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1、单晶制绒工艺酸碱清洗液配比及浓度对清洗 效果的影响作者：李雪方武佳娜郭丽梁芳楠来源：山西能源学院学报2021年第04期表1电性能参数碱槽配比KOH：H2O2Eta/%.Uoc/Vlsc?/AA4.34L： I7L2L840.67619.6888R4.34L：34L21710,67369.6883C4.34L：27L21.760.67479.6747转换效率（）2 2 2 23 S NJ转换效率（）24682USab图2 a扩散外观烧焦片；b-EL黑斑黑点片表2电性能参数酸槽配比(HF；HC1)Ela/%FF/%Isc/AA组35L：32L21.7381.509.6151R组2L6881499.
2、6060C组36I/46L2L788L309.6556【摘要】本文从单晶制绒酸碱清洗出发，结合扩散制结工艺，分析阐述制绒清洗效果对 电池片性能与外观质量的影响。结果表明：碱清洗中KOH与H2O2在合适的配比下，绒面洁 净度更高，绒面均匀性良好，电性能更优;酸清洗液浓度应尽可能大，以保证硅片表面的二氧 化硅层去除，同时保证HCL对金属离子的清洗效果;制绒清洗效果不良情况下，经过扩散制结 后，PN结被破坏，外观呈现烧焦色斑不良，EL下呈现黑斑、黑点不良，导致电性能下降。【关键词】单晶PERC；酸碱清洗;PN结;电性能【中图分类号】TM914.4【文献标识码】A【文章编号】2096-4102 (20
3、21) 04-0097-02高效、低成本一直是光伏制造商追求的主要目标，单晶PERC已成为光伏行业的主流技 术。清洗制绒是电池片制作的第一道工序。原料硅片经过多种加工工序后，表面残留有机械损 伤层和各种有机化合物。如果原料硅片的表面质量达不到要求，那么剩余的工艺再精湛，也将 无法获得高质量的成品电池片，硅片清洗的重要性即凸显出来。硅片的清洗方法有RCA清洗 法、超声清洗法、机械刷片法等。随着光伏行业的发展，以RCA清洗理论为基础的各种化学 清洗被开发并应用于规模化生产中。在单晶硅片制绒工艺中，常用H2O2为强氧化剂，选用 OH-共同对硅片表面的有机污染物进行氧化一溶解一再氧化一再溶解的循环过程
4、，最终达到污 染物去除的目的，同时利用OH-对损伤层进行去除。制绒后的酸清洗一般选用HF与HC1的混 合液，中和硅片上残留的碱液并去除金属离子。硅片清洗旨在制作精良的绒面结构，获得优质 的电性能。本文从制绒清洗液的配比浓度出发，再结合扩散工艺，阐述清洗对电池片电性能的影响。1 实验方法与方案实验在 PERC 电池生产线上进行，使用槽式制绒设备做金字塔绒面的制备，并在管式扩散 炉中做P掺杂沉积制备PN结。其他工艺均采用线上控制参数。碱清洗实验方案：双氧水作为强氧化剂，对硅片表面的有机物清洗起着主要作用，所以本 实验仅调整H2O2在混合液中的浓度，并通过添加H2O2的体积量来达到此目的。实验制得不
5、 同配比下的电池片进行电性能分析对比。实验仅调整碱洗槽，其他槽体保持不变。酸清洗实验方案：通过调整HF与HC1在混合液中的比例，制得分组电池片，分析酸清洗 对电池片电性能的影响。实验在同一制绒机台进行，其他槽体不做更改，仅手动更改酸洗槽的 配方，每次换液正常后取用 1000片的生产数据作对比。2 结果分析2.1碱清洗的影响碱洗实验所得电性能参数如表 1。碱性腐蚀液中的H2O2配液量翻倍、增加10L后，电池片转换效率分别下降约0.13%、 0.08%，主要体现在开压与填充的下降。经测试，实验与生产片制绒后的反射率相差不大，可 见双氧水主要贡献于硅片表面的清洁程度。合适配比下，H2O2在腐蚀液中可
6、增加Si-O-Si 键，使制绒微粗糙度降低。而H2O2过量时，可能造成碱液对硅片的腐蚀作用，金字塔成型不 佳，表面微粗糙度高，少子寿命下降，开压降低;较高的微粗糙度在丝网印刷时形成的串联电 阻较大，导致FF下降。2.2酸清洗的影响酸清洗实验所得电学性能参数如表 2。从电性能统计表中可以看出，在HF : HCl配比为36L : 46L时，其电性能参数最优，而配 比为18L : 25L时，电性能比较差。在电性能方面，主要体现在FF、Rsh、Isc、Voc的差别。制绒酸洗槽中HF的主要作用是去除硅片表面形成的氧化层，使硅片更易脱水，HC1去除硅片 表面的金属杂质离子。而在B组中，酸浓度偏低，HF在混
7、合液中主要是和SiO2反应，而该组 HF含量占比较其他两组更低，硅片制绒后疏水性差，可能导致表面有酸渍残留，酸渍中含有 金属杂质，可在晶硅中產生复合作用，导致少数载流子的扩散长度减小，降低电池转换效率。 在扩散工艺中，酸渍残留区域经高温反应，表面的PN结被破坏，EL呈现即为黑斑黑点。对比三组实验的转换效率散点图(见图1)，制绒酸洗槽采用HF ： HC1=36L ： 46L的配方 下的电池片的转换效率更集中，低效片相对较少，电池片电性能更稳定。2.3 扩散工艺影响硅片制绒清洗效果不佳，即存在酸碱残留时，制绒后肉眼看不见，但经过后续扩散工艺 后，外观即出现烧焦斑点，EL上为黑斑黑点。如图2所示。扩
8、散反应炉一般温度在600C以上。若硅片在进入反应炉中，表面残留有化学品，而化学 品的主要成分为水，水与三氯氧磷在氧气的氛围中会形成HPO3，其有腐蚀作用，在高温的作 用下被烧焦，并附着于硅片表面，即呈现扩散后的烧焦状态。扩散工艺是利用三氯氧磷作为磷源，改变硅片表面的P浓度，进而使P型硅片靠近表面的 薄层变为N型，并高温推进，获得所需PN结。在本文中，因制绒清洗效果的影响，硅片表面 残留物位置处在扩散炉中呈烧焦状态，且主要为偏磷酸，该处磷无法推进或者推进困难，方阻 高，Rsh小，而Rsh是PN结形成的不完全部分所导致的漏电流，其越小漏电流越大，电池转 换效率越低。3结论碱清洗步骤中应合理调配KO
9、H与H2O2的比例，KOH : H2O2=4.34L : 17L时，制得的绒 面洁净度高，金字塔均匀，电性能更优。酸液浓度在优选范围内应尽可能大，HF : HCl=36L : 46L配比下，保证了足够的HF能将 硅片表面的二氧化硅膜层去掉，使硅片的疏水性更佳，同时保证HCl对金属杂质离子的清洗效 果。制绒清洗效果不佳时，在扩散后硅片表面会出现烧焦外观不良，EL呈现黑斑黑点，电性 能主要体现在漏电流大。【参考文献】江海兵硅片清洗技术进展J.硅谷，2008 (19)： 199-200.2 ANGERMANN H，HENRION W，REBIEN M.et al. Wet-chemical prep
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单晶制绒工艺酸碱清洗液配比及浓度对清洗效果的影响
