Texturering
Sammetsproduktionssektionen (bestående av 6 linjer) innehåller moduler som förrengöring, rentvattentvätt före sammetstillverkning, sammetstillverkning * 3, rentvattentvätt efter sammetsproduktion, efterrengöring, rentvattentvätt efter efterrengöring, syratvätt, ren vattentvätt efter syratvätt, långsam dragning och föruttorkning och torkning * 5. Sammetsproduktionsmetoden för detta projekt antar automatisk sammetsproduktion och hela driftprocessen utförs automatiskt. De i förväg rengjorda kiselskivorna skickas till sammetsmaskinens matningsområde med en transportörarm. Kiselskivorna passerar genom olika korrosions- och rengöringstankar i den automatiska stängda sammetsmaskinen genom rullar. Utrustningen styr automatiskt påfyllningen av syra, alkali och rent vatten i varje modul. Syran och alkalin i tankarna pumpas in genom rörledningar och avloppsvattnet i tankarna släpps ut regelbundet (med en enda tankvolym på 720L, byts ut var 48:e timme).
1) Förrengöring
Syfte före rengöring: För att ta bort orenheter (organiska och metalliska föroreningar, etc.) som har fastnat på ytan av kiselskivor, används NaOH-lösning och H2O2-lösning.
Sänk ner de laddade kiselskivorna i en förrengöringstank i följd, tillsätt rent vatten till tanken och tillsätt en lämplig mängd NaOH-lösning eller rengöringslösning enligt förhållandet (den blandade NaOH-koncentrationen förväntas vara 0. 6 %, H2O2-koncentrationen förväntas vara 1,5 %, automatiskt tillsatt) för rengöring vid hög temperatur (60 grader). Förrengöring använder ultraljudsrengöring. Utför renvattenrengöring efter förrengöring. Renvattenrening är all översvämningsrengöring, som utförs i rumstemperatur.
De kemiska reaktionerna som inträffar under förrengöringsprocessen är följande:
Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑
2) Alkali sammet
Syfte: Att utföra anisotropisk etsning av kiselyta med alkalisk lösning, vilket bildar en 5um-stor pyramid på ytan. Pyramidytan har utmärkta ljusfångande och antireflektionseffekter (10%). Alkali sammet använder NaOH-lösning och sammetstillsatser.
Att tillsätta en lämplig mängd NaOH-lösning och sammetstillsats (NaOH-lösningskoncentration på cirka {{0}}},6 %, sammetstillsatskoncentration på cirka 0,4 %) till den alkaliska sammetstanken kan minska ytspänningen hos kiselskivor , förbättra vätningseffekten mellan kiselskivor och NaOH-vätska, främja frisättningen av vätebubblor, förbättra korrosionsanisotropin, göra pyramiden mer enhetlig och konsekvent och förbättra sammets produktionseffekt. Den kemiska reaktionsprocessen för bildandet av mocka är som följer:
Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑
Arbetstemperaturen för alkalisammetstanken är 82 grader, och alkalisammetstiden styrs till 420s.
3) Efter rengöring
Efter behandling med alkalisk sammet kommer kiselskivan in i rengöringstanken för att avlägsna resterande organiskt material och säkerställa renheten hos kiselskivans yta, vilket förbättrar batteriomvandlingseffektiviteten i viss utsträckning. Sänk ner de laddade kiselskivorna för rengöring, tillsätt rent vatten till tanken och tillsätt en lämplig mängd NaOH-lösning eller rengöringslösning (NaOH-koncentrationen förväntas vara 0,6 %, H2O2-koncentrationen förväntas vara 1,5 % ) enligt förhållandet för högtemperaturrengöring (60 grader ). Rengör med rent vatten efter efterrengöring. Renvattenrengöring är all översvämningsrengöring som utförs i rumstemperatur.
4) Syratvätt
Efter efterrengöring bör en utspädd syralösning (3,15 % HCl och 7,1 % HF) användas för rengöring med hög renhet. HCls funktion är att neutralisera kvarvarande NaOH, medan HF:s funktion är att avlägsna oxidskiktet på kiselskivans yta, vilket gör det mer hydrofobt och bildar kiselkomplexet H2SiF6. Genom komplexbildningen med metalljoner lösgörs metalljonerna från kiselskivans yta, vilket minskar metalljoninnehållet och förbereder för diffusionsbindning. Rengör med rent vatten efter syratvätt.
De kemiska reaktionerna som uppstår under betningsprocessen är följande:
HCl+NaOH=NaCl+H2O
SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O
Betningstankens arbetstemperatur är vid rumstemperatur och betningstiden styrs till 120 sekunder.
5) Slow pull före uttorkning
Syfte: Föruttorkning av ytan på kristallina kiselwafers används vanligtvis som det sista steget i rengöringsprocessen för rent vatten.
Överför kristallkiselskivan rengöras med rent vatten till ett långsamt dragspår. Kiselskivan sjunker först ner i det rena vattnet och är helt nedsänkt. Sedan dras den långsamt uppåt av en robotarm och en korg, och ytspänningen kan dra ner vattenfilmen på kiselskivan.
Det långsamma dragspåret består av ett rengöringsspår och en mekanism för långsamt drag, och är halvsluten. Det finns en tandad överloppsport i rengöringstanken, och rent vatten sköljer kontinuerligt bort avloppsvattnet i rengöringstanken under drift, håller vattenkvaliteten i rengöringstanken ren och uppnår rengöringseffekten; När vattnet hålls rent kommer det inte att finnas några vattendroppar på arbetsytan under långsam dragning, och det kommer inte att finnas någon vattenstämpel under torkning.
6) Torkning
Överför den kristallina kiselskivan till torktanken och blås varmluft i 90 grader upp och ner på skivan för torkning, med hjälp av elektrisk uppvärmning.
Processerna för förrengöring och alkalisk sammetstillverkning som nämns ovan kommer att producera alkaliskt avloppsvatten med hög koncentration innehållande natriumhydroxid (W1, W3, W5) och allmänt alkaliskt rengöringsavloppsvatten (W2, W4, W6). Syratvätten kommer att producera surt avloppsvatten med hög koncentration som innehåller saltsyra och fluorvätesyra (W7) och allmänt surt rengöringsavloppsvatten (W8, W9). Ovanstående operation utförs i en sluten sammetstillverkningsmaskin. Syratvätten kommer att förångas och producera sur avfallsgas (G1) innehållande HF och HCl, som kommer att samlas upp genom rörledningar och skickas till det sura avgastvätttornet för behandling.
Bor diffusion
Syftet med diffusionsprocessen är att bilda en PN-övergång på kiselskivan för att uppnå omvandlingen av ljusenergi till elektrisk energi. Tillverkningsutrustningen för PN-junction är en diffusionsugn, och projektet använder gasformig bortriklorid för att sprida kiselskivor i diffusionsugnen. Boratomer diffunderar in i kiselskivan och bildar ett skikt av borsilikatglas på kiselskivans yta. Huvudreaktionsekvationen är:
4BCl3+3O2→2B2O3+6Cl2↑
2B2O3+3Si→3SiO2+4B
Diffusionsugnen är en sluten undertrycksutrustning utrustad med inlopp och utlopp, med elvärme, och utrustningen levereras med en oljefri torr mekanisk vakuumpump. Den specifika processen är som följer: först införs ett stort flöde av N2 för att driva bort luften i diffusionsugnens kvartsrör och diffusionsugnen värms upp. Efter att ugnstemperaturen når 1050 grader och förblir konstant, placeras chipet i en kvartsbåt och skickas till ugnens mynning för förvärmning i 20 minuter, och skjuts sedan in i zonen med konstant temperatur. Syre införs först, och sedan införs bortriklorid för diffusion. Den totala processtiden är 180 minuter. Under reaktionen var både Si och O2 överdrivna, och BCl3 reagerade fullständigt, vilket resulterade i produktion av C12. När reaktionen är klar, använd N2 för att rensa utrustningen och automatiskt tömma materialet.
Analys av föroreningsproduktionsprocessen: Den huvudsakliga föroreningsprocessen i denna process är diffusionsprocessen, där BCl3 introduceras och reagerar för att producera klorgas (G2) blandad med kvarvarande syre, kväve, etc., som samlas upp av ett dedikerat rör och skickas till skurtornet för sura avgaser för behandling. Efter att ha samlats upp genom rörledningar skickas den till skurtornet för sura avgaser för behandling.
SE laser re doping
Laserdopningsteknik innebär kraftig dopning vid kontaktytan mellan metallportlinjen (elektrod) och kiselskivan, medan lätt dopning (lågkoncentrationsdopning) bibehålls utanför elektroden. Fördiffusion utförs på ytan av kiselskivor genom termisk diffusion för att bilda ljusdopning; Samtidigt fungerar ytan BSG (borosilikatglas) som en lokal laserredopingkälla, och genom laserns lokala termiska effekt diffunderar atomerna i BSG snabbt in i kiselskivans inre och bildar en lokal omdoping område.
SE-laserprocessen genererar dammig avgas (G3), som behandlas av utrustningens inbyggda dammuppsamlare och släpps ut genom verkstadens övre avgassystem (på en höjd av cirka 15 meter).
Efter oxidation
Oxidskiktet på bor-diffusionsytan (infallsytan) på kiselskivans yta som behandlats med laser SE förstörs av laserfläckens energi. Under alkalisk polering och etsning krävs ett skikt av oxid som ett maskskikt för att skydda fosfordiffusionsytan (infallsytan) på kiselskivan. Därför är det nödvändigt att utföra reparation av oxidskikt på ytan som skannas med laser SE.
Detta projekt använder metoden för termisk oxidation för att framställa SiO2-oxidskikt. Hela oxidationsprocessen utförs i en oxidationsugn, som är en sluten atmosfärstryckutrustning och värms upp med el. Först laddas kiselwafern på kvartsbåten med hjälp av en automatisk waferladdningsmaskin. Sedan placerar den automatiska robotarmen kvartsbåten på kiselkarbidslamningen i oxidationsugnen. Kiselkarbidslurryn skickar kvartsbåten laddad med kiselskivor in i högtemperaturkvartsugnsröret. Efter att kvartsbåten kommit in i ugnsröret, stäng ugnsdörren, starta oxidationsprogrammet och oxidationsugnen kommer att köras automatiskt. De viktigaste kemiska reaktionerna som inträffar under den termiska oxidationsprocessen är:
Si+O2=SiO2
O2 reagerar med ytan på kiselskivor vid höga temperaturer för att generera SiO2, och en viss mängd kvävgas införs för att upprätthålla ett konstant ugnsrörtryck. Upprätthåll högtemperatur syreflöde under en tid för att bilda en viss tjocklek av SiO2 tunt lager på ytan av kiselskivan. Processparametrarna är: oxidationstemperatur på 750 grader, kväveflöde på 12L/min, syreflöde på 5L/min och 25 minuters oxidationstid. Denna process genererar oxidationsavfallsgas (varm luft) som innehåller syre och kväve, som släpps ut genom oxidationsugnens avgasöppning och sedan släpps ut genom verkstadens övre varma avgassystem.