多晶酸制绒原理
多晶硅绒面制备方法
⏹多晶硅表面由于存在多种晶向，不如（100）晶向的单晶硅那样能利用各向异性化学
腐蚀得到理想的绒面结构，因而对于多晶硅片，目前主要采用各向同性的酸腐方法
来制备绒面。
⏹主要方法:是利用硝酸和氢氟酸、去离子水来配制酸性腐蚀液。
对于多晶硅片进行各
向同性腐蚀，在硅片表面形成蜂窝状的绒面结构，从而提高太阳电池的光电转换效
率。
根据溶液对硅的各向同性腐蚀特性，在硅片表面进行织构化处理而形成绒面。
1.第一步:硅的氧化
硝酸和氢氟酸的混合液可以起到很好的腐蚀作用，硝酸的作用是使单质硅氧化为二氧化
硅，其反应为:
3Si+4HNO3===3SiO2+2HO2+4NO
2.第二步:二氧化硅的溶解
⏹二氧化硅生成以后，很快与氢氟酸反应
⏹SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O(四氟化硅是气体)
⏹SiF4 + 2HF = H2SiF6
⏹总反应:
⏹SiO2 + 6HF = H2SiF6 + 2H2O
⏹终反应掉的硅以六氟硅酸的形式进入溶液并溶于水。
⏹这样，二氧化硅被溶解之后，硅又重新露出来，一步、二步的反应不断重复，硅
片就可以被持续的腐蚀下去。
单晶绒面图片多晶绒面图片
制绒生产过程控制单晶硅制绒液体的组成和作用制绒溶液主要是由碱性物质（NaOH、KOH、Na2CO3等）及
一般采用高浓度碱溶液(10% - 20%)在90℃条件腐蚀0.5 - 1min以达到去除损伤层的效果,此时的腐蚀速率可达到4 - 6um/min 。
初抛时间在达到去除损伤层的基础上尽量减短，以防硅片被腐蚀过薄。
制绒生产过程控制
单晶硅制绒液体的组成和作用
⏹制绒溶液主要是由碱性物质（NaOH、KOH、Na2CO3等）及添加剂（硅酸钠、酒精
或异丙醇）组成的混合溶液。
⏹碱性物质发生电离或者水解出OH离子与硅发生反应，从而形成绒面。
碱的适宜浓
度为5%以下。
⏹酒精或异丙醇有三个作用：a、协助氢气泡从硅片表面脱附；b、减缓硅的腐蚀速度；
c、调节各向异性因子。
酒精或异丙醇的适宜浓度为5~10%。
4.2初抛液的要求
⏹一般采用高浓度碱溶液(10% - 20%)在90℃条件腐蚀0.5 - 1min以达到去除损伤层的
效果,此时的腐蚀速率可达到4 - 6um/min 。
初抛时间在达到去除损伤层的基础上尽量减短，以防硅片被腐蚀过薄。
⏹另外为保证粗抛液浓度，需要定时补充一定量NaOH.
制绒液的要求：
⏹目前大多使用廉价的浓度约为1%-2%的氢氧化钠稀溶液来制备绒面，腐蚀温度为
77-85℃。
制绒时间10-15min左右,根据原材料的特性来配液就可以做出质量较好的绒面。
⏹为了获得均匀的绒面，还应在溶液中酌量添加异丙醇和专门的制绒添加剂作为络
合剂，以加快硅的腐蚀
理想单晶绒面控制要素
⏹ 1.科学合理的溶液配比浓度(NaOH浓度1%-2%)
⏹ 2.适合的温度(77-85 ℃)
⏹ 3.较短、合适制绒时间(600秒-900秒)
⏹为了维持生产良好的可从复性，并获得高的生产效率,要求我们比较透彻的了解
绒面的形成机理,控制对制绒过程影响较大的因素,在较短的时间内形成质量较好的金字塔容面.
影响制绒液稳定性的因素：
1、初配液NaOH浓度及异丙醇浓度
2、制绒槽内硅酸钠的累计量
3、制绒腐蚀的温度及制绒腐蚀时间的长短
4、中途NaOH和异丙醇的添加量
5、槽体密封程度、异丙醇的挥发程度
理想单晶绒面的要求
⏹1、绒面外观应清秀，不能有白点、发花、水印等
⏹2、金字塔大小均匀，单体尺寸在2~10чm之间
⏹3、相邻金字塔之间没有空隙，即覆盖率达100%。
⏹既可获得低的表面反射率,又有利于太阳能电池的后续制作.
多晶酸制绒生产过程控制
⏹酸腐方法对设备的要求较高，目前我们使用的是史密德在线式酸式制绒机,多晶制绒
的生产工艺步骤如下:
理想多晶绒面控制要素
⏹ 1.科学合理的溶液配比浓度(浓硝酸：氢氟酸=10：1---2：1) ⏹ 2.适合的反应槽温度 (6-8 ℃)
⏹ 3.合适的传送带速 (一般为1-1.5m/min).
⏹ 4.合适的单片的腐蚀重量. (一般0.5克-0.6克左右)
⏹ 在保证硅片腐蚀重量的前提下，围绕酸液浓度、传送带速、反应温度这三个因素
进行控制，一般情况下酸液浓度、反应温度都已恒定，操作人员只需根据单片的腐蚀重量来调整制绒机的带速，便可以保证多晶制绒的质量。
理想多晶绒面的质量要求
⏹ 1、绒面外观应清秀，不能有指纹印、暗纹（黑丝）要少. ⏹ 2、绒面大小均匀、反射率低于20%, (反射率0.1-0.2之间) ⏹ 3、多晶硅片单片腐蚀重量不超过0.6克左右.
⏹ 生产过程中须防止硅片腐蚀过多，否则硅片厚度不能保证,会产生许多暗纹（黑
丝）,镀膜后会造成色差，而且碎片率高. ⏹
HCL 及HF 漂洗过程 HCL 漂洗过程
采用盐酸水溶液,HCl 可以去除硅片表面金属杂质及残留的NaOH ：
盐酸具有酸和络合剂的双重作用，氯离子能与 Pt 铂 2+、Au 金 3+、Ag 银 +、Cu 铜 +、Cd 镉2+、Hg 汞2+等金属离子形成可溶于水的络合物。
HF 漂洗过程
一般采用HF 水溶液,有两种作用:
a 、去除硅片表面的氧化层，发生的反应如下：
HF 和HNO3混合溶液腐KOH 腐蚀
去离子水 漂洗
HF 和HCL 混合溶液腐蚀
去离子水 漂洗
去离子水 漂洗
氮气（压缩空气）吹干
⏹ HF 过量时
SiO2 + 6HF = H2SiF6 + 2H2O 表面钝化
当氧化层去除后里面的硅就暴露出来了，最外层的硅
各有一个悬挂键如图a 所示，HF 中的H 会与悬挂键结合而起到表面钝化的作用。
其他注意事项
制绒工序质量控制应注意的事项:
⏹ 1.整个空间的工艺卫生维护,
⏹ 2.制绒时间的控制及制绒后硅片失重监控，保证绒面质量, ⏹ 3.单多晶硅片完全去除损伤层,
⏹ 4.操作过程中杜绝脏手套对硅片表面的污染，保证篮子、晶片盒等干净, ⏹ 5.插片、取片、甩片等环节规范操作,禁止裸手拿片,减少硅片磨损. 扩散前漂洗工序质量控制应注意的事项:
⏹ 1.整个空间的工艺卫生维护
⏹ 2.清洗液水位——保证硅片完全浸入
⏹ 3.漂洗时间——金属离子的交换需要一定时间，在生产过程中擅自更改参数会增加有
害离子的残留量（效率下降)
⏹ 4.更改甩干时间——硅片甩不干（扩散后片子发蓝，色差片） .
图b
图a
.硅片表面指纹印
绒面发亮（沙亮）硅片损伤层，含大量有害杂质及缺陷，一定要保证腐蚀重量
硅片表面脏污制绒后图。