Rena_前后清洗工艺培训教材

RENA InTex & InOxSide Training

太阳能电池的种类及效率

Confidential

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制造太阳能电池的基本工艺流程前清洗(制绒)

扩散

后清洗(刻边/去PSG)

PECVD SiNx

丝网印刷 /烧结/测试

RENA清洗设备 前、后清洗设备外观相同，内部构造和作用原理稍有不同

一、RENA InTex工艺培训

制绒的目与原理

根据工艺方法不同，制绒可分为碱制绒(仅适用于单晶硅制绒) 和酸制绒(可用于单晶和多晶硅表面的制绒)。RENA设备为酸制 绒设备，其目的主要有： 1.去除硅片表面的机械损伤层 2.清除表面油污和金属杂质 3.形成起伏不平的绒面，减少光的反射，增加硅片对太阳光的 吸收，增加PN结的面积，提高短路电流(Isc),最终提高电 池的光电转换效率。

酸制绒后表面呈蜂窝状，如下图所示。

陷光原理图 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。

单晶硅片酸制绒绒面形状

酸制绒工艺涉及的反应方程式: HNO3+Si=SiO2+NOx↑+H2O SiO2+ 4HF=SiF4+2H2O SiF4+2HF=H2[SiF6] Si+2KOH+H2O →K2SiO3 +2H2 NO2 + H2O = HNO3 + HNO2 Si + HNO2 = SiO2 + NO +H2O HNO3 + NO + H2O = HNO2

前清洗工艺步骤： 制绒→碱洗 →酸洗→吹干 RENA Intex前清洗设备的主体分为以下八个槽，此外还有滚轮、排 风系统、自动及手动补液系统、循环系统和温度控制系统等。Etch bath Dryer1 Rinse1 Alkaline Rinse

Rinse2

Acidic Rinse

Rinse3

Dryer2

Etch bath:刻蚀槽，用于制绒。 所用溶液为HF+HNO3,主要工艺参数： Firstfill volume:480L; Bath processtemperature:7± 2 ℃ concentrations of chemical:HF(70g/L)&HNO3 (490g/L); Quality:100.0Kg; Setpoint recirculation flow:140.0L/min; 制绒过程中根据腐蚀深度，可对温度作适当修正。越高的温度对应越快的反应 速度，故如果腐蚀不够则可适当提高反应温度，反之亦然。一般每0.1 ℃对应 约0.1µ m的腐蚀厚度。当药液寿命(Quality)到后，需更换整槽药液。 刻蚀槽的作用： 1.去除硅片表面的机械损伤层； 2.形成无规则绒面。

Alkaline Rinse:碱洗槽 。 所用溶液为KOH,主要工艺参数： Firstfill concentration of chemical:5%; Bath lifetime:250hours; Bath processtemperature:20±4 ℃ 当药液寿命(Bath lifetime)到后，需更换整槽药液。碱洗槽的作用：

1.洗去硅片表面多孔硅； 2.中和前道刻蚀后残留在硅片表面的酸液。

Acidic Rinse:酸洗槽 。 所用溶液为HCl+HF,主要工艺参数： Firstfill concentration of chemical:HCl(10%)&HF(5%); Bath lifetime:250hours; Bath processtemperature:20± 2 ℃当药液寿命(Bath lifetime)到后，需更换整槽药液。

酸洗槽的作用： 1.中和前道碱洗后残留在硅片表面的碱液； 2.HF可去除硅片表面氧化层(SiO2),

形成疏水表面，便于吹干； 3.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。

Rinse 1~3:水洗槽，水洗槽与槽之间相互联通。水洗槽中液面高度 Rinse 3>Rinse 2 > Rinse 1。进水口在Rinse 3处。 Dryer 1和Dryer 2为风刀，通过调节风刀的角度和吹风的压力，使硅 片被迅速吹干。 滚轮分三段设定速度，其中converyor1≤converyor 2≤converyor 3,否 则前快后慢，易在设备中因为叠片而造成碎片。滚轮速度(即制绒时 间)根据需要的腐蚀深度来进行设置，生产过程中可根据测试结果来 进行滚轮速度修正。一般滚轮速度慢，则反应时间增加，腐蚀深度加 深，反之亦然。 (注:前清洗速度最好不要超过1.2m/min,速度过快，一方面硅片清洗 或吹不干净，扩散容易出现蓝黑点片；另一方面碎片高，有时碎片会 堵住喷淋口，清洗后出现脏片。此外，滚轮速度也不可太慢，否则影 响产量。)

补液:自动补液：当腐蚀深度控制在4.4± 0.4µm范围内时，硅片的腐蚀重量约为 0.3g/片，通过感应器计数，当跑片达到一定量时，机器自动对刻蚀槽进行 补液,其中HF量为0.05±0.005kg、 HNO3量为0.05±0.005kg。 手动补液：根据实际硅片的腐蚀情况，有时需要进行手动补液。通常每次 补液量如下： Replenishment Etch bath: HF 9.000L HNO3 6.000L Replenishment Alkaline: KOH 2.000L Replenishment Acidic: HCl 4.000L HF 2.000L 也可根据实际情况减少或增加手动补液量。但用量比例按照上述之比 例 ，补药过程一般不建议加入DI water。

前清洗补液原则

当腐蚀深度不够时，只对Etch bath进行手动补液。当 硅片表面有大量酸残留，形成大面积黄斑时，需要对KOH

进行手动补液。当硅片经过风刀吹不干，则可能硅片表面氧化层未被洗净，此时可适当补充酸。

设备的日常维护主要是滤芯的更换；视硅片清洗后 的质量排查可能的设备原因，调整喷淋和风刀的角度和 强度；药液寿命到后换药过程中清洗酸碱槽，以及清理 滚轮和各槽中碎片。 需要注意的是碱槽的喷嘴角度和流量需要控制好， 否则碱液易喷至Rinse1中，而Rinse1中洗下的酸液和上 述碱液易在该槽中生成盐，使该处的滤芯很快被堵住而 失效。