单晶硅电池片工艺（初稿）
工艺流程图：
硅片检验→硅片插入片盒→去除损伤层→制绒面→淋洗→中和→三级串连阶梯式清洗→烘干→扩散→周边刻蚀→硅片插入片盒→去除氧化层→三级串连阶梯式清洗→烘干→制备氮化硅→背面银铝浆→烘干→背面铝浆→烘干→正面银浆→烧结→测试分选→检验入库 1．单晶硅片质量检验标准
1．1 外观检验
1．1．1 基片大小：125³125mm±0.5mm
1．1．2 形状：准方片
1．1．3 直径：∮150±1.0mm Φ165±1.0mm
1．1．4 厚度： 280±30μm；在所规定区域内5个测量值的平均值。
1．1．5 TTV（μm）total thickn ess variat ion 在选定圆片区域内，最大厚度变化值≤50μm 1．1．6
1．1．7 破损及针孔：无可见破损和针孔
1．1．8 边缘缺损：长度小于5mm，深度0.5的破损≤1个
1．1．9 钜痕：＜5μm
1．1．10 表面状况：表面颜均匀一致，无残留硅粉，无水迹
1．2 电特性：
1．2．1 晶体：无位错直拉（CZ）单晶
1．2．2 晶向：（100）±3°
1．2．3 导电类型：P型（硼掺杂）
1．2．4 电阻率（Ω²CM） 0.5～2.0 用四探针测量平均晶体电阻
1．2．5 少子寿命：＞15μS
使用微波光电导方法，在未钝化区域内，扫描2³2mm区域，去2000次测量平均值，硅锭边缘部分红区内数据不包括在平均值的计算内。
1．2．6 碳浓度：≤5³10
1．2．7 氧浓度：≤1³10
1．3 质量判断标准：AQL2.5
2．硅片插入片盒：
2．1 工具仪器：25片片盒工作桌，凳子，真空吸附镊子
2．2 原材料：125³125mm硅片
2．3 工艺过程：把一定高度的硅片放于工作桌上，在操作者面前，用真空镊子把硅片吸起，把硅片放于片盒的最下一层，释放真空，硅片脱离真空吸附落于硅片盒的槽中。重复上述动作，直至把任务完成。2．4 注意事项：
2．4．1 人是最大的污染源，不要面对硅片说话，不要用手直接拿片盒，手上有钠离子、油类污染；2．4．2 操作人员要戴口罩、手套操作；
2．4．3 硅片易碎，在操作过程中，工作人员要轻拿轻放，尽量减少碎片；
2．4．4 真空吸头经常用酒精擦拭，在工作过程中，保持清洁。
3．硅片清洗：
3．1 去除损伤层：
3．1．1 目的：在硅片切割过程中，引起晶体表面晶格损伤，为把PN结制作在良好的晶体上，去除硅片表面的损伤层。
3．1．2 溶液浓度的配比：
NaOH：H2O=8500：34000（重量比）
在实际工作中，34000克纯水，添加10000克的氢氧化钠 3．1．3 溶液的配制过程：
根据资料查明：NaOH的融解热，10.4千卡/摩尔
8500÷40³10400＝2210000卡
2210000÷34000＝65（度）
结论：8500克氢氧化钠，可以使34000克纯水温升65度，理论计算要与实践相结合，只要把纯水从室温升高至25℃左右凭借着氢氧化钠的温升就可以达到85℃了。
3．1．4 试剂纯度：纯水，18MΩ/CM 氢氧化钠，电子纯
3．1．5 溶液温度：85±1℃
3．1．6 腐蚀速率：条件：20％ NaOH溶液，85℃，经验数据表明 4μm/min（两边共同去除）；内圆切割锯20μm/每边，线锯10μm/每边，通常内圆切割锯腐蚀时间10分钟，线锯腐蚀时间5～6.5分钟（根据实际情况摸索准确时间，经验数据，每隔几十片称量一次） 3．1．7 反应机理：
Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2 H2↑
28 80 18 122 4
在硅片表面每边去除10μm，两边共去除20μm
A．每片去除的重量：△g=12.5³12.5³0.0020³2.33=0.728g
B．每片消耗的N aOH 28：80＝0.728：X
X=2.08g
C．每片产生多少Na2Si O3 28：122＝0.728：X
X=3.172g
D．如果每配制一次NaOH溶液可以清洗3000片，每片消耗2.08克NaO H，则消耗6.240Kg, 10
Kg的NaOH，只剩下3.76 Kg 在达到2500片时要密切注视，每花篮硅片称量是否达到了设计要
求。
E．如果去除损伤层3000片则生成9.516Kg的Na2Si O3 ，整个花篮上浮，使花篮定位不准确严
重影响机械手的正常运转。
3．1．8 注意事项与问题的讨论：
A．在整个去除损伤层的过程中，大量的H2气泡有可能依附到硅片上，使硅片上浮，在片盒上必须设计一个片盒“盖片”，或者片盒“挡棒”，防止硅片上浮；
B．关于去除损伤层时间的讨论：现在硅片越来越薄，去除损伤层的时间可以大大缩短，要以实
践为准。在硅片表面制作绒面的过程中，也要腐蚀掉一层硅，既要PN结制作在良好的晶体上，又要不能使硅片太薄，易产生碎片；
3．2 制绒面：
3．2．1 目的：为了提高效率减少光的反射，在硅片表面制作出直角四面棱锥，使入射光在硅片表面形成多次反射。在P型［100］晶向上，利用晶体的各向异性，在晶体上腐蚀出正金字墙。
3．2．2 溶液浓度的配制：
纯水：氢氧化钠：异丙醇：硅酸钠＝1000：15～20：45ml：4～6g
3．2．3 溶液的配制过程：
A．把预热槽用纯水洗净，把纯水打入预加热槽；
B．把纯水加热到85℃；
C．把预热槽的纯水打入绒面槽；
D．依次按比例把NaOH、异丙醇、硅酸钠加入到绒面槽中
E．等待温度恒定后进行操作
3．2．4 试剂纯度：
纯水：18MΩ/CM；氢氧化钠：电子纯；异丙醇：优级纯；硅酸钠：优级纯
3．2．5 溶液浓度：85±1℃
3．2．6 绒面的制备时间：通常25～30分钟左右
3．2．7 反应机理：由于各晶面的面密度不同，腐蚀对各晶面有选择性。（100）、（111）面的面密度分别为2/a2、4.6/a2，因此（100）面的腐蚀密度速度最大，（111）面的腐蚀速度最小。所以腐蚀时（111）面最容易裸露在外面。实验得知，（100）面的腐蚀速度比（111）面大35倍。
择优腐蚀对溶液浓度关系很大，浓度偏高则为抛光腐蚀；浓度偏低则为择优腐蚀。异丙醇为消泡剂。
硅酸钠为缓冲腐蚀剂。
3．2．8 注意事项与问题讨论：
A．绒面腐蚀时间：通常为25分钟，根据绒面状况可以适当增加5～10分钟；
B．绒面的等直角棱锥体的下边长为多长，反射的光为最长？实践表
明，从统计规律来看，a＝3～5μm从电池表面上反射的光线最少。温度偏低一
点，82℃，腐蚀速率慢一点，a的长度在3～5μm的可能性较大。
C．在绒面的腐蚀过程中，尤其是在开始的第一、第二批硅片，这种现
象最严重，即绒面不连续。这样就增大了反射光，减少了电池的转换效率。NaOH
与S i的反应生成硅酸钠，硅酸钠是一种缓腐剂，缓腐的速率与硅酸钠的浓度有很
大关系，在反应初期，生成的硅酸钠浓度过低，低于0.1％时，反而引起加速反
应，并有可能引起点腐蚀。腐蚀速率过快就容易产生平地。为克服上述现象，每
次配制新的腐蚀溶液时增加0.4％～0.6％的硅酸钠，就是为了克服绒面不连续现象。
D．在绒面的制作过程中，会产生大量的H2气泡，附着在硅片上，根据情况，要不断的向溶液中增加异丙醇。异丙醇是消泡剂。（根据实际情况及经验确定其用量）
E．绒面腐蚀液时间久了，硅酸钠的含量逐渐增多，粘度也增大，比重增大，硅片上浮，为了减少绒面的不连续性绒面的腐蚀液的废液也可留下1/4，再增加3/4的新溶液。
F．在绒面的制备过程中，在显微镜下观察，经常会看到右图所示的现
象，如果a为正常绒面，b的绒面就太小了；如果b为正常绒面，a的就太大了。
B部分为小绒面，被气泡所覆盖，减缓了反应速度，生成小绒面。B部分为小绒
面，其表面有油质污染，减缓了反应速度。（形成此现象的具体原因在生产中
再摸索）
3．3 漂洗：
3．3．1 目的：在制绒面的过程中，其表面沾污了各种金属离子和各种盐类，本水槽中是四面溢流式，纯水来自上一个喷淋槽，在本槽中硅片初步清洗。
3．3．2 漂洗时间：漂洗时间大约为2分钟左右，在实践中进一步摸索确定。
3．3．3 漂洗方式：漂洗槽是四边溢流式，无任何金属粒子沾污的水泵过滤器，使纯水长生循环，加强去污效果。
3．3．4 漂洗槽温度：室温。
3．4 喷淋槽：
3．4．1 目的：在漂洗槽得到初步清洗的硅片，在喷淋槽中得到进一步较彻底的清洗。纯水是18MΩ/CM的纯水；雾化喷淋。
3．4．2 喷淋时间：喷淋时间大约3～4分钟，在实践中进一步确定。
3．4．3 喷淋槽温度：室温。
3．5 中和槽：
3．5．1 目的：进一步去除硅片表面的钠离子和硅酸盐类的沾污。
3．5．2 溶液的配制：（5.1～7.5）L盐酸＋（28.1～26.5）L纯水
3．5．3 溶液温度：室温
3．5．4 溶液的纯度：电子级（MOS级）
3．5．5 溶液的腐蚀时间：5～6.5分钟
3．6 漂洗：工艺同3．3
3．7 HF酸溶液漂洗硅片,
3．7．1 目的：硅片在清洗的过程中不可避免的在硅片表面形成很厚的一层SiO2，把一层未清洗的SiO2去除。
3．7．2 溶液的配制： HF：H2O＝1：10 体积比
3．7．3 溶液的纯度：电子级
3．7．4 腐蚀时间：硅片表面不沾水为最佳。SiO2层很薄，腐蚀时间通常不大于20秒。
3．7．5 溶液的温度：室温
3．8 漂洗：工艺同3．3
3．9 喷淋：工艺同3．4
3．10 慢拉槽：
3．10．1 目的：一批可清洗125³125的硅片300片，为了尽量减少硅片和提篮所沾附的水迹。3．10．2 槽中的溶液：为18MΩC M的纯水
3．10．3 溶液的温度：85±5℃
3．11 烘干槽：
3．11．1 目的：清除掉硅片表面的水渍。
3．11．2 烘干槽的温度范围：100～110℃
3．11．3 烘干时间：每个槽不大于10分钟。
4．扩散工艺：
4．1 目的：在硅片表面形成PN结
4．2 工艺条件：
说明：①三氯氧磷的纯度：5个9
② O2 ≥99.995％（压力：40 psi=2.8Kg/平方厘米）
③ N2 ≥99.998％（压力：40 psi=2.8Kg/平方厘米）1psi=0.07Kg/平方厘米
④ CDA： 5Kg/立方厘米
⑤循环水：进口水温≤25℃，出口水温≤35℃
⑥源温：20±0.5℃
⑦ R□：中心值 60Ω偏差：60±20Ω（5点检测值max-min/max+min≤10％） POCl3
99.999％
4．3 注意事项与问题讨论：
4．3．1 硅片清洗之后，应在最短时间内进行扩散，尽量减少各种污染。
4．3．2 怎样提高R□均匀一致性：
A．现在炉管直径逐渐增大，投片量增大，其热惯性增大，炉子的稳定时间相应的加长，通常在12分钟左右，硅片的温度一致性好，这是R□均匀的基础。
B．大N2的流量通常为18～20L/分，它是一种输送气体，把POCl3气体携带到炉管中，如果大氮流量偏小，就引起硅片前后的R□不均匀。
C．为了提高R□的均匀性，在石英舟的前后放置石英挡板，目的是使气源更加均匀一致。
D．为了提高扩散质量，在硅片表面生成非常厚的一层SiO2，减少表面的合金点，碱磷源对硅片的腐蚀作用，使R□更均匀一致。
4．3．3 怎样尽量减少PN结的反向以漏电流：
A．在100级净化间内操作，操作者戴口罩、手套、尽量减少对硅片的污染；
B．硅片清洗要规范，在清洗过程中把各种沾污彻底清除掉。
4．3．4 如果硅片在扩散时是背靠背放置，在扩散后一定要严格区分扩散面和没扩散面，如果相混淆，那么转换效率为零，将会发生重大责任事故。操作者必须十分小心认真，千万不能混淆。把一对背靠背扩散的AB把A片放置一堆，扩散面朝上，扩散面/未扩散面；把B片放置一堆，扩散面
朝下，未扩散面/扩散面，然后在把两堆，再放置再一起，B片翻转180度与
A片相重合，交周边刻蚀。
4．3．5 炉管饱和：如果不连续生产，每天再正式生产之前，对炉管进行饱
和，即正式的扩散工艺，把石英舟放入恒温，进行一次扩散，这样做使R□较均匀一致。
4．3．6 做样片：在饱和炉管之后，按正常的扩散工艺做样品，通过样片测试，观察样片是否在合格范围。4．3．7 四探测试台：根据不同的四探针，补充相应的操作步骤说明书，R□一定要准确测量，才能更好的指导工艺调整。
4．3．8 石英管清洗：
A．把石英管放于石英管清洗机内，用去离子水冲洗石英管内部外部；
B．用HCL：H2O＝1：10溶液浸泡40分钟；
C．用去离子水冲洗10分钟；
D．用氮气吹干，待用。
说明：1 所有石英制品在清洗过程中不可赤手触摸，必须戴手套；
2 按石英管清洗机的操作规程清洗。
4．3．9 为了保持石英炉管的清洗，在炉管不工作时，炉管内也要保持正压，防止外部的尘埃进入炉管。为了提高炉管的使用寿命，在炉管不工作时也要恒温在400℃
4．3．10 关于扩散炉气路系统的说明：
A．减压阀：压缩空气、氮气、氧气进入扩散炉，有一个减压阀，把压力调整到一个合适的范围，CDA：5Kg/平方厘米；O2、N2：2.8～3 Kg/平方厘米；
B．过滤器的作用：在改变量程，各种阀门在动作时都会在系统产生大量的尘埃，为了减少尘埃对系统的沾污，在每个气体回路中都安装了进口过滤器，对提高产品性能是有很大作用的；
C．浮子流量计与质量流量控制器：他们都是控制各自回路流量的气体流量的。浮子流量计是随回路气体的压力变化而变化的，而质量流量计的最大特点，基本不随回路气体的压力变化而变化，它的流量是非常稳定的；
D．源温控制器：源温控制器对扩散的R□的均匀性很重要。POCl3的饱和蒸汽压与温度基本成正比，如果源温不稳定，POCl3在炉管的浓度也不稳定。这就会严重影响扩散质量；
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