Texturizar
La sección de producción de terciopelo (que consta de 6 líneas) incluye módulos como prelimpieza, lavado con agua pura antes de la producción de terciopelo, producción de terciopelo * 3, lavado con agua pura después de la producción de terciopelo, limpieza posterior, lavado con agua pura después de la limpieza posterior, lavado con ácido, limpieza lavado con agua después del lavado con ácido, extracción lenta, deshidratación previa y secado * 5. El método de producción de terciopelo de este proyecto adopta la producción automática de terciopelo y todo el proceso operativo se lleva a cabo automáticamente. Las obleas de silicio previamente limpiadas se envían al área de alimentación de la máquina de terciopelo mediante un brazo transportador. Las obleas de silicio pasan a través de varios tanques de corrosión y limpieza en la máquina automática de terciopelo cerrada a través de rodillos. El equipo controla automáticamente la reposición de ácido, álcali y agua pura en cada módulo. El ácido y el álcali de los tanques se bombean a través de tuberías y las aguas residuales de los tanques se descargan periódicamente (con un volumen de tanque único de 720 litros, reemplazado cada 48 horas).
1) Limpieza previa
Propósito de la limpieza previa: Para eliminar las impurezas (impurezas orgánicas y metálicas, etc.) adheridas a la superficie de las obleas de silicio, se utilizan una solución de NaOH y una solución de H2O2.
Sumerja las obleas de silicio cargadas en un tanque de limpieza previa en secuencia, agregue agua pura al tanque y agregue una cantidad adecuada de solución de NaOH o solución de limpieza según la proporción (se espera que la concentración de NaOH mezclado sea 0. 6%, se espera que la concentración de H2O2 sea 1,5%, se agrega automáticamente) para limpieza a alta temperatura (60 grados). La limpieza previa utiliza limpieza ultrasónica. Realice una limpieza con agua pura después de la limpieza previa. La limpieza con agua pura es una limpieza por inmersión, que se realiza a temperatura ambiente.
Las reacciones químicas que ocurren durante el proceso de prelimpieza son las siguientes:
Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 ↑
2) terciopelo alcalino
Objetivo: Realizar un grabado anisotrópico de la superficie de silicio con una solución alcalina, formando una pirámide de 5um de tamaño en la superficie. La superficie piramidal tiene excelentes efectos antirreflectantes y de captura de luz (10%). El terciopelo alcalino utiliza una solución de NaOH y aditivos de terciopelo.
Agregar una cantidad adecuada de solución de NaOH y aditivo de terciopelo (concentración de solución de NaOH de aproximadamente {{0}}.6%, concentración de aditivo de terciopelo de aproximadamente 0,4%) al tanque de terciopelo alcalino puede reducir la tensión superficial de las obleas de silicio. , mejora el efecto humectante entre las obleas de silicio y el líquido NaOH, promueve la liberación de burbujas de hidrógeno, mejora la anisotropía de la corrosión, hace que la pirámide sea más uniforme y consistente y mejora el efecto de producción del terciopelo. El proceso de reacción química para la formación del ante es el siguiente:
Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 ↑
La temperatura de trabajo del tanque de terciopelo alcalino es de 82 grados y el tiempo de terciopelo alcalino se controla a 420 s.
3) Después de la limpieza
Después del tratamiento de terciopelo alcalino, la oblea de silicio ingresa al tanque de limpieza para eliminar la materia orgánica residual y garantizar la limpieza de la superficie de la oblea de silicio, mejorando así la eficiencia de conversión de la batería hasta cierto punto. Sumerja las obleas de silicio cargadas para limpiarlas, agregue agua pura al tanque y agregue una cantidad adecuada de solución de NaOH o solución de limpieza (se espera que la concentración de NaOH sea 0.6%, se espera que la concentración de H2O2 sea 1,5% ) según la proporción para limpieza a alta temperatura (60 grados). Limpiar con agua pura después de la limpieza posterior. La limpieza con agua pura es una limpieza por inmersión por desbordamiento y se realiza a temperatura ambiente.
4) Lavado ácido
Después de la limpieza posterior, se debe utilizar una solución ácida diluida (HCl al 3,15 % y HF al 7,1 %) para una limpieza de alta pureza. La función del HCl es neutralizar el NaOH residual, mientras que la función del HF es eliminar la capa de óxido en la superficie de la oblea de silicio, haciéndola más hidrofóbica y formando el complejo de silicio H2SiF6. Mediante la complejación con iones metálicos, los iones metálicos se desprenden de la superficie de la oblea de silicio, lo que reduce el contenido de iones metálicos y se prepara para la unión por difusión. Limpiar con agua pura después del lavado con ácido.
Las reacciones químicas que ocurren durante el proceso de decapado son las siguientes:
HCl NaOH=NaCl H2O
SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O
La temperatura de trabajo del tanque de decapado es temperatura ambiente y el tiempo de decapado se controla en 120 segundos.
5) Pre-deshidratación lenta
Propósito: La deshidratación previa de la superficie de las obleas de silicio cristalino se utiliza generalmente como último paso en el proceso de limpieza con agua pura.
Transfiera la oblea de silicio cristalina limpiada con agua pura a una ranura de extracción lenta. La oblea de silicio primero se sumerge en el agua pura y queda completamente sumergida. Luego, un brazo robótico y una canasta lo empujan lentamente hacia arriba, y la tensión superficial puede tirar hacia abajo la película de agua sobre la oblea de silicio.
La ranura de extracción lenta consta de una ranura de limpieza y un mecanismo de extracción lenta y está semicerrada. Hay un puerto de desbordamiento dentado en el tanque de limpieza, y el agua limpia lava continuamente las aguas residuales en el tanque de limpieza durante la operación, manteniendo limpia la calidad del agua del tanque de limpieza y logrando el efecto de limpieza; Cuando el agua se mantiene limpia, no habrá gotas de agua en la superficie de trabajo al tirar lentamente y no habrá marcas de agua durante el secado.
6) Secado
Transfiera la oblea de silicio cristalino al tanque de secado y sople aire caliente a 90 grados hacia arriba y hacia abajo de la oblea para secarla, utilizando calentamiento eléctrico.
Los procesos de prelimpieza y fabricación de terciopelo alcalino mencionados anteriormente producirán aguas residuales alcalinas de alta concentración que contienen hidróxido de sodio (W1, W3, W5) y aguas residuales de limpieza alcalinas generales (W2, W4, W6). El proceso de lavado con ácido producirá aguas residuales ácidas de alta concentración que contienen ácido clorhídrico y ácido fluorhídrico (W7) y aguas residuales de limpieza ácidas en general (W8, W9). La operación anterior se lleva a cabo en una máquina cerrada para fabricar terciopelo. El proceso de lavado ácido se volatilizará y producirá gases residuales ácidos (G1) que contienen HF y HCl, que se recogerán a través de tuberías y se enviarán a la torre de lavado de gases residuales ácidos para su tratamiento.
difusión de boro
El propósito del proceso de difusión es formar una unión PN en la oblea de silicio para lograr la conversión de energía luminosa en energía eléctrica. El equipo de fabricación de uniones PN es un horno de difusión, y el proyecto utiliza tricloruro de boro gaseoso para difundir obleas de silicio en el horno de difusión. Los átomos de boro se difunden en la oblea de silicio y forman una capa de vidrio de borosilicato en la superficie de la oblea de silicio. La principal ecuación de reacción es:
4BCl3+3O2→2B2O3+6Cl2 ↑
2B2O3+3Si⟶3SiO2+4B
El horno de difusión es un equipo cerrado de presión negativa dotado de entrada y salida, mediante calentamiento eléctrico, y el equipo viene con una bomba de vacío mecánica seca exenta de aceite. El proceso específico es el siguiente: primero, se introduce un gran flujo de N2 para expulsar el aire en el tubo de cuarzo del horno de difusión y se calienta el horno de difusión. Después de que la temperatura del horno alcanza los 1050 grados y permanece constante, el chip se coloca en un recipiente de cuarzo y se envía a la boca del horno para precalentarlo durante 20 minutos, luego se empuja a la zona de temperatura constante. Primero se introduce oxígeno y luego se introduce tricloruro de boro para su difusión. El tiempo total del proceso es de 180 minutos. Durante la reacción, tanto Si como O2 fueron excesivos y BCl3 reaccionó completamente, dando como resultado la producción de C12. Una vez completada la reacción, use N2 para limpiar el equipo y descargar automáticamente el material.
Análisis del proceso de producción de contaminación: El principal proceso de contaminación en este proceso es el proceso de difusión, donde se introduce BCl3 y reacciona para producir cloro gaseoso (G2) mezclado con oxígeno residual, nitrógeno, etc., que se recoge por una tubería dedicada y se envía. a la torre de lavado de gases residuales ácidos para su tratamiento. Después de ser recolectado a través de tuberías, se envía a la torre de lavado de gases residuales ácidos para su tratamiento.
SE láser re dopaje
La tecnología de dopaje láser implica un dopaje intenso en el área de contacto entre la línea de puerta metálica (electrodo) y la oblea de silicio, mientras que un dopaje ligero (dopaje de baja concentración) se mantiene fuera del electrodo. La predifusión se lleva a cabo en la superficie de las obleas de silicio mediante difusión térmica para formar un dopaje ligero; Al mismo tiempo, la superficie BSG (vidrio de borosilicato) sirve como fuente local de redopaje del láser y, a través del efecto térmico local del láser, los átomos del BSG se difunden rápidamente en el interior de la oblea de silicio, formando un redopaje local. región.
El proceso láser SE genera gases de escape polvorientos (G3), que son tratados por el colector de polvo incorporado en el equipo y descargados a través del sistema de escape superior del taller (a una altura de aproximadamente 15 metros).
Post oxidación
La capa de óxido en la superficie de difusión de boro (superficie incidente) de la superficie de la oblea de silicio tratada con láser SE es destruida por la energía del punto láser. Durante el pulido y grabado alcalino, se requiere una capa de óxido como capa de máscara para proteger la superficie de difusión de fósforo (superficie incidente) de la oblea de silicio. Por lo tanto, es necesario realizar la reparación de la capa de óxido en la superficie escaneada por láser SE.
Este proyecto utiliza el método de oxidación térmica para preparar la capa de óxido de SiO2. Todo el proceso de oxidación se realiza en un horno de oxidación, que es un equipo cerrado a presión atmosférica y calentado mediante electricidad. En primer lugar, la oblea de silicio se carga en el recipiente de cuarzo mediante una máquina automática de carga de oblea. Luego, el brazo robótico automático coloca el bote de cuarzo sobre la suspensión en voladizo de carburo de silicio del horno de oxidación. La suspensión de carburo de silicio envía el recipiente de cuarzo cargado con obleas de silicio al tubo del horno de cuarzo de alta temperatura. Después de que el bote de cuarzo ingrese al tubo del horno, cierre la puerta del horno, inicie el programa de oxidación y el horno de oxidación funcionará automáticamente. Las principales reacciones químicas que se producen durante el proceso de oxidación térmica son:
SiO2
El O2 reacciona con la superficie de las obleas de silicio a altas temperaturas para generar SiO2 y se introduce una cierta cantidad de gas nitrógeno para mantener una presión constante en el tubo del horno. Mantenga el flujo de oxígeno a alta temperatura durante un período de tiempo para formar una capa delgada de SiO2 de cierto espesor en la superficie de la oblea de silicio. Los parámetros del proceso son: temperatura de oxidación de 750 grados, caudal de nitrógeno de 12 l/min, caudal de oxígeno de 5 l/min y 25 minutos de tiempo de oxidación. Este proceso genera gases residuales de oxidación (aire caliente) que contienen oxígeno y nitrógeno, que se descargan a través del puerto de escape del horno de oxidación y luego se descargan a través del sistema de escape caliente superior del taller.