㈠、目的和原理:
利用氢氧化钠对多晶硅腐蚀作用,去除硅片在多线切割锯切片时产生的表面损伤层,同时利用氢氧化钠对硅腐蚀的各向异性,争取表面较低反射率较低的表面织构。
解释:①现有多晶硅片是由长方体晶锭在多线切割锯切成一片片多晶
硅方片。由于切片是钢丝在金刚砂溶液作用下多次往返削切成硅片金刚砂硬度很高会在硅片表面带来一定的机械损伤。如果损伤不去除会影响太阳电池的填充因子。
②氢氧化钠俗称烧碱,是在国民经济生产中大量应用化工产品。
由电解食盐水而得,价格比较便宜,每500克6元。化学反应方程式为:
分析纯氢氧化锂、氢氧化钾也可以与硅起反应,但价格较贵。如氢氧化锂每500克23元,用于镉-镍电池电解液中。
③碱性腐蚀优点是反应生成物无毒,不污染空气和环境。不像HF-HNO3酸性系统会生成有毒的NOx气体污染大气。另外,碱性系统与硅反应,基本处于受控状态。有利于大面积硅片的腐蚀,可以保证一定的平行度。
㈡、步骤:
1. 本工艺步骤是施博士制定的,是可行的具有指导意义的两步法碱腐蚀工艺。第一步粗抛光去掉硅片的损伤层。第二步细抛光,表面产生出部分反射率较低的织构表面。如果含有[100]晶向的晶粒就可以长出金字塔体状的绒面。第五步是通过盐酸中和残余的氢氧化钠,化学反应方程式为:
2. 第七步氢氟酸络合掉硅片表面的二氧化硅层,化学反应方程式为:
3. 我们就粗抛作过实验,投入50片硅片:
a:在20%NaOH溶液中,温度为80℃反应了10分钟硅片厚度平均去掉了32μm。
B:在15%NaOH溶液中温度为80℃反应了10分钟硅片厚度平均去掉了25μm此数据来源于小片实验。硅片粗抛是放热反应且反应激烈,反应速度与温度上升有点正反馈的态势温度高,浓度高反应就会更激烈。新硅片由于表面粗糙,表面积大一些反应也会激烈一些。
C:由于每次投片量较大125×125可投300片103×103可投400片因而反应会很激烈通过积累可以求出在受控条件下最佳浓度和时间。
D:按照施博士的意见硅片去掉20~25μm的厚度,硅片损伤层也就去除干净了,这也可以作为检验标准。
E:本反应以125×125的硅片计,每一片每次反应去掉25μm的厚度为准,每片将消耗0.9克硅,也将消耗2.6克氢氧化钠,300片硅片将消耗780克氢氧化钠,加上溶液加热蒸气带走一部分氢氧化钠,先加上1000克氢氧化钠为宜。
F:同理如e那样每次生成832克硅酸钠反应槽内的溶剂以170千克计一旦溶液出现明显白色絮状硅酸钠就应更换氢氧化钠溶液。
G:工序3中利用氢氧化钠对硅腐蚀的各向异性用2%氢氧化钠溶液在多晶硅表面产生反射率较低织构表面在[100]晶向的晶粒表面上会腐蚀出金字塔体的绒面来。多晶硅总会存在着[100]晶向的晶粒只是多少而已。
H:溶液配比方法是采取重量百分比法如20%氢氧化钠溶液是1000ml纯水中加200克氢氧化钠。
㈢、注意事项:
1:在工序1和3中氢氧化钠溶液与硅片反应时会有碱蒸气产生故设备运行时请关闭有机玻璃门。
2:盐酸是挥发性强酸不不要去闻其味道。
3:氢氟酸会腐蚀玻璃故不与玻璃器械接触也不要去闻氢氟酸的味道。
4:如果酸或碱不小心溅入眼内或溅到脸上请立即打开洗脸洗眼池上盖冲洗。
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