太阳能电池片生产工艺常用化学品及其应用
4页1、太阳能电池片生产工艺常用化学品及其应用一般来说,半导体工艺是将原始半导体材料转变为有用的器件的一个过程,太阳能电池工艺就是其中的一种,这些工艺都要使用化学药品。1 常用化学药品 太阳能电池工艺常用化学药品有:乙醇(C2H5OH)、氢氧化钠(NaOH)、盐酸(HCl)、氢氟酸(HF)、异丙醇(IPA)、硅酸钠(Na2SiO3)、氟化铵(NH4F)、三氯氧磷(POCl3)、氧气(O2)、氮气(N2)、三氯乙烷(C2H3Cl3)、四氟化碳(CF4)、氨气(NH3)和硅烷(SiH4),光气等。2 电池片生产工艺过程中各化学品的应用及反应方程式:2.1一次清洗工艺2.1.1去除硅片损伤层: Si + 2 NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2 H2 28 80 122 4对125*125的单晶硅片来说,假设硅片表面每边去除10um,两边共去除20um,则每片去处的硅的重量为:g=12.5*12.5*0.002*2.33 = 0.728g。 (硅的密度为2.33g/cm3)设每片消耗的NaOH为X克,生成的硅酸钠和氢气分别为Y和Z克,根据化学方程式有: 28 :80 = 0.728 :
2、= 2.08g28 :122 = 0.728 :Y Y=3.172g 28 :4 = 0.728 :Z Z= 0.104g2.1.2制绒面: Si + 2 NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2 H2 28 80 122 4由于在制绒面的过程中,产生氢气得很容易附着在硅片表面,从而造成绒面的不连续性,所以要在溶液中加入异丙醇作为消泡剂以助氢气释放。另外在绒面制备开始阶段,为了防止硅片腐蚀太快,有可能引起点腐蚀,容易形成抛光腐蚀,所以要在开始阶段加入少量的硅酸钠以减缓对硅片的腐蚀。2.1.3 HF酸去除SiO2层在前序的清洗过程中硅片表面不可避免的形成了一层很薄的SiO2层,用HF酸把这层SiO2去除掉。 SiO2 + 6 HF = H2SiF6 + 2 H2OHCl酸去除一些金属离子,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。2.2扩散工艺扩散过程中磷硅玻璃的形成: Si + O2 SiO2 5POCl3 3 PCl5 + P2O5(600)三氯氧磷分解时的副产物PCl5,不容易
3、分解的,对硅片有腐蚀作用,但是在有氧气的条件下,可发生以下反应: PCl5 + 5O2 2 P2O5 + 10Cl2 (高温条件下)磷硅玻璃的主要组成:小部分P2O5,其他是SiO2P2O5或SiO2P2O5。这三种成分分散在二氧化硅中。在较高温度的时候,P2O5作为磷源和Si反应生成磷,反应如下:2 P2O5 +5 Si = 5 SiO2 + 4 P 在扩散工艺中,三氯乙烷用于炉管清洗,三氯乙烷的燃烧(分解)的产物有:光气、一氧化碳、二氧化碳和氯化氢等。 2.3等离子刻蚀工艺 所谓等离子体就是由带电的正、负电荷的粒子组成的气体,正负电荷数相等,其净电荷相等。等离子刻蚀所用的等离子体,是辉光放电形成的“电离态”气体,其中包括正离子、负离子、电子、中性原子、分子及化学上活泼的自由基,这种“电离态”的气体是在向气体系统中施加足以引起电离的高能电场条件下产生的。 在我们的工艺中,是用CF4来刻蚀扩散后的硅片,其刻蚀原理如下: CF4 CFx* + (4-x) F* (x3) Si + 4 F* SiF4 SiO2 + 4 F* SiF4 + O2 Si和SiO2在CF4等离子体中的刻蚀速率是
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