制絨均勻性的研究

趙麗敏，楊飛飛

（山西潞安太陽能科技有限責任公司，山西 長治 046000）

0 引 言

多晶硅電池因其成本低，占據(jù)著很大的光伏市場。在太陽能電池的生產工藝中，制絨工藝在硅片表面形成腐蝕坑，從而降低光的反射。但是在實際應用中，酸腐蝕制絨存在刻蝕不均勻問題，制絨不均勻會造成氮化硅減反射膜的嚴重色差，本文對制絨引起的色差進行了詳細的研究。

1 酸制絨原理分析

HF－HNO3腐蝕系統(tǒng)是由 HF、HNO3和 H2O（或CH3COOH）按一定比例混合而成，一般認為多晶Si片的酸腐蝕過程由兩步進行，硅的氧化還原過程和中間物SiO2的溶解過程［1］。整個反應過程如下：

酸制絨中影響刻蝕速率因素比較多，包括溫度、溶液濃度、反應時間等，都會導致不同的腐蝕速率，而對硅片表面微觀結構產生影響。

2 影響制絨均勻性因素分析

制絨面不均勻可分為單片內部均勻性較差、各道之間的均勻性較差以及不同時間段制絨均勻性較差等，針對各種不同情況分析研究，發(fā)現(xiàn)影響其結果的因素并不相同，下面分別就這幾種情況分別展開分析。

2.1 單片內部均勻性較差

（1）每道各點溫度不均勻

由表1可以看出，液體表面與硅片表面溫度相差不大，而各道上槽體前、中、后不同位置液體溫度差異較大，最高相差10℃。溫度是酸制絨中影響刻蝕速率非常重要的一個因素，10℃的溫度之差，能夠直接導致刻蝕量在兩個極端之間波動。

表1 各道不同位置溫度 （單位：℃）

（2）刻蝕槽液面波動大，流速不穩(wěn)定

由圖1可以看出，由于減容管及液位擋板的存在，刻蝕槽液體內部會產生一定的渦流，同時還會對液體整體的流動方向產生影響，從而間接影響液體的濃度、溫度的均勻性。

2.2 各道之間的均勻性較差

（1）各道之間溫度不均勻

圖1 刻蝕槽液面流動圖

由表1觀察5道之間的溫度差異，可以看出不同軌道的溫度相差最高可達4℃，這會對反應速率造成很大的波動，從而出現(xiàn)刻蝕過高或過低的現(xiàn)象，在鍍膜后出現(xiàn)顏色偏淺或發(fā)紅的電池片。

（2）各道進液量不一樣

目前設備不同管道的進液由同一個管路供給，會造成內道的藥液最少，造成腐蝕量的偏差。

2.3 不同時間段均勻性差異

如圖2所示，下部槽體沒有循環(huán)管路，當藥水添加時（dosing），因藥水未完全分散均勻，導致局部濃度較高的藥水經過泵浦打到上槽，與硅片進行反應此時刻蝕量較大；后續(xù)因藥水逐漸趨于均勻，刻蝕量較之減小，導致出現(xiàn)上述問題。

圖2 儲液罐內部結構圖

3 不均勻性的解決方案

3.1 取消上槽減容管，同時增加下槽槽體容積

如圖3所示，因上槽鋪設大量的減容管，在上槽液體循環(huán)時會出現(xiàn)擾流現(xiàn)象，導致上槽溶液各點溫度不均勻，取消上槽減容管路，防止產生擾流現(xiàn)象。

圖3 減容管改造

3.2 調節(jié)上槽建浴擋板

上槽建浴擋板不平，并且上槽存在擾流，導致每道的流速流量有差異，熱置換效率不同。如圖4所示，通過調節(jié)建浴擋板，使出口一側擋板高于入口一側，保證液面回流方向指向入口一側，并且使得每點高度一致，保證每道流速流量的均勻性。

圖4 建浴擋板調節(jié)

3.3 增加下槽循環(huán)管路

如圖5所示，下部槽體增加循環(huán)管路，使得添加后循環(huán)攪拌均勻后再打至上槽，保證藥液溫度反饋的及時性。

圖5 下槽循環(huán)管路

4 結果驗證

跟蹤設備改造后連續(xù)3個班次的生產數(shù)據(jù)，比較鍍膜工藝段色差數(shù)據(jù)，如表2所示。

表2 色差比例統(tǒng)計

由數(shù)據(jù)可以看出，改造后色差比例大大減少，充分說明改造后效果顯著。

5 總 結

通過對槽體的改造（包括取消上槽減容管、增加循環(huán)泵浦、調節(jié)擋板等），保證了藥液循環(huán)的及時性與各道溫度的均勻性，使得酸制絨中，硅片無論時間或者空間上都能夠做到刻蝕的一致性，減少了鍍膜后色差片的產生。

［1］ 于皓潔，林 立，姚雁林.多晶制絨工藝與設備的研究［J］.IC制造技術與設備，2011，192（3）：27－28.

［2］ 于 靜，王 宇，耿魁偉，晶硅太陽電池工業(yè)生產中制絨工藝與設備設計要點［J］.光伏制造工藝與設備，2010，183（4）：1－3.