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1、硅片清洗剂,陆由东,2012-12-10,太阳能电池的应用,太阳能电池的应用,太阳能电池分类,单晶硅太阳电池：1、表面规则稳定，通常呈黑色 2、光电转换率最高，可达14-17%左右,而且其发电效率稳定可靠。3、不能弱光发电。4、因单晶硅衬底造价高，成本较 贵。5、光电单元间的空隙可透部分光。,多晶硅太阳电池 1、结构通常清晰，不透明 2、转化率略低于单晶硅太阳电 池，约10-12%3、稳定性不如单晶硅 4、不能弱光发电 5、成本低于单晶硅，多晶硅太阳电池正在逐步取代单晶硅太阳电池。,非晶硅太阳电池1、具有透光性，透光度可从5%到75%,运用到建筑上的最理想的透光度为5%2、转化率较低（6%-1
2、0%）3、具备弱光发电的性能，日发电时间可以从早上6点延续到晚上7点4、材料和制造工艺成本低，易于形成大规模生产5、承受的工作温度比晶体硅要高,太阳能电池分为单晶电池和多晶电池，但是它们的结构基本一样，都有以下部分组成,单晶电池,多晶电池,铝硅形成背面,硅基体,扩散层,蓝色氮化硅,绒面,表面主栅线,表面细栅线,太阳能电池的结构,光伏发电的本质是“光-电转换”。,简单讲，主要是以半导体材料为基础，利用光照产生电子-空穴对，在PN结上可以产生光电流和光电压的现象，从而实现太阳能光电转换的目的。,太阳能电池的工作原理,完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。,晶体中原子的排列方式,硅单晶中
3、的共价健结构,共价健,PN结及原理,多余电子,磷原子,在N 型半导体中自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。,在 P 型半导体中空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。,硼原子,空穴,PN结及其单向导电性,多子的扩散运动,少子的漂移运动,浓度差,P 型半导体,N 型半导体,内电场越强，漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。,扩散的结果使空间电荷区变宽。,空间电荷区也称 PN 结,扩散和漂移这一对相反的运动最终达到动态平衡，空间电荷区的厚度固定不变。,动画,形成空间电荷区,工作原理：当太阳光照射到太阳电池上并被吸收时，其中能量大于禁带宽度的光子能把价带中电子激发到导带上去，形成自由电子，价带中
4、留下带正电的自由空穴，即电子一空穴对；自由电子和空穴在不停的运动中扩散到P-N结的空间电荷区，被该区的内建电场分离，电子被扫到电池的N型一侧，空穴被扫到电池的P型一侧，从而在电池上下两面(两极)分别形成了正负电荷积累，产生“光生电压”，即“光伏效应”，若在电池两侧引出电极并接上负载，负载中就有“光生电流”通过。,太阳能电池的工作原理,工业硅,6N以上高纯多晶硅,单晶硅棒,多晶硅锭,物理化学,处理,高温熔融,单晶硅片,多晶硅片,组件,系统,组件,太阳能电池的产业链,硅片生产流程,硅锭粘结,开方机,开方后的硅块,硅块检测,硅块截断,硅块平磨倒角,硅块玻璃板和工件板粘结,预清洗脱胶,排片清洗机,切割
5、后硅片,清洗好的硅片,机器检片,人工检片,硅片包装,硅棒粘胶,硅片切割,切好后的硅片,硅片的清洗,硅片分检,22,硅片上污垢的组成,晶片表面层原子因垂直切片方向的化学键被破坏而成为悬空键，形成表面附近的自由力场，极易吸附各种杂质表面，可能沾污的杂质可归纳为三类：油脂、松香、蜡、环氧树脂、聚乙二醇等有机物；金属、金属离子及一些无机化合物；自然氧化层及尘埃及其他颗粒（硅，碳化硅）等。,一、污垢附着力：静电力，范德华力，化学键等二、污垢的危害：造成硅片易发生变花、发蓝、发黑、影响制绒等现象，使硅片不合格。,三、清洗剂的主要成分：1、碱（氢氧化钠、氢氧化钾）2、表面活性剂 3、螯合剂 4、有机溶剂 5
6、、其他原料,1、有机物污垢：利用表面活性剂的渗透、润湿、乳化作用，解吸、包裹油脂、环氧树脂、聚乙二醇等有机物颗粒离开硅片表面，并成为悬浮的自由粒子。同时在硅片表面形成致密的吸附层，防止二次污染，从而保证了硅片表面的清洁度。,清洗机理,2、金属杂质：A、由于金属离子和硅表面终端的氢原子之间的电荷交换和硅结合，难以去除。B、去除方法：使金属原子氧化变成可溶性离子可以将碱金属离子及Al3、Fe3和Mg2形成的不溶的氢氧化物反应成溶于水的络合物C、进一步去除残留的重金属污染（如Au）M Mz+z e-,3、自然氧化层及大颗粒A、带来的问题：接触电阻增大难实现选择性的CVD或外延成为金属杂质源难以生长金
7、属硅化物B、无机碱对硅有腐蚀作用，缓慢溶解原始氧化层，并再氧化去除颗粒,超声波清洗原理 超声波在清洗液中疏密相间的向前辐射，使液体流动而产生数以万计的直径为50-500m 的微小气泡，这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长，而在正压区，当声压达到一定值时，气泡迅速增大，然后突然闭合，并在气泡闭合时产生冲击波，在其周围产生上千个大气压，振荡污物而使他们分散于清洗液中，从而达到清洗件净化的目的。超声波清洗机如图：,辅助清洗方法,清洗流程,1、预清洗 为保证硅片清洗的洁净度，在脱胶前的喷淋冲洗时间最好控制在30分钟以上。,二、脱胶 A、目前各生产厂家脱胶工艺不同，主要使用机器有两种：手动脱胶机和
8、全自动脱胶机。B、目前主要的脱胶工艺为：5570清水脱胶 5570 加乳酸脱胶 5570 加柠檬酸脱胶 C、脱胶过程中的注意事项 脱胶过程保证硅片表面不能干燥，防止砂浆干在硅片表面，影响硅片表面的清洗。脱胶温度不能过高，防止硅片表面氧化。,清洗流程,3、清洗：循环水清洗 循环水清洗 清洗剂清洗 清洗剂清洗 循环水漂洗 循环水漂洗 慢拉 烘干或甩干,清洗流程,1、清洗操作规程：A、清洗剂配比方案：第三槽：3%复配 第四槽：3%复配 B、各清洗槽温度控制：第三槽：温度设定5055 第四槽：温度设定5055 第五槽：温度设定4050 第六槽：温度设定40502、各清洗槽清洗时间：不低于3分钟；46分
9、钟为宜。3、清洗剂更换周期：清洗片数80001000片后更换三、四槽清洗剂。,典型的清洗工艺,一、脏污片 产生原因：清洗剂质量异常 设备异常 预清洗 时间不够 清洗剂清洗能力不足 解决方案：查看清洗剂批次所对应的质保书，检测清洗剂指标是否正常 检查超声波清洗机超声频率、清洗槽温度、溢流是否正常 增加预清洗时间，一般正常预清洗时间20-30分钟 喷淋和脱胶过程是否有问题 切片后是否长时间没有进行喷淋和脱胶,常见的问题及对策,二、花斑片 大多数是由于硅片在清洗前表面被氧化造成的，产生原因：脱胶温度太高 预清洗到清洗间隔时间过长 切片后到预清洗时间过长 清洗前硅片表面在空气中自然干燥 解决方案：调整脱胶温度 预清洗后尽快清洗，时间间隔不得超过4小时 切片后尽快预清洗，时间间隔不得超过6小时 硅片在清洗前保持湿润,三、白斑片 产生原因：硅棒在切片后，预清洗前与水有接触 切割液中有水进入 清洗前硅片表面在空气中自然干燥 解决方案：硅片在预清洗前不要与水接触 切割液中不能有水进入 硅片在清洗前保持湿润 更换辅料,谢 谢！,
