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磷扩散工艺过程
清洗
扩散
饱和
关源，退舟
装片
卸片
送片
方块电阻测量
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扩散装置示意图
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POCl3磷扩散原理
POCl3在高温下（>600℃）分解生成五氯化磷 （PCl5）和五氧化二磷（P2O5），其反应式如下：
5POCl3
3PCl5+P2O5
生成的P2O5在扩散温度下与硅反应，生成二氧化 硅（SiO2）和磷原子，其反应式如下：
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扩散
太阳电池制造的核心工序
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PN结——太阳电池的心脏
扩散的目的：形成PN结
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太阳电池磷扩散方法
１．三氯氧磷（POCl3）液态源扩散 ２．喷涂磷酸水溶液后链式扩散 ３．丝网印刷磷浆料后链式扩散
本公司目前采用的是第一种方法。
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太阳能电池的概念
太阳能电池： 就是将太阳能转
化为电能的半导体器件
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太阳能电池工艺流程
制绒清洗
扩散
刻蚀
丝网印刷
PECVD
去PSG
烧结
测试分档
分选
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包装
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制绒和清洗
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概述
硅片表面处理的目的：
去除硅片表面的机械损伤层 清除表面油污和金属杂质 形成起伏不平的绒面，增加硅片对 太阳光的吸收
4P 5 CO l过 2 量 2O O P 10 C
5
2
25
2
生成的P2O5又进一步与硅作用，生成SiO2和磷原子， 由此可见，在磷扩散时，为了促使POCl3充分的分解 和避免PCl5对硅片表面的腐蚀作用，必须在通氮气的 同时通入一定流量的氧气 。
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影响扩散的因素
单晶硅片表面反射率
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绒面腐蚀原理
利用低浓度碱溶液对晶体硅在不同晶体取 向上具有不同腐蚀速率的各向异性腐蚀特性， 在硅片表面腐蚀形成角锥体密布的表面形貌 ， 就称为表面织构化。角锥体四面全是由〈111〉 面包围形成。
反应式为： Si+2KOH+H2O →K2SiO3 +2H2 ↑
✓ HCl去除硅片表面金属杂质：
盐酸具有酸和络合剂的双重作用，氯离子能与 Pt 2+、Au 3+、 Ag +、Cu +、Cd 2+、Hg 2+等金属离子 形成可溶于水的络合物。
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注意事项
KOH、HCl、HF都是强腐蚀性的化学药品，其 固体颗粒、溶液、蒸汽会伤害到人的皮肤、眼睛、 呼吸道，所以操作人员要按照规定穿戴防护服、 防护面具、防护眼镜、长袖胶皮手套。一旦有化学 试剂伤害了员工的身体，马上用纯水冲洗30分钟， 送医院就医。
刻边→碱洗 →酸洗（去PSG）→吹干
2）用到药品：HNO3， HF， KOH
3） SPC:硅片各边的绝缘电阻>1000欧姆
刻蚀宽度：0.5-1.5um
滚轮速度范围 0.5～1.5m/min
(注:前清洗速度最好不要超过1.35m/min，速度过快，一方面硅片清 洗或吹不干净，PECVD容易出现白点片；另一方面碎片高，有时碎片会堵 住喷淋口，清洗后出现脏片) 4）去磷硅玻璃主要反应方程式 1: SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O 2: SiF4 + HF= H2SiF6
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绒面光学原理
制备绒面的目的： 减少光的反射率，提高短路电流（Isc），
最终提高电池的光电转换效率。
陷光原理：当光入射到一定角度的斜面，光 会反射到另一角度的斜面，形成二次或者多 次吸收，从而增加吸收率。
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绒面光学原理
陷光原理图示：
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如右图。如果该薄 层材料的电阻率为ρ， 则该整个薄层的电 阻为
R=ρ*l/(a*t)=ρ/t*l/a
当l=a（即为一个方块） 时，R=ρ/t。可见，（ρ/t）
代表一个方块的电阻，故称 为方块电阻，特记为R□= ρ/t (Ω/□)
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刻蚀
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刻蚀的目的：
在扩散过程中，硅片表面和四周都生长 一层PN结，若不去除边缘的PN结，制 成的电池片因为边缘漏电而无法使用。
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影响绒面质量的关键因素
1. KOH浓度 2. 异丙醇浓度 3. 制绒槽内硅酸钾的累计量 4. 制绒腐蚀的温度 5. 制绒腐蚀时间的长短 6. 槽体密封程度、异丙醇的挥发程度
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化学清洗原理
✓ HF去除硅片表面氧化层：
S2 i6 O H H F 2S6i 2 F H 2 O
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硅片表面的机械损伤层
硅片
机械损伤层
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制绒：表面织构化
单晶硅片表面的 金字塔状绒面
Reflectance
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
Wavelength (nm)
smooth texture
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POCl3磷扩散原理
由上面反应式可以看出，POCl3热分解时，如果没有 外来的氧（O2）参与其分解是不充分的，生成的PCl5 是不易分解的，并且对硅有腐蚀作用，破坏硅片的
表面状态。但在有外来O2存在的情况下，PCl5会进一 步分解成P2O5并放出氯气（Cl2）其反应式如下：
扩散时硅片表面形成了一层磷硅玻璃， 磷硅玻璃不导电，为了形成良好的欧姆 接触，减少光的反射，在沉积减反射膜 之前，必须把磷硅玻璃腐蚀掉。
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湿法刻蚀原理:
利用HNO3和HF的混合液体对硅片表 面进行腐蚀,去除边缘的N型硅,使得硅片 的上下表面相互绝缘。
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1）工序步骤
2P2O5+5Si
5SiO2+4P
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POCl3磷扩散原理
在有氧气的存在时，POCl3热分解的反应式为： 4POCl3+3O2 2P2O5+6Cl2
POCl3分解产生的P2O5淀积在硅片表面，P2O5与硅 反应生成SiO2和磷原子，并在硅片表面形成一层磷 -硅玻璃，然后磷原子再向硅中进行扩散 。
管内气体中杂质源的浓度 扩散温度 扩散时间
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扩散层薄层电阻及其测量
在太阳电池扩散工艺中，扩散层薄层电 阻（方块电阻）是反映扩散层质量是否 符合设计要求的重要工艺指标之一。
方块电阻也是标志进入半导体中的杂质 总量的一个重要参数。
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方块电阻的定义
考虑一块长为l、宽 为a、厚为t的薄层