，硅片各晶面的溶解速度相似，得到的表面是平坦、光亮的。当AF ≥ 10 时，各向异性腐蚀就比较好，比较容易做出绒面来。制备绒面，硅片在热碱和 IPA 以及添加剂混合溶液中发生如下主要反应Si2NaOHH2O Na2SiO32H2 在此反应溶液中， IPA 起着消除 H2 气泡和调节各向异性刻蚀因子的作用，添加剂作用是缓冲腐蚀剂，减小腐蚀速率。图 4 为绒面形成的全过程。图 4 绒面形成的全过程图 5 单晶硅片表面的金字塔状绒面 图 6 单晶硅片表面反射率00.10.20.30.40.50.60.7300 400 500 600 700 800 900 1000 1100Wavelength nmReflectancesmooth textureHF 去除硅片在清洗过程中形成的很薄的 SiO2 层，反应如下SiO26HF H2[SiF6]2H2O HCl 去除硅表面金属杂质，盐酸具有酸和络合剂的双 重作用，氯离子能与 Pt 2、 Au 3 、Ag 、 Cu、 Cd 2 、 Hg 2 等金属离子形成可溶于水的络合物。