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光伏技术 | 单晶制绒工艺流程解析

光伏技术 2023-11-02

硅属于立方晶体结构，硅单晶在晶面上的原子密度是以111＞110＞100的次序递减，因此腐蚀速度则是111＜110＜100递增;制绒则是利用低浓度碱对硅片表面进行腐蚀反应，因为晶体各个晶面腐蚀速率不同，<111>最慢，110以及100面会被腐蚀掉，最终形成以<111>面的金字塔结构。

1. 晶体构结

1.1 硅属于立方晶体结构，硅单晶在晶面上的原子密度是以111＞110＞100的次序递减，因此腐蚀速度则是111＜110＜100递增;

1.2 制绒则是利用低浓度碱对硅片表面进行腐蚀反应，因为晶体各个晶面腐蚀速率不同，<111>最慢，110以及100面会被腐蚀掉，最终形成以<111>面的金字塔结构。

1.3 反应式为：Si+2NaOH+H2O →Na2SiO3 +2H2 ↑

2. 制绒作用

2.1 去除硅片表面的机械损伤层 → 通过SDR粗抛槽进行反应；

拓展：原始硅片如上图所示结构（亚表面损伤层在3-5um），在硅片切割完成后，会形成多晶域、断裂域、过渡域、弹性畸变域、基体硅几个区域。其中粗抛和制绒分别会去除掉多晶域、断裂域、过渡域、弹性畸变域，剩下的硅基体通过混合添加剂的碱溶液进一步腐蚀形成绒面。

粗抛减重一般为0.3g，腐蚀深度为0.3g*8.98um/g=2.7um，因属于双面粗抛，则每个面腐蚀深度为1.38um。

2.2 清除硅片表面油污和金属杂质 → 油污可通过碱溶液进行去除，金属杂质以及脏污可通过HCL进行去除，防止漏电，低效；

2.3 形成起伏不平的绒面，增加硅片对太阳光的吸收 → 通过制绒槽形成金字塔绒面；

2.4 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。

3. 工艺流程图

3.1 SDR(预清洗)

去除损伤层、去除表面主要脏污；

拓展：根据目前行业内的消息，部分公司已实行无粗抛工艺，配合相关的添加剂，可在反射率以及相关效率方面进行优化，同时减少了碱的使用量，降低了公司的运营成本。

3.2 O3+HCL

清洗硅片表面，去除硅片表面有机物（添加剂中的）污染，形成氧化层，屏蔽不同取向的表面晶格差异，导致各向同性腐蚀，达到降低表面微粗糙度（H2O2工艺）；

拓展：臭氧工艺及H2O2工艺均能进一步清洁硅片表面，去污，但臭氧处理表面微粗糙度能力小于H2O2，制绒前的表面平整度稍差，导致绒面的平整度较差。

3.3 Textur

控制硅片表面金字塔的成型及形貌；

3.4 HF+HCL

中和硅片表面的碱液，HF去除表面氧化层，形成H-Si键使硅片具有脱水性，HCL除去硅片金属杂质，防止漏电、低效；

SiO2+6HF→H2[SiF6]+2H2O

3.5 HWD

利用热水表面张力大，针对硅片进行热脱水（纯水电阻率须大于18兆欧），慢提拉前加一个水洗槽，更有利于清洗硅片表面的药液残留，并且可减少对烘干槽的腐蚀；

3.6 Drying

烘干硅片表面水分；

拓展：行业内目前脏污EL黑斑黑点较多，与烘干槽内存在的生锈、金属离子以及相关的脏污有关，部分公司已开始更换槽体材质，去除相应的生锈部件等措施。

4. 制绒影响因素

本文内容来源于：光伏技术

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