太陽能電池片科普系列——刻蝕篇
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發(fā)布日期：2017-11-22
核心提示：
擴(kuò)散過后的下一個(gè)工序是刻蝕，由于擴(kuò)散采用背靠背擴(kuò)散，硅片的邊緣沒有遮擋也被擴(kuò)散上磷（邊緣導(dǎo)通狀態(tài)），太陽能電池PN結(jié)的正面所收集到的光生電子會(huì)沿著邊緣擴(kuò)散有磷的區(qū)域流到PN結(jié)的背面，而造成短路，太陽能電池片會(huì)因此失效。
擴(kuò)散過后的下一個(gè)工序是刻蝕，由于擴(kuò)散采用背靠背擴(kuò)散，硅片的邊緣沒有遮擋也被擴(kuò)散上磷（邊緣導(dǎo)通狀態(tài)），太陽能電池PN結(jié)的正面所收集到的光生電子會(huì)沿著邊緣擴(kuò)散有磷的區(qū)域流到PN結(jié)的背面，而造成短路，太陽能電池片會(huì)因此失效。同時(shí)此短路通道等效于降低并聯(lián)電阻。另外由于在擴(kuò)散過程中氧的通入，硅片表面會(huì)形成一層二氧化硅，在擴(kuò)散爐高溫的作用下POCl3與O2形成的P2O5，部分P原子進(jìn)入Si取代部分晶格上的Si原子形成n型半導(dǎo)體，部分則留在了SiO2中形成PSG（磷硅玻璃）。
1、磷硅玻璃會(huì)使得電池片在空氣中表面容易受潮，導(dǎo)致電流和功率的衰減；
2、死層增加了發(fā)射區(qū)電子的復(fù)合，以致少子壽命的降低，進(jìn)而降低了Voc和Isc；
3、磷硅玻璃會(huì)使得PECVD后產(chǎn)生色差。
一、刻蝕的原理
工藝流程：上片→蝕刻槽（H2SO4HNO3HF）→水洗→堿槽(KOH)→水洗→HF槽→水洗→下片
刻蝕槽HNO3和HF的混合液體會(huì)對(duì)擴(kuò)散后硅片的下表面及邊緣進(jìn)行腐蝕,以去除邊緣的N型硅,打破硅片表面短路通路。因此刻蝕對(duì)于液位高度的控制需要特別精確。反應(yīng)方程式：
3Si+4HNO3+18HF=3H2[SiF6]+4NO2+8H2O
去PSG磷硅玻璃的原理方程式：
SiO2+4HF=SiF4+2H2O
SiF4+2HF=H2[SiF6]
SiO2+6HF=H2[SiF6]+2H2O
當(dāng)電池片從HF槽出來后，可觀察其表面脫水情況，如果脫水效果良好，則代表磷硅玻璃已去除較干凈；如果表面水珠較多，則代表磷硅玻璃未被去除干凈，可添加適量HF到HF槽中。
二、刻蝕工序工藝指標(biāo)管控
當(dāng)電池片經(jīng)過刻蝕機(jī)臺(tái)出來時(shí)，首先檢查硅片表面，絨面是否明顯斑跡，是否有藥液殘留。該工序一般要求面腐蝕深度控制在0.8～1.6μm范圍內(nèi),同時(shí)硅片表面刻蝕寬度不超過2mm,刻蝕邊緣絕緣電阻大于1K歐姆。
對(duì)于刻蝕程度可以通過刻重來衡量——刻蝕前重量減去刻蝕后重量。對(duì)于刻重的要求，不同公司有不同的要求，一般遠(yuǎn)小于制絨減薄量。
疏水性測(cè)試，刻蝕后電池片需要=定時(shí)抽檢電池片疏水性，疏水性可反映擴(kuò)散的好壞。
反射率，主要與刻重、電池片和藥液有關(guān)
三、刻蝕車間常見事項(xiàng)
異常處理，刻蝕車間和制絨車間極其類似，機(jī)臺(tái)疊片、碎片、吹不干、殘留和色斑等常見問題等都極為相似，機(jī)臺(tái)的維護(hù)、抽風(fēng)、流量等引起的工藝問題類型也多相似。
1、純水電導(dǎo)率檢測(cè)、生產(chǎn)所用均為純水，純度不高將直接導(dǎo)致電池片嚴(yán)重的質(zhì)量問題；
2、空氣溫度和潔凈度，電池片是就像襁褓中的嬰兒，任何風(fēng)吹草動(dòng)都會(huì)引起相當(dāng)大的后果；
3、化學(xué)濃度分析，對(duì)制絨槽藥液進(jìn)行定期分析，以便調(diào)整。
4、返工分類，大過刻、小過刻等返工工藝不同，需要對(duì)返工進(jìn)行區(qū)分，送至制絨車間。
四、總結(jié)
刻蝕車間的機(jī)器和制絨車間幾乎是同樣的，同樣的RENA機(jī)器進(jìn)行稍微的改動(dòng)就可以使用在不要的工序，同樣制絨車間面臨的問題刻蝕車間也同樣存在，維護(hù)繁瑣，有安全隱患等（具體可參見太陽能電池片科普系列制絨篇）?？涛g也屬于濕制程，對(duì)藥液壽命、藥液成分比例、外圍都同樣較為敏感，問題出現(xiàn)都是批量性的，問題處理上只能靠經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。