制绒工艺培训

制绒工艺培训工艺部主要内容制绒目的制绒原理RENA制绒工艺流程工艺常见问题以及解决方法制绒工序岗位职责注意事项一、制绒目的􀂙消除表面硅片表面有机沾污（HF）和金属杂质（HCL）􀂙去除硅片表面的机械损伤层􀂙在硅片表面形成绒面，增加太阳光的吸收减少反射，增加PN结面积，提高短路电流（Isc），最终提高电池光电转换效率绒面不仅仅是腐蚀坑洞，也是改善表面态的有效手段，绒面制作不好表面态难以补偿，悬挂键大幅度增加，少子寿命复合严重，Isc的提高几乎不可能。多晶硅切割过程陷光原理光在光滑半导体薄片表面陷光原理图上的反射、折射和透射当入射光入射到一定角度的斜面，光会反射到另一角度的斜面形成二次吸收或者多次吸收，从而增加吸收率。在绒面硅片上制成PN结太阳电池，它有以下特点:绒面电池比光面电池的反射损失小，如果再加减反射膜，其反射率可进一步降低。入射光在光锥表面多次折射，改变了入射光在硅中的前进方向，不仅延长了光程，增加了对红外光子的吸收，而且有较多的光子在靠近PN结附近产生光生载流子，从而增加了光生载流子的收集几率。在同样尺寸的基片上，绒面电池的PN结面积比光面大得多，因而可以提高短路电流，转换效率也有相应提高。绒面也带来了一些缺点:一是工艺要求提高了；二是由于它减反射的无选择性，不能产生电子空穴对的有害红外辐射也被有效地耦合入电池，使电池发热；三是易造成金属接触电极与硅片表面的点接触，使接触电阻损耗增加。7二、制绒原理利用HF-HNO3溶液混合溶液对硅片表面进行腐蚀，去除表面油污、切割损伤层以及制备绒面，主要发生下列化学反应：3Si+18HF+4HNO3→3H2SiF6+8H2O+4NO↑HNO3：氧化硅片，生成SiO2HF：与SiO2生成H2[SiF6]，去除表面SiO2使氧化反应持续进行另外单晶一般采用加热到80~90°浓度为20%~30%的NaOH溶液来进行腐蚀，碱溶液对各个晶面腐蚀速率不同，在硅片表面形成类“金字塔”状绒面，降低反射率，发生下列化学反应：Si+2OH-+H2O=SiO32-+2H2↑单晶和多晶绒面单晶绒面多晶绒面显微镜下观察绒面。多晶硅制绒是损伤层的去除和制绒面同时进行的，控制的主要参数是减薄量，为保证损伤层的去除干净，减薄量必须要够，但不能过大，减薄不够导致损伤层去除不净，腐蚀坑过深过窄，减薄过大导致腐蚀坑过大，大的不规则腐蚀坑洞较多，绒面一致性差等。三、RENA制绒工艺流程水洗槽水洗槽酸制绒机制绒槽吹干槽传递过程上片仓库来料接收碱洗槽水洗槽酸洗槽下片制绒设备制绒KOHbathHF/HClbath水1水2水3吹干速度1.0-1.5m/min3.1RENA制绒原理RENA是通过化学反应来进行硅腐蚀的，其反应体系很复杂。以下是其中的几个反应方程式：Si+2HNO3+6HF=H2SiF6+2HNO2+2H2O3Si+4HNO3+18HF=3H2SiF6+4NO+8H2O3Si+2HNO3+18HF=3H2SiF6+2NO+4H2O+3H25Si+6HNO3+30HF=5H2SiF6+2NO2+4NO+10H2O+3H2尽管很复杂，但反应可以分成两步：硝酸/亚硝酸（HNO2）将硅氧化成二氧化硅（主要是亚硝酸将硅氧化）。二氧化硅和氢氟酸反应（快反应），生成四氟化硅和水（快反应），四氟化硅又和水化合成氟硅酸进入溶液。第一步：链的触发硝酸将硅氧化成二氧化硅，生成二氧化氮或一氧化氮Si+4HNO3=SiO2+4NO2+2H2O(慢反应)Si+2HNO3=SiO2+2NO+2H2O(慢反应)链的扩展二氧化氮、一氧化氮与水反应，生成亚硝酸，亚硝酸很快地将硅氧化成二氧化硅2NO2+H2O=HNO2+HNO3(快反应)Si+4HNO2=SiO2+4NO+2H2O(快反应)（第一步的主反应）4HNO3+NO+H2O=6HNO2(快反应)只要有少量的二氧化氮生成，就会和水反应变成亚硝酸，只要少量的一氧化氮生成，就会和硝酸、水反应很快地生成亚硝酸，亚硝酸会很快的将硅氧化，生成一氧化氮，一氧化氮又与硝酸、水反应。造成硅的快速氧化，硝酸则最终被还原成氮氧化物。第二步:二氧化硅生成以后，很快与氢氟酸反应SiO2+4HF=SiF4+2H2O;(四氟化硅是气体)SiF4+2HF=H2SiF6。总反应:SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O最终腐蚀掉的硅以氟硅酸的形式进入溶液。亚硝酸本身并不是特别稳定，它会慢慢分解，在时刻时停的小批量生产时，溶液中的亚硝酸浓度的平衡点不会超过一定的限度，刻蚀溶液会一直保持无色。大批量生产时，亚硝酸浓度平衡点会有所上升，亚硝酸浓度的略微增加，会导致有一个有趣的现象——溶液颜色变成淡绿色和绿色。只要减薄量正常，溶液颜色变绿不会对片子效率产生任何影响。刻蚀不合格片时可能会将一些杂质引入刻蚀溶液，污染刻蚀溶液，但这与变绿无关。3.2碱洗槽KOH溶液，主要中和前道残留在硅片表面的酸，同时对形成的多孔硅表面进行清洗，发生下列化学反应：Si+2KOH+H2O=K2SiO3+2H2↑3.3酸洗槽中和前道碱洗后残留在硅片表面的碱液，HF可去除硅片表面氧化层（SiO2），形成疏水表面，便于吹干，HCl中的Cl-有携带金属离子的能力，可以用于去除硅片表面金属离子，反应如下：SiO2+6HF=H2[SiF6]+2H2O四、工艺常见问题以及解决方法4.1、腐蚀深度：工艺控制在4.2±0.2μm检测仪器：电子称通过测量制绒前后片子减薄量，可以计算出腐蚀深度，根据具体测量情况可以改变工艺参数:槽体温度原则上温度控制在8度，一般上下浮动1-2度，调整梯度为0.5-1度，温度升高腐蚀深度增加，反之。温度可以作为腐蚀速率的调节手段，但是这是最后的手段。由于温度较高的情况下，溶液在制绒槽时会不稳定，所以一般不宜长时间超过10度，当前我们的补液能保证刻蚀速率不下降，那么我们无需调高刻蚀溶液的温度。滚轴速度原则上带速控制在1.0-1.5m/min，调整梯度式0.1-0.2m/min，速度越快，腐蚀深度越小，反之。自动补液调整自动补液的周期以及自动补液量（HFHNO3），补液周期越短，补液量越大，腐蚀深度越大，反之。手动补液可以手动添加化学品（HFHNO3DI水），一般在腐蚀深度偏差较大时进行手动补液，一般在换液初期和槽体寿命快到时。4.2、反射率：工艺控制在20%左右检测仪器：反射率测试仪在工艺使用时用反射率测试仪测试确定工艺方案，在生产中要观察制绒后硅片的亮度，进行适当的调整。太亮标准太暗，且黑丝较多原因HNO3过多原因HF过多4.3、碎片提高挡板的高度使得片子能够顺利的通过滚轮能够碰到挡板的地方，可以选择将挡板切掉一部分.调整喷淋管的位置，至滚轮能够光滑的运行，调整风管和水管的位置，使得片子在通过的时候，不会影响片子的运行。滚轴高低不平会影响片子的运行方向，导致叠片卡片，致使碎片。作为工艺人员在生产过程中，如果发现机器碎片，应巡查上述主要地方，及时找到并清理在设备中残留的碎片，杜绝更多碎片的产生4.4、吹不干：调整吹干气体流量，无效果，通知负责人以及设备解决。另外，作为工艺人员，要时刻关注产线生产情况，随时检查工艺运行情况，遇到异常及时解决，如不能解决及时通知上级解决。当班过程中，检查生产人员的无尘服穿戴、上下片操作手法以及工艺卫生状况是否符合要求，对于不符合要求的情况及时提出，并督促其整改，定期对员工进行集中培训。五、制绒工序岗位职责工艺员：完成工艺负责的点检项目的点检工作（工艺参数、液的使用寿命）。仔细查看前几个班的交接班记录，了解前几个班出现的工艺问题及处理方法，再次出现时可减少处理时间。负责制绒现场的问题处理（包括吹不干，带酸片，腐蚀深度和硅片亮度的调节，设备异常碎片），及时与扩散和PECVD技术员交流，监督生产员工的测试工作。对于出现的不良品，根据《工艺文件》（正在写）要求，制定处理方案。当班过程中，检查生产人员的无尘服穿戴、上下片操作手法以及工艺卫生状况是否符合要求，对于不符合要求的情况及时提出，并督促其整改，定期对员工进行集中培训。协助助理工程师、工程师跟踪相关实验，统计数据，下班时，按时准确填写交接班记录。完成安排的其他工作。助理工程师：关注当天的效率、碎片率、良品率等参数，对于出现的外观不良或是效率低下等异常，及时联系并协助其余工序的工程师进行排查。检查每天的制绒腐蚀量数据，对于异常点，要寻找到相应的设备、时间段等信息，积极排查异常。巡检制绒间的运行状态（制绒间的温度、湿度、排风,工艺卫生）以及设备情况，以达到制绒间正常运行的目的。对于技术员汇报的异常情况，视情况到场解决或是电话给出解决措施，若不能解决的，及时通知工程师。负责制绒工序点检表格（各台设备的运行情况与关键参数点检表）的编写。协助工程师，安排制绒段的排查或改进实验，如有需要，与其他工序或是其他职能部门进行沟通，实验结束后，及时给出实验报告。完成安排的其他工作。工程师：关注当天的效率、碎片率、良品率等参数，对于出现的外观不良或是效率低下等异常，及时联系其余工序的工程师进行排查。对于日常工作中，根据需要，与其他职能部门（如设备、生产等部门）进行沟通，共同寻找解决问题的方案。对于助理工程师汇报的异常情况，视情况到场解决或是电话给出解决方案，若不能解决的，及时通知工艺主管。负责制绒化学品选用以及使用情况（控制的合理的单耗），选择工艺方案（最低的反射率，换液周期）及工艺控制参数（减薄量、腐蚀深度），设备的维护周期，上报工程师。定期进行优化实验或是腐蚀量异常时安排排查实验，根据实验结果提出改进措施。负责编写制绒工段的工艺文件、作业指导书，并组织相关人员进行学习。完成安排的其他工作。主管工程师：关注当天的效率、碎片率、良品率等参数，对于出现的外观不良或是效率低下等异常，及时安排排查。根据工作需要，负责与其他职能部门进行沟通，共同解决问题。对于汇报的异常，视情况到场解决或是电话给出解决方案。根据实验结果，安排实施新的工艺方案，若新方案中涉及到更改化学品厂家、型号或是改变工艺流程的，需向上级请示后决定是否实施。定期总结制绒工序的工作情况，并向工艺经理汇报。负责制绒工序人员的管理，分配领导安排的任务，定期组织会议，对本工段工作进行总结。对工艺文件、作业指导书等进行审核。完成领导安排的其他任务六、注意事项注意化学品防护，进设备内操作，一定要穿防护服。调整参数前多加思考，在不确定的情况下务必找相关人员确认后方可调整，调整后要密切关注生产情况，直到正常为止。多观察、多总结，提高技术水平。附：化学品安全技术说明HNO3：健康危害：其蒸气有刺激作用，引起眼和上呼吸道刺激症状，如流泪、咽喉刺激感、呛咳，并伴有头痛、头晕、胸闷等。口服引起腹部剧痛，严重者可有胃穿孔、腹膜炎、喉痉挛、肾损害、休克以及窒息。皮肤接触引起灼伤。慢性影响：长期接触可引起牙齿酸蚀症。急救措施：皮肤接触：立即脱去污染的衣着，用大量流动清水冲洗至少15分钟。就医。眼睛接触：立即提起眼睑，用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。就医。吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸。就医。食入：用水漱口，给饮牛奶或蛋清。就医。HF健康危害：对皮肤有强烈的腐蚀作用。灼伤初期皮肤潮红、干燥。创面苍白，坏死，继而呈紫黑色或灰黑色。深部灼伤或处理不当时，可形成难以愈合的深溃疡，损及骨膜和骨质。本品灼伤疼痛剧烈。眼接触高浓度本品可引起角膜穿孔。接触其蒸气，可发生支气管炎、肺炎等。慢性影响：眼和上呼吸道刺激症状，或有鼻衄，嗅觉减退。可有牙齿酸蚀症。骨骼Ｘ线异常与工业性氟病少见。急救措施：皮肤接触：立即脱去污染的衣着，用大量流动清水冲洗至少15分钟。就医。眼睛接触：立即提起眼睑，用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。就医。吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸。就医。食入：用水漱口，给饮牛奶或蛋清。就医。NaOH健康危害：本品有强烈刺激和腐蚀性。粉尘刺激眼和呼吸道，腐蚀鼻中隔；皮肤和眼直接接触可引起灼伤；误服可造成消化