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1、晶体硅太阳能电池生产线刻蚀工序培训,王大男,光伏电池评测中心,目录,1、刻蚀的作用及方法；2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品；3、主要检测项目及标准；4、常见问题及解决方法；5、未来工艺的发展方向；,1、刻蚀的作用及方法,太阳电池生产流程：,清洗制绒,扩散,去PSG,印刷,刻蚀,PECVD,硅片,烧结,电池,电池生产线,硅片生产线,组件生产线,刻蚀作为太阳电池生产中的第三道工序，其主要作用是去除扩散后硅片四周的N型硅，防止漏电。,扩散后硅片P的分布,去PSG顾名思义，其作用是去掉扩散前的磷硅玻璃。反应方程式如下：,SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O,刻蚀制作方法：目前，晶体硅太阳电
2、池一般采用干法和湿法两种刻蚀方法。,1、刻蚀的作用及方法,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,3Si+4HNO3 3SiO2+4NO+2H2O,SiO2+4HFSiF4+2H2O,SiF4+2HFH2SiF6,大致的腐蚀机制是HNO3氧化生成SiO2，HF再去除SiO2。右面为化学反应方程式：,水在张力作用下吸附在硅片表面。,2.1干法刻蚀设备：设备名称：MCP刻
3、边机设备特点：1.采用不锈钢材质做反应腔，解决了石英体腔在使用过程中，频繁更换腔体带来的消耗。2.电极内置，克服了射频泄露、产生臭氧的危害。3.射频辐射低于国家职业辐射标准。生产能力：一小时 1200PCS,2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品,干法刻蚀中影响因素：,主要是CF4，O2的流量，辉光时间，辉光功率。右面表格为中式线所用工艺。,首先，母体分子CF4在高能量的电子的碰撞作用下分解成多种中性基团或离子。其次，这些活性粒子由于扩散或者在电场作用下到达SiO2表面，并在表面上发生化学反应（掺入O2，提高刻蚀速率）。,干法刻蚀工艺过程：,2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品,干法刻蚀
4、生产流程：,生产注意事项：禁止裸手接触硅片；插片时注意硅片扩散方向，禁止插反；刻蚀边缘在1mm左右；刻蚀清洗完硅片要尽快镀膜，滞留时间不超过1h。,2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品,KUTTLER设备外观及软件操作界面,2.2湿法刻蚀设备主要结构说明：槽体根据功能不同分为入料段、湿法刻蚀段、水洗段、碱洗段、水洗段、酸洗段、溢流水洗段、吹干槽。所有槽体的功能控制在操作电脑中完成。产品特点：有效减少化学药品使用量 高扩展性模块化制程线 拥有完善的过程监控系统和可视化操作界面 优化流程，降低人员劳动强度 通过高可靠进程降低碎片率 自动补充耗料实现稳定过程控制 产能：125mm*125mm硅片
5、：2180片/小时 156mm*156mm硅片：1800片/小时,2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品,槽体布局及工艺：,操作方向，带速1.2m/min,上片,湿法刻蚀影响因素：带速、温度、槽液内各药液浓度、外围抽风、液面高度等。,2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品,KUTLLER刻蚀设备特点：先去PSG，后刻蚀。此种方法优点是避免了先刻蚀由于毛细作用，导致PECVD后出现白边。缺点是由于气相腐蚀的原因，在刻蚀后方阻会上升。,检测工艺点：1.方阻上升在范围之内 2.减重在范围之内 3.3#槽药液浸入边缘在范围之内 4.片子是否吹干，表面状况是否良好,1.避免使用有毒气体CF4。2.背
6、面更平整，背面反射率优于干刻，能更有效的利用长波增加Isc。被场更均匀，减少了背面复合，从而提高太阳能电池的Voc。,湿法刻蚀优点：,湿法刻蚀影响因素：带速、温度、槽体内各药液浓度、外围抽风、液面高度等。,2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品,湿法刻蚀生产流程：,生产注意事项：禁止裸手接触硅片；上片时保持硅片间距40mm左右，扩散面朝上上片，禁止放反；刻蚀边缘在1mm左右；下片时注意硅片表面是否吹干；刻蚀清洗完硅片要尽快镀膜，滞留时间不超过1h。,2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品,2.3刻蚀常用化学品：,2、刻蚀的工艺设备、操作流程及常用化学品,3、主要检测项目及标准,刻蚀主要检测
7、硅片的减薄量、上升的方阻、硅片边缘的PN型。,减薄量：,减薄量标准：多晶0.05-0.1克,所用仪器：电子天平,方阻上升：,所用仪器：四探针测试仪,方阻上升标准：方阻上升5个以内,冷热探针、三探针,硅片边缘的PN型：,所用仪器：冷热探针、三探针,边缘PN型：显示P型,电子天平,四探针测试仪,3、主要检测项目及标准,热探针和N型半导体接触时，将传导电子流向温度较低的区域，使得热探针处电子缺少，因而其电势相对于同一材料上的室温触电而言将是正的。同样道理，P型半导体热探针触点相对于室温触点而言将是负的。,利用探针与硅片表面形成整流接触（如右图），通入交流电，通过毫安表的偏转方向判断硅片的PN型。,此
8、法不适应于低阻的硅片，因为低阻硅片与探针形成的是欧姆接触。,冷热探针检测原理：,三探针检测原理：,4、常见问题及解决方法,5、未来工艺的发展方向,1.刻蚀发展方向：去PSG工序将与干法刻蚀合为一道工序，干法刻蚀将逐步被湿法刻蚀所取代。2.湿法刻蚀最新设备：结合rena和kuttler设备的优点，既能避免黑边、方阻也不上升。,Thanks！,MajpjMVcyzj21HLfrvy96dv02lPPfYgxUS7IYmZkyEmZ0kGeYZS3bpLCkYH1lt4EK7CxmUX3ijoYSOer7ZuaVWYgz4EpZrUirVpMzzvNtf1XZw5oswSXOtFaejnOcmfE1
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