【正文】 或溶液中某些雜質的庇護，一些零星的金字塔暫時幸存了下來。 乙丙醇在制絨液中主要起到兩點作用：一，協助氫氣泡的釋放；二，減弱 NaOH 溶液對硅片的腐蝕力度，調節(jié)各向異性因子。只是在制絨過程中可以觀察到，有一些反應產生的氫氣泡貼在硅片表面，緩慢釋放，造成外觀的斑點，為商業(yè)銷售所不喜。 （ a）無異丙醇 （ b） 3vol% （ c） 10vol% （ d） 30vol% 圖 411 異丙醇不同濃度下的絨面 當溶液中不含乙丙醇時，反應進行的速度比較快，硅片經 30 分鐘制絨處理后，兩面共被腐蝕減薄了 40 微米。在實際生產中，硅片卡在承片盒內的區(qū)域，受到的腐蝕不充分，絨面成形的時間較其他區(qū)域要長。如果在整個硅表面成核均勻，密度比較大，那么最終構成絨面的金字塔就會大小均勻，平均 體積較小，這樣的絨面單晶硅片不僅反射率低，而且有利于后續(xù)的擴散和絲網印刷，制造出的太陽電池的性能也更好。由圖411 可以看出在適宜的條件下，金字塔的成核、生長的過程。 堿的異性腐蝕可以在單晶硅表面上形成類“金字塔”形結構 ,圖 7 為周期性的“金字塔”絨面陷光的二維示意圖 ,入射光線 I 在金字 塔某側面上的第一點入射后 ,反射光會在另外的一個金字塔側面再次入射形成第二次光吸收 ,經計算可知還有 11%的二次反射光可能進行第三次反射和折射 ,由此可算得絨面的反射率為 9. 04%，如果再鍍減反射膜，可將反射率降至 3 %。 絨面的形成可以分為 (a)成核、 (b)擴展、 (c)絨面 3 個階段，如圖 46 所示。因此，腐蝕形成絨面的角錐體尺寸也較小。眾所周知，異丙醇增加硅表面的可濕潤性，但是硅的腐蝕速率會隨著濃度的增加而大幅度地降低。腐蝕液又重新與硅表面接觸發(fā)生腐蝕，重復上述過程。 。 時，液體潤濕固體表面不好， 180?? 。 如圖 43 液體與固體表面的接觸角 定溫定壓平衡時液體在固體表面的接觸角決 定于固 氣相、固 液相和液 氣相三個界面張力的大小關系。 從堿腐蝕硅的化學原理可知，伴隨腐蝕的進行，硅表面有氣泡產生，氣泡的尺寸與溶液粘度、溶液表面張力有關。腐蝕堿溶液的濃度、溫度對 AF 有顯著的影響。這些角 錐體遠看像叢山一樣密布于電池表面，肉眼看來，好象是一層絲絨，因此人們稱之為“絨面”。 如圖 所示 平行于立方體面的平面叫做（ 100）面，對角橫穿 3 個頂點的面叫做（ 111）面。晶體的各向異性具體表現在晶體不同方向上的 彈性膜量 、 硬度 、 熱膨脹系數 、 導熱性 、 電阻率 、 電位移矢量 、 電極化強度 、 磁化率 和 折射率 等都是不同的。依靠微電池的電化學反應，使半導體表面不斷受到腐蝕。電極電位低的是陽極，電極電位高的是陰極，陽極被腐蝕溶解。 80C。硅和這種溶液反應的速度與晶向無關，是各向同性的，因此可以腐蝕出橢圓形的凹坑，入射光在凹坑中多次入射，從而起到陷光效果。 酸腐蝕的原理是一方面通過氧化劑與硅的作用在硅的表面生成二氧化硅，另一方面通過氫氟酸對于二氧化硅的絡和劑作用生成可溶性的絡和物，在硅片表面留下了具有一定深度的腐蝕坑。 制制 絨絨 腐腐 蝕蝕 的的 原原 理理 硅腐蝕技術是硅微機械加工中最基礎、最關鍵的技術 ,它通常有兩種 :干法腐蝕和濕法腐蝕。 在去除損傷層（粗拋）的時候，一般采用濃度為 20%的 NaOH 溶液在 80～ 90℃的條件下腐蝕，在高濃度的堿溶液的腐蝕速率可以達到 6～ 10um/min，由于此時的腐蝕速度過快，所以在達到去除損傷層的基礎上盡量減短初拋時間，以防硅片 被腐蝕過薄。 絨面陷光示意圖 圖 31 絨面陷光示意圖 第四章 單晶、多晶的制絨工藝 太陽電池的表面反射率是影響太陽電池光電轉換效率的重要因素之一。 制絨目的： 去除硅片表面機械損傷層； 形成起伏不平的絨面，增加硅對太陽光的吸收。但對于精密的、表面光潔度甚高的物件，采用長時間的高功率密度清洗 會對物件表面產生“空化”腐蝕。溫度能影響這些因素，所以它也會影響空化作用的效率。 ：一般來說，超聲波在 30℃ 40℃時的空化效果最好。被清洗件為精密部件或裝配件時，超聲清洗往往成為能滿足其特殊 技術要求的唯一的清洗方式； 快速：超聲清洗相對常規(guī)清洗方法在工件除塵除垢方面要快得多。 電極燒結：太陽電池片目前采用只需一次燒結的共燒工藝原理，同時形成上下電極的歐姆接觸（歐姆接觸：金屬與半導體的接觸，接觸面的電阻值小于半導體電阻值）銀漿、銀鋁漿、鋁漿印刷過的硅片，經過烘干使有機溶劑完全揮發(fā)，膜厚收縮成為固狀物緊密黏附在硅片上，這時可以看到金屬電極材料層和硅片接觸在一起。除去這層磷硅玻璃主要是用氫氟 酸來腐蝕，因為氫氟酸具有溶解二氧化硅的特性。但其特點是各向同性，存在側向腐蝕而產生底切現象，導致線寬失真等問題，所以目前不用。固體中擴散微觀基質即擴散基質可以概括為 3種：填隙原子機制、空位機制、交換機制。 圖 22 太陽電池工作原理圖 太陽電池的簡介 圖 23 太陽電池制作工序 制作絨面：在太陽能電池中，其能量的損失有兩種類型，光學損失、電學損失，其中光學損失主要的以下幾種： 1硅表面上的反射損失，拋光后的硅片反射率在 30%發(fā)上；2 上電極的遮光損失，作為上電極的金屬柵線要遮蓋 5%15%的入射光； 3 進入硅片能量大于禁帶寬 度的光子在家電池背面的投身。它們分別在 P區(qū)的 N區(qū)形成濃度梯度，開始向 PN結作擴散運動。該材料以空穴為多數載流子，稱為P型半導體。該材料以電子為多數載流子，稱之為 N型半導體。當向硅中摻入億分之一的硼，其電阻率就會降為原來的千分之一。 第二章 太陽電池基礎及其制作工藝 太陽電池基本構造和工作原理 太陽電池的基本構造 a. 太陽電池正面俯視圖 其中 : 1 太陽電池主柵線 2 太陽電池副柵線 3 太陽電池背電場 4 減反射膜 5 擴散層 6 – 其區(qū)層 圖 2— 1 太陽電池的 基本結構圖 太陽電池工作原理 太陽電池是利用半導體光生伏打效應（ Photovoltaic Effect）的半導體器件。 本論文所研究的主要內容 本論文主要從實用、商品化太陽電池的生產與工藝研究出發(fā)，對太陽電池生產制絨的研究及技術改進進行了全方位的描述。提高太陽電池的轉換效率的方法，有在太陽電池中減少能量的損失。而且鋁箔底襯柔軟結實，可以像布帛一樣隨意折疊且經久耐用，掛在向陽處便可發(fā)電，非常方便。降低費用的關鍵在于太陽電池提高變換效率和降低成本。據日本有關部門估計日本 2100萬戶個人住宅中如果有 80％裝上太陽能發(fā)電設備，便可滿足全國總電力需要的 14％，如果工廠及辦公樓等單位用房也進行太陽能發(fā)電，則太陽能發(fā)電將占全國電力的 30％－ 40％?，F在美國、日本等發(fā)達國家都已制定了相應法律，保證進行太陽能發(fā)電的家庭利益，鼓勵家庭進行太陽能發(fā)電。但由于它太貴，目前只能限于在衛(wèi)星上使用。非晶態(tài)硅太陽電池變換效率最低，但價格最便宜，今后最有希望用于一般發(fā)電的將是這種電池。但總的說來，瑕不掩瑜，作為新能源，太陽能具有極大優(yōu)點，因此受到世界各國的重視。所以太陽能發(fā)電被 譽為是理想的能源。 關鍵詞 ：表面絨面結構；多晶硅；電池片。對于單晶硅來說，采用堿溶液的各 向異性腐蝕，即可以在其（ 100）面得到理想的絨面結構；目前，多晶硅絨面技術主要有機械刻槽、等離子刻蝕（ RIE）和各向同性酸腐蝕。在太陽電池生產中對硅片進行腐蝕處理，目的是為了在硅片上獲得表面絨面結構，這種絨面結構對提高晶體硅對光的吸收效率有著重要作用。 本文主要介紹清洗絨面的基本原理及工藝流程，并結合個人在工作期間遇到的來料、制絨深度的控制、認為不當的操作問題。而且太陽能發(fā)電絕對干凈，不產生公害。不足之處是：①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面積；②獲得的能源同四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關。單晶硅太陽電池變換效率最高，已達 20％以上，但價格也最貴。當然，特殊用途和實驗室中用的太陽電池效率要高得多，如美國波音公司開發(fā)的由砷化鎵半導體同銻化鎵半導體重疊而成的太陽電地，光電變換效率可達 36％，快趕上了燃煤發(fā)電的效率。實現這一點的技術不難解決，關鍵在于要有相應的法律保障。要求第一年有 1000戶家庭、 2022年時有 7萬戶家庭裝上太陽能發(fā)電設備。有關專家認為 ，至少要降到 100萬到 200萬日元時，太陽能發(fā)電才能夠真正普及。這種新電池的特點是，雖然變換效率只有 8％ 10%，但價格便宜。進一步的提高太陽電池的轉換效率和降低太陽電池的生產成本是我們現階段不斷研究的課題。通過在太陽電池表面制備絨面可以有效降低太陽電池的表面反射率。本文 主要介紹清洗制絨的基本原理及工藝流程，并結合個人工作期間遇到的來料 、制絨深度的控制、人為不當操作 等問題。但如果在高純中摻入極微量的電活性雜質，其電阻率會顯著下降。同時，該 5價的元素的原子成為帶正電陽離子。同時該 3價元素的原子成為帶負電的陰離子。當太陽光 照射到 PN結上時，光能被吸收后，在導帶和價帶中產 生非平衡載流子 —— 電子空穴。 具有光生伏特效應的 PN結實際上就相當于一個電源，接上用電器后就能工作，這就是太陽電池的工作原理。擴散的驅動力實質是化學勢梯度。 1. 濕法腐蝕是通過化學溶液與被刻蝕材料發(fā)生反應而去除被刻蝕部分的方法。 去磷硅玻璃（ PSG）：磷硅玻璃是硅片在擴散時的化學反應導致在硅片表面形成一層含有磷元素的二氧化硅，稱之為磷硅玻璃。太陽能電池的印刷電極，最早是采用真空鍍或化學電鍍技術制作現普遍采用絲網印刷技術，即通過特殊的印刷機和 模板將銀漿、鋁漿印刷在太陽電池的正、背面以形成正負電極引線，再經過低溫烘烤、高溫燒結，最終制成太陽電池。 超超 聲聲 清清 洗洗 的的 優(yōu)優(yōu) 越越 性性 高精度：由于超聲波的能量能夠穿透細微的縫隙和小孔，故可以應用與任何零部件或裝配件清洗。 影影 響響 超超 聲聲 清清 洗洗 效效 果果 的的 因因 素素 ： 清洗時間是影響超聲波清洗效果的一個主要因素，清洗時間取決于工件的污染程度以及清潔度要求，典型的清洗時間是 210 分鐘，只有少數工件能夠在很短的時間里面清洗干凈。 ： 考慮到清洗液的 物理 特性 對超聲清洗的影響，其中蒸汽壓、表面 張力、黏度以及密度應為最顯著的影響因素。 ：功率密度 =發(fā)射功率（ W） /發(fā)射面積（ cm2）通常≥ ，超聲波的功率密度越高，空化效果越強，速度越快，清洗效果越好。因此，在減少光的損失方面，電池的織構化技術和減少反射技術起著重要作用。)，光會反射到另一角度的斜面，形成二次或多次吸收 ，從而增加吸收率。因此在制絨前必須將其除去。所以初拋液必須定期更換或排出部分溶液。 各向同性腐蝕（酸腐蝕） 通常應用的硅的腐蝕液包含氧化劑（如硝 酸）和絡和劑（如氫氟酸）兩部分。因此大多采用氫氟酸 /硝酸體系進行絨面的制備。 制溶液通常用低濃度 (1. 5 2wt%)的氫氧化鈉溶液混合 ((310 vol%)的異丙醇 (或乙醇 )配制成，在 70C。 實現電化學腐蝕應具備的三個條件如下 : ①被腐蝕的半導體各區(qū)域之間要有電位差，以便形成陽極和陰極。 硅晶體在堿溶液中的腐蝕能滿足上述三個條件，從而在表面形成許多微電池。 角角 錐錐 體體 形形 成成 的的 原原 理理 晶體 的各向異性即沿 晶格 的不同方向， 原子 排列的周期性和疏密程度不盡相同，由 此導致晶體在不同方向的物理化學特性也不同，這就是晶體的各向異性。 晶向指一族晶列的共同方向，晶面的法線方向。如果將 (100)作為電池的表面，經過腐蝕、在表面會出現以四個 (111)面形成的角錐體。當制絨液在 100方向上具有相對高的腐蝕速率 ()和 AF=10 的各向異性系數時在硅片表面上得到最高的角錐體密度，能夠腐蝕出高質量絨面。因此，前者用于制絨工藝，后者用于拋光工藝。如圖 。 時，液體潤濕固體表面良好， 90?? 。對于氫氧化鈉水溶液，它和硅表面的潤濕角 90?? 。 在絨面腐蝕過程中，在硅片表面會有氣泡產生，氣泡擴大到一定程度后，浮力大于表面附著力，氣泡便脫離硅片表面。良好的潤濕有利于提高覆蓋率。在潤濕良好的表面上，一種腐蝕形成絨面的氣泡模型如圖 44 所示 . 如圖 44 液體表面張力對腐蝕氣泡和角錐體尺寸的影響，表面張 力（ a） （ b） 如圖 45 不同表面張力情況下液體中的固體表面氣泡形式，（ a）液體表面張力?。?b）液體表面張力大 對于表面張力較小的情形 (a)，腐蝕產生的氣泡在角錐體成核的地方很容易從角錐體尖端逃逸，氣泡尺寸較小。當表面張力達到一定程度后，氣泡會形成覆蓋面積較大的扁平狀，這時如果溶 液的粘度又較大的話，氣泡就不容易離開硅片表面，這樣腐蝕出來的表面平整度和均勻性都很差。 圖 46 角錐體形成核到絨面形成的過程 陷陷 光光 原原 理理 陷光原理就是指使入射光進行二次或者多次反射，從而減少反射率。理想質量絨面的形成，受到了 諸多因素