光伏百科：硅片清洗及原理

发布日期：2024-02-09 00:00 来源：http://www.desunpv.com 点击：

　硅片的清洗很重要，它影响电池的转换效率，如器件的性能中反向电流迅速加大及器件失效等。因此硅片的清洗很重要，下面主要介绍清洗的作用和清洗的原理。

　　 清洗的作用

　　1.在太阳能材料制备过程中，在硅表面涂有一层具有良好性能的减反射薄膜，有害的杂质离子进入二氧化硅层，会降低绝缘性能，清洗后绝缘性能会更好。

　　2.在等离子边缘腐蚀中，如果有油污、水气、灰尘和其它杂质存在，会影响器件的质量，清洗后质量大大提高。

　　3.硅片中杂质离子会影响P-N 结的性能，引起P-N 结的击穿电压降低和表面漏电，影响P-N 结的性能。

　　4.在硅片外延工艺中，杂质的存在会影响硅片的电阻率不稳定。

　　清洗的原理

　　要了解清洗的原理，首先必须了解杂质的类型，杂质分为三类：一类是分子型杂质，包括加工中的一些有机物；二类是离子型杂质，包括腐蚀过程中的钠离子、氯离子、氟离子等；三是原子型杂质，如金、铁、铜和铬等一些重金属杂质。目前最常用的清洗方法有：化学清洗法、超声清洗法和真空高温处理法。

　　1.目前的化学清洗步骤有两种：

　　（1）有机溶剂（甲苯、丙酮、酒精等）→去离子水→无机酸（盐酸、硫酸、硝酸、王水）→氢氟酸→去离子水

　　（2）碱性过氧化氢溶液→去离子水→酸性过氧化氢溶液→去离子水

下面讨论各种步骤中试剂的作用。

　　a.有机溶剂在清洗中的作用

　　用于硅片清洗常用的有机溶剂有甲苯、丙酮、酒精等。在清洗过程中，甲苯、丙酮、酒精等有机溶剂的作用是除去硅片表面的油脂、松香、蜡等有机物杂质。所利用的原理是“相似相溶”。

　　b.无机酸在清洗中的作用

　　硅片中的杂质如镁、铝、铜、银、金、氧化铝、氧化镁、二氧化硅等杂质，只能用无机酸除去。有关的反应如下：

　　2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑

　　Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O

　　Cu+2H2SO4= CuSO4 +SO2↑+2H2O

　　2Ag+2H2SO4=2Ag2SO4+SO2↑+2H2O

　　Cu+4HNO3= Cu（NO3）2 +2NO2↑+2H2O

　　Ag+4HNO3= AgNO3+2NO2↑+2H2O

　　Au+4HCl+HNO3=H［AuCl4］ +NO↑+2H2O

　　SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O

　　如果HF 过量则反应为：SiO2+6HF=H2［SiF6］+2H2O

　　H2O2 的作用：在酸性环境中作还原剂，在碱性环境中作氧化剂。在硅片清洗中对一些难溶物质转化为易溶物质。如：

　　As2S5+20 H2O2+16NH4OH=2（NH4）3AsO4+5（NH4）2SO4+28H2O

　　MnO2+ H2SO4+ H2O2= MnSO4+2H2O+O2↑

　　c.RCA 清洗方法及原理

　　在生产中，对于硅片表面的清洗中常用RCA 方法及基于RCA 清洗方法的改进，RCA 清洗方法分为Ⅰ号清洗剂（APM）和Ⅱ号清洗剂（HPM）。Ⅰ号清洗剂（APM）的配置是用去离子水、30%过氧化氢、25%的氨水按体积比为：5:1：1 至5:2：1；Ⅱ号清洗剂（HPM）的配置是用去离子水、30%过氧化氢、25%的盐酸按体积比为：6:1：1 至8:2：1。其清洗原理是：氨分子、氯离子等与重金属离子如：铜离子、铁离子等形成稳定的络合物如：［AuCl4］-、［Cu（NH3）4］2+、［SiF6］2-。