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金剛石線在多晶產業的應用

關鍵詞 金剛石線 , 多晶|2019-05-17 09:27:39|技術信息|來源 中國超硬材料網
摘要 目前金剛石線在多晶切割中的技術瓶頸已基本解決,生產正快速轉換為金剛石線切割。(一)金剛石線在多晶產業應用中的現狀及未來趨勢:1、歷史:金剛石線切割多晶硅片面臨斷線風險和制絨困難兩大...

       目前金剛石線在多晶切割中的技術瓶頸已基本解決,生產正快速轉換為金剛石線切割。

       (一)金剛石線在多晶產業應用中的現狀及未來趨勢:

       1、歷史:金剛石線切割多晶硅片面臨斷線風險和制絨困難兩大問題:

       (1)斷線:鑄錠晶體中存在的硬點可能會在切割過程中造成斷線;

       (2)制絨:金剛石線固結切割方式導致切割后的硅片表面損傷程度較淺、表面劃痕密,從而導致了更高的反射率損傷層淺,沿用現行酸性濕法制絨后依然存在較高的反射率,制成電池后效率比砂漿切割硅片低了將近0.4 個百分點。

       2、現狀:金剛石線+黑硅的組合技術能基本解決這一問題;

       3、未來:主要多晶硅企業開始大規模推廣金剛石線+黑硅技術推廣,預計2018年將基本完成對砂漿切割的替換。但無論如何,在多晶硅行業技術升級和成本下降的巨大壓力推動下,金剛石線切割技術通過疊加黑硅技術在多晶領域已經開始獲得規模化應用。考慮到原有砂漿切割資產投入較大,而金剛石線改造成本較低,大部分多晶硅企業可能采用對原有設備進行改進的方式

       (二)黑硅制絨技術

       近幾年,主要多晶硅企業開始探索解決的辦法,一種比較受認可的途徑是,在多晶硅電池片環節采用黑硅技術。黑硅電池,核心是通過刻蝕技術,一方面在常規硅片表面制絨的基礎上形成納米級的小絨面,從而加大陷光的效果降低反射率,增加對光的吸收;另一方面,通過二次刻蝕來降低表面復合,從而將常規電池的轉換效率絕對值提高。

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       黑硅制絨特點:

       硅片選擇性不強;更低的表面反射率;電池組件產品外觀優秀;電池表面鈍化技術難度增加;需考慮組件CTM損失匹配。

       黑硅制絨實現方式:

       反應離子刻蝕法(RIE);金融輔助化學腐蝕法(MACE);圖形掩膜化學腐蝕法;激光法。

       1、干法RIE黑硅


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       干法黑硅實現模式有三種:

       (1)RIE模式:物理轟擊>化學反應,行程類金字塔形貌;

       (2)ICP模式:化學反應>物理轟擊,行程類似倒金字塔形貌;

       (3)純化學反應,無需去損傷工藝。

       2、濕法MACE黑硅

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       工藝流程:SDE(表面去損傷刻蝕)——HF/H202/AgNO3(金屬多孔層形成)——HF/HNO3/H2O(酸溶液刻蝕)——Surface etching(擴孔)——HF/HCI,SC-2(金屬清洗去除)。

       目前影響濕法工藝量產的主要因素在于金屬離子的去除,制絨工藝的穩定性及重復性。

       (三)金剛石線切割多晶硅片制絨添加劑原理

       添加劑的主要成分:硅基表面活性劑、有機消泡劑等。

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       (四)不同金剛石線切割多晶硅片制絨技術路線對比

       1、技術性能對比

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       添加劑方案效率損失約0.1%;濕法黑硅效率增益約0.25%~0.4%;RIE效率增益約0.5%~0.7%。

       2、制絨方案QE曲線分析對比

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       濕法黑硅因其較小的絨面,在短波段的EQE最佳;干法黑硅在長波和短波均有一定提升;直接制絨與常規砂漿切割多晶常規酸制絨類似,長波反射率高于常規砂漿酸制絨片。

       3、電池外觀對比

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       添加劑方案電池外觀整體均勻,略有發亮,表面一致;RIE外觀發黑,均勻一致,表現最佳;MACE電池外觀略有晶花,組件封裝后不明顯。

       4、三種方案產業化應用對比

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       5、組件性能對比

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       6、組件外觀對比

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