矽片腐蝕是利用氫氧化鈉對多晶矽腐蝕作用，去除矽片在多線切割鋸切片時產生的表面損傷層，同時利用氫氧化鈉對矽腐蝕的各向異性，爭取反射率較低的表面織構。
基本介紹
- 中文名：矽片腐蝕
- 外文名：Si acid
- 試劑：氫氧化鈉
- 方式：接觸
目的原理,基本步驟,注意事項,
目的原理
矽片腐蝕
利用氫氧化鈉對多晶矽腐蝕作用，去除矽片在多線切割鋸切片時產生的表面損傷層，同時利用氫氧化鈉對矽腐蝕的各向異性，爭取表面較低反射率較低的表面織構。
解釋：①現有多晶矽片是由長方體晶錠在多線切割鋸切成一片片多晶矽方片。由於切片是鋼絲在金剛砂溶液作用下多次往返削切成矽片，金剛砂硬度很高，會在矽片表面帶來一定的機械損傷。如果損傷不去除，會影響太陽電池的填充因子。
②氫氧化鈉俗稱燒鹼，是在國民經濟生產中大量套用化工產品。由電解食鹽水而得，價格比較便宜，每500克6元。化學反應方程式為：2NaCl + 2H2O ==通電== 2NaOH + Cl2↑ + H2↑ 。分析純氫氧化鋰、氫氧化鉀也可以與矽起反應，但價格較貴。如氫氧化鋰每500克23元，用於鎘-鎳電池電解液中。
③鹼性腐蝕優點是反應生成物無毒，不污染空氣和環境。不像HF-HNO3酸性系統會生成有毒的NOx氣體污染大氣。另外，鹼性系統與矽反應，基本處於受控狀態。有利於大面積矽片的腐蝕，可以保證一定的平行度。
基本步驟
工位 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
材料 | 20%NaOH | H2O | 2% NaOH | H2O | 20% HCl | H2O | HF | H2O | H2O |
溫度 | 80℃ | 室溫 | 80℃ | 室溫 | 室溫 | 室溫 | 室溫 | 室溫 | 室溫 |
時間 | 10m | 16m | 15m | 3m | 3m | 3m | 1m | 3m | 3m |
1. 本工藝步驟是施博士制定的，是可行的具有指導意義的兩步法鹼腐蝕工藝。第一步粗拋光去掉矽片的損傷層。第二步細拋光，表面產生出部分反射率較低的織構表面。如果含有[100]晶向的晶粒，就可以長出金字塔體狀的絨面。第五步是通過鹽酸中和殘餘的氫氧化鈉，化學反應方程式為： 。第七步氫氟酸絡合掉矽片表面的二氧化矽層，化學反應方程式為： 。
2. 我們就粗拋作過實驗，投入50片矽片：
a． 在20%NaOH溶液中，溫度為80℃，反應了10分鐘，矽片厚度平均去掉了32μm。
b． 在15%NaOH溶液中，溫度為80℃，反應了10分鐘，矽片厚度平均去掉了25μm（此數據來源於小片實驗）。
矽片粗拋是放熱反應且反應激烈，反應速度與溫度上升有點正反饋的態勢：溫度高，濃度高反應就會更激烈。新矽片由於表面粗糙，表面積大一些反應也會激烈一些。
c． 由於每次投片量較大，125×125可投300片，103×103可投400片，因而反應會很激烈，通過積累可以求出在受控條件下最佳濃度和時間。
d． 按照施博士的意見矽片去掉20~25μm的厚度，矽片損傷層也就去除乾淨了，這也可以作為檢驗標準。
e． 本反應以125×125的矽片計，每一片每次反應去掉25μm的厚度為準，每片將消耗0.9克矽，也將消耗2.6克氫氧化鈉，300片矽片將消耗780克氫氧化鈉，加上溶液加熱蒸氣帶走一部分氫氧化鈉，先加上1000克氫氧化鈉為宜。
f． 同理，如 e那樣每次生成832克矽酸鈉，反應槽內的溶劑以170千克計，一旦溶液出現明顯白色絮狀矽酸鈉，就應更換氫氧化鈉溶液。
g． 工序3中利用氫氧化鈉對矽腐蝕的各向異性，用2%氫氧化鈉溶液在多晶矽表面產生反射率較低織構表面，在[100]晶向的晶粒表面上會腐蝕出金字塔體的絨面來。多晶矽總會存在著[100]晶向的晶粒，只是多少而已。
h． 溶液配比方法是採取重量百分比法，如20%氫氧化鈉溶液是1000ml純水中加200克氫氧化鈉。
注意事項
1． 在工序1和3中氫氧化鈉溶液與矽片反應時會有鹼蒸氣產生，故設備運行時請關閉有機玻璃門。
2． 鹽酸是揮發性強酸，不不要去聞其味道。
3． 氫氟酸會腐蝕玻璃，故不與玻璃器械接觸，也不要去聞氫氟酸的味道。
4． 如果酸或鹼不小心濺入眼內或濺到臉上，請立即打開洗臉洗眼池上蓋沖洗。
