Текстурирование
Участок производства бархата (состоящий из 6 линий) включает в себя такие модули, как предварительная очистка, промывка чистой водой перед производством бархата, производство бархата * 3, промывка чистой водой после производства бархата, последующая очистка, промывка чистой водой после последующей очистки, промывка чистой водой, чистая промывка водой после стирки кислотой, медленное вытягивание, предварительное обезвоживание и сушка * 5. Метод производства бархата в этом проекте предполагает автоматическое производство бархата, и весь рабочий процесс выполняется автоматически. Предварительно очищенные кремниевые пластины по конвейеру направляются в зону подачи бархатной машины. Кремниевые пластины проходят через различные резервуары для коррозии и очистки в автоматической закрытой бархатной машине через валки. Оборудование автоматически контролирует пополнение кислоты, щелочи и чистой воды в каждом модуле. Кислота и щелочь в резервуары закачиваются по трубопроводам, а сточные воды в резервуары регулярно сбрасываются (объем одного резервуара 720 л, замена каждые 48 часов).
1) Предварительная очистка
Цель предварительной очистки: для удаления примесей (органических, металлических примесей и т. д.), налипших на поверхность кремниевых пластин, используются раствор NaOH и раствор H2O2.
Погрузите загруженные кремниевые пластины в резервуар предварительной очистки, добавьте в резервуар чистую воду и добавьте необходимое количество раствора NaOH или чистящего раствора в соответствии с соотношением (ожидается, что смешанная концентрация NaOH будет равна 0). 6%, ожидается, что концентрация H2O2 составит 1,5%, добавляется автоматически) для высокотемпературной очистки (60 градусов). Предварительная очистка использует ультразвуковую очистку. После предварительной очистки выполните очистку чистой водой. Очистка чистой водой представляет собой очистку методом погружения через перелив, которая проводится при комнатной температуре.
В процессе предварительной очистки происходят следующие химические реакции:
Si+2NaOH H2O=Na2Si3+2H2↑
2) Щелочной бархат
Цель: провести анизотропное травление поверхности кремния щелочным раствором с образованием на поверхности пирамиды размером 5 мкм. Поверхность пирамиды обладает превосходным светоулавливающим и антибликовым эффектом (10%). В щелочном бархате используется раствор NaOH и бархатные добавки.
Добавление соответствующего количества раствора NaOH и бархатной добавки (концентрация раствора NaOH около {{0}},6%, концентрация бархатной добавки около 0,4%) в резервуар с щелочным бархатом может снизить поверхностное натяжение кремниевых пластин. , улучшает эффект смачивания между кремниевыми пластинами и жидкостью NaOH, способствует выделению пузырьков водорода, усиливает анизотропию коррозии, делает пирамиду более однородной и последовательной, а также улучшает эффект производства бархата. Процесс химической реакции образования замши выглядит следующим образом:
Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑
Рабочая температура щелочного бархатного резервуара составляет 82 градуса, а время щелочного бархата контролируется на уровне 420 с.
3) После чистки
После обработки щелочным бархатом кремниевая пластина поступает в резервуар для очистки для удаления остаточных органических веществ и обеспечения чистоты поверхности кремниевой пластины, тем самым в определенной степени повышая эффективность преобразования батареи. Погрузите загруженные кремниевые пластины для очистки, добавьте в резервуар чистую воду и необходимое количество раствора NaOH или чистящего раствора (ожидаемая концентрация NaOH составит 0,6 %, ожидается, что концентрация H2O2 составит 1,5 %). ) в соответствии с соотношением для высокотемпературной очистки (60 градусов). После очистки промойте чистой водой. Очистка чистой водой — это очистка методом погружения через перелив, выполняемая при комнатной температуре.
4) Кислотная промывка
После последующей очистки для очистки высокой чистоты следует использовать разбавленный раствор кислоты (3,15% HCl и 7,1% HF). Функция HCl заключается в нейтрализации остаточного NaOH, а функция HF – в удалении оксидного слоя с поверхности кремниевой пластины, делая ее более гидрофобной и образуя кремниевый комплекс H2SiF6. За счет комплексообразования с ионами металлов ионы металлов отделяются от поверхности кремниевой пластины, уменьшая содержание ионов металлов и подготавливая их к диффузионной сварке. Очистите чистой водой после промывки кислотой.
В процессе травления происходят следующие химические реакции:
HCl NaOH=NaCl H2O
SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O
Рабочая температура травильного бака равна комнатной температуре, а время травления контролируется на уровне 120 секунд.
5) Медленное предварительное обезвоживание
Цель: предварительное обезвоживание поверхности пластин кристаллического кремния обычно используется в качестве последнего этапа процесса очистки чистой водой.
Перенесите кристаллическую кремниевую пластину, очищенную чистой водой, в канавку для медленного вытягивания. Кремниевая пластина сначала погружается в чистую воду и полностью погружается в нее. Затем роботизированная рука и корзина медленно тянут его вверх, и поверхностное натяжение может разрушить водную пленку на кремниевой пластине.
Канавка медленного натяжения состоит из канавки для чистки и механизма медленного натяжения и является полузакрытой. В резервуаре для очистки имеется зубчатое переливное отверстие, и чистая вода постоянно смывает сточные воды в резервуаре для очистки во время работы, сохраняя качество воды в резервуаре для очистки чистым и достигая очищающего эффекта; Когда вода остается чистой, на рабочей поверхности не будет капель воды при медленном вытягивании, а во время сушки не будет водяных знаков.
6) Сушка
Перенесите пластину кристаллического кремния в сушильный резервуар и обдуйте пластину горячим воздухом под температурой 90 градусов вверх и вниз для сушки, используя электрический нагрев.
Упомянутые выше процессы предварительной очистки и изготовления щелочного бархата приводят к образованию щелочных сточных вод с высокой концентрацией, содержащих гидроксид натрия (W1, W3, W5), и общих щелочных очистных сточных вод (W2, W4, W6). В процессе кислотной промывки образуются кислые сточные воды с высокой концентрацией, содержащие соляную кислоту и плавиковую кислоту (W7), а также общие кислые сточные воды для очистки (W8, W9). Вышеописанную операцию осуществляют на закрытой машине для изготовления бархата. В процессе кислотной промывки происходит улетучивание и образование кислых отходящих газов (G1), содержащих HF и HCl, которые собираются по трубопроводам и направляются в колонну промывки кислых отходящих газов для очистки.
Диффузия бора
Целью процесса диффузии является формирование PN-перехода на кремниевой пластине для преобразования энергии света в электрическую. Оборудование для производства PN-перехода представляет собой диффузионную печь, и в проекте используется газообразный трихлорид бора для диффузии кремниевых пластин в диффузионной печи. Атомы бора диффундируют в кремниевую пластину и образуют слой боросиликатного стекла на поверхности кремниевой пластины. Основное уравнение реакции:
4BCl3+3O2⟶2B23+6Cl2⟵
2B2O3+3Si⟶3SiO2+4B
Диффузионная печь представляет собой закрытое оборудование с отрицательным давлением, оснащенное входом и выходом с электрическим нагревом, а также оснащенное безмасляным сухим механическим вакуумным насосом. Конкретный процесс заключается в следующем: сначала вводят большой поток N2 для удаления воздуха из кварцевой трубки диффузионной печи и нагревают диффузионную печь. После того, как температура печи достигнет 1050 градусов и останется постоянной, щепу помещают в кварцевую лодочку и отправляют в устье печи для предварительного нагрева на 20 минут, затем выталкивают в зону постоянной температуры. Сначала вводят кислород, а затем для диффузии вводят трихлорид бора. Общее время процесса составляет 180 минут. В ходе реакции как Si, так и O2 были избытками, а BCl3 прореагировал полностью, в результате чего образовался C12. После завершения реакции используйте N2, чтобы очистить оборудование и автоматически выгрузить материал.
Анализ процесса производства загрязнений: Основным процессом загрязнения в этом процессе является процесс диффузии, при котором BCl3 вводится и реагирует с образованием газообразного хлора (G2), смешанного с остаточным кислородом, азотом и т. д., который собирается специальной трубой и отправляется в скрубберную башню для очистки кислых отходящих газов. После сбора по трубопроводам он отправляется на очистку в скрубберную башню кислых отходящих газов.
SE лазерное повторное допирование
Технология лазерного легирования предполагает сильное легирование в зоне контакта между металлической линией затвора (электродом) и кремниевой пластиной, в то время как легкое легирование (легирование низкой концентрацией) поддерживается за пределами электрода. Предварительная диффузия осуществляется на поверхности кремниевых пластин путем термодиффузии с образованием легкой легирующей добавки; В то же время поверхность BSG (боросиликатного стекла) служит локальным источником лазерного повторного легирования, и за счет локального теплового воздействия лазера атомы в BSG быстро диффундируют внутрь кремниевой пластины, образуя локальное повторное легирование. область.
Лазерный процесс SE генерирует пыльные выхлопные газы (G3), которые очищаются встроенным пылесборником оборудования и выводятся через верхнюю вытяжную систему цеха (на высоте около 15 метров).
Пост-окисление
Оксидный слой на диффузионной поверхности бора (падающей поверхности) поверхности кремниевой пластины, обработанной лазерным ЭЭ, разрушается под действием энергии лазерного пятна. При щелочной полировке и травлении необходим слой оксида в качестве маскирующего слоя для защиты диффузионной поверхности фосфора (падающей поверхности) кремниевой пластины. Поэтому необходимо выполнить восстановление оксидного слоя на поверхности, сканируемой лазерным ЧЭ.
В этом проекте используется метод термического окисления для подготовки слоя оксида SiO2. Весь процесс окисления осуществляется в печи окисления, которая представляет собой закрытое оборудование при атмосферном давлении и обогревается электричеством. Сначала кремниевая пластина загружается в кварцевую лодочку с помощью автоматической машины для загрузки пластин. Затем автоматический роботизированный манипулятор помещает кварцевую лодочку на консольную суспензию из карбида кремния печи окисления. Суспензия карбида кремния направляет кварцевую лодочку с кремниевыми пластинами в высокотемпературную кварцевую трубу печи. После того, как кварцевая лодочка войдет в трубу печи, закройте дверцу печи, запустите программу окисления, и печь окисления заработает автоматически. Основными химическими реакциями, которые происходят в процессе термического окисления, являются:
Si{1}SiO2
O2 реагирует с поверхностью кремниевых пластин при высоких температурах с образованием SiO2, а определенное количество газообразного азота вводится для поддержания постоянного давления в трубе печи. Поддерживайте высокотемпературный поток кислорода в течение определенного периода времени, чтобы сформировать тонкий слой SiO2 определенной толщины на поверхности кремниевой пластины. Параметры процесса: температура окисления 750 градусов, скорость потока азота 12 л/мин, скорость потока кислорода 5 л/мин и время окисления 25 минут. В результате этого процесса образуются отходящие газы окисления (горячий воздух), содержащие кислород и азот, которые выводятся через выпускное отверстие печи окисления, а затем через систему горячего выхлопа наверху цеха.