การหลอม
วางเวเฟอร์ซิลิคอนลงในท่อปฏิกิริยาที่ทำจากแก้วควอทซ์ ซึ่งถูกให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิหนึ่งโดยใช้เตาให้ความร้อนด้วยลวดต้านทาน (อุณหภูมิที่ใช้กันทั่วไปคือ 900-1200 องศา ซึ่งสามารถลดลงเหลือต่ำกว่า 600 องศาภายใต้เงื่อนไขพิเศษ ). เมื่อออกซิเจนผ่านท่อปฏิกิริยา ปฏิกิริยาทางเคมีจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน:
Si (ของแข็ง)+O2 (ก๊าซ) → SiO2 (ของแข็ง)
การกระจายตัวของสิ่งเจือปนที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการหลอมยังมีบทบาทในการดูดซับสิ่งเจือปน โดยใช้การดูดซับของ PSG และการตรึงไอออนโซเดียมและโพแทสเซียมเพื่อกำจัดไอออนที่เป็นอันตรายเหล่านี้
การวิเคราะห์การเชื่อมโยงการสร้างมลพิษ: การเชื่อมโยงมลพิษหลักในกระบวนการนี้คือออกซิเจนตกค้างและไนโตรเจนในการเชื่อมโยงออกซิเจนความร้อน
การทำความสะอาดบีโออี
อุปกรณ์ประเภทสล็อต BOE (5- บรรทัด) เป็นอุปกรณ์กึ่งปิดแบบบูรณาการ โดยที่ซิลิคอนเวเฟอร์จะถูกวางในตะกร้าโดยอุปกรณ์อัตโนมัติ และแปลงเป็นโซลูชันในแต่ละช่องของอุปกรณ์โดยใช้แขนกล ถังเคมีจะถูกเติมอย่างต่อเนื่องด้วยสารเคมีที่เกี่ยวข้องตามความเข้มข้นของสารละลาย และเปลี่ยนใหม่ทั้งหมดเป็นประจำ ของเหลวของเสียที่ถูกแทนที่จะถูกปล่อยออกสู่ระบบน้ำเสียและสุดท้ายจะเข้าสู่โรงบำบัดน้ำเสียเพื่อทำการบำบัด ถังซักผ้าทำความสะอาดด้วยน้ำบริสุทธิ์ เมื่อมีเวเฟอร์ซิลิคอนในถัง น้ำบริสุทธิ์จะถูกเติมอย่างช้าๆ และเกลือที่มีน้ำเสียจะไหลล้นไปยังระบบรวบรวมน้ำเสียโดยอัตโนมัติ และสุดท้ายจะเข้าสู่โรงบำบัดน้ำเสียเพื่อทำการบำบัด สารเคมีทั้งหมดอยู่ในรูปของเหลวและจ่ายโดยอัตโนมัติด้วยปั๊มไดอะแฟรม ลำดับการทำความสะอาดคือ: ถังดอง * 2, การล้างด้วยน้ำ, หลังการดอง (HCl/HF/DI), การล้างด้วยน้ำ, การดึงช้า, การอบแห้ง * 6 โดยมีขนาดถัง 720 ลิตร
1) การล้างด้วยกรด
ต้องใช้สารละลายกรดเจือจาง (3.15% HCl และ 7.1% HF) สำหรับการทำความสะอาดที่มีความบริสุทธิ์สูง หน้าที่ของ HCl คือการใช้ Cl กับไอออนของโลหะเชิงซ้อน ในขณะที่หน้าที่ของ HF คือการกำจัดชั้นออกไซด์บนพื้นผิวของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน ทำให้ไม่ชอบน้ำมากขึ้นและก่อตัวเป็นซิลิคอนเชิงซ้อน H2SiF6 ด้วยการประสานกับไอออนของโลหะ ไอออนของโลหะจะถูกแยกออกจากพื้นผิวของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน ส่งผลให้ปริมาณไอออนของโลหะในแผ่นเวเฟอร์ซิลิกอนลดลง การล้างกรด HF จะดำเนินการเป็นเวลา 150 วินาทีเพื่อขจัดชั้น BSG ที่ด้านหน้าและชั้น PSG ที่ด้านหลังออก หลังจากการล้างด้วยกรด จะดำเนินการทำความสะอาดด้วยน้ำบริสุทธิ์
HF+SiO2→SiF4+H2O
SiF4+HF→H2SiF6
2) หลังการดอง
หลังการทำความสะอาด ควรใช้สารละลายกรดเจือจาง (14.7% HF) เพื่อการทำความสะอาดที่มีความบริสุทธิ์สูง หน้าที่ของ HF คือการกำจัดชั้นออกไซด์บนพื้นผิวของเวเฟอร์ซิลิคอน ทำให้ไม่ชอบน้ำมากขึ้น และก่อตัวเป็นซิลิคอนคอมเพล็กซ์ H2SiF6 ไอออนของโลหะจะถูกแยกออกจากพื้นผิวของแผ่นเวเฟอร์ซิลิกอนโดยผ่านกระบวนการทำให้เกิดปฏิกิริยาเชิงซ้อนกับไอออนของโลหะ ส่งผลให้ปริมาณไอออนของโลหะในเวเฟอร์ซิลิกอนลดลง
ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการดองมีดังนี้ SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O
อุณหภูมิในการทำงานของถังดองอยู่ที่อุณหภูมิห้อง และควบคุมเวลาในการดองไว้ที่ 100 วินาที
3) การอบแห้ง
ย้ายแผ่นเวเฟอร์ผลึกซิลิกอนที่ผ่านการอบแห้งก่อนดึงออกอย่างช้าๆ ไปยังถังอบแห้ง และเป่าลมร้อนที่ 90 องศาขึ้นและลงบนแผ่นเวเฟอร์เพื่อทำให้แห้งโดยใช้เครื่องทำความร้อนไฟฟ้า
กระบวนการล้างด้วยกรดข้างต้นจะทำให้เกิดน้ำเสียที่เป็นกรดความเข้มข้นสูงที่มี HCl และกรดไฮโดรฟลูออริก (W21) และน้ำเสียที่เป็นกรดความเข้มข้นสูงที่มีกรดไฮโดรฟลูออริก (W23) และน้ำเสียในการทำความสะอาดที่เป็นกรดโดยทั่วไป (W22, 24, 25) การดำเนินการข้างต้นดำเนินการในเครื่องทำความสะอาดแบบปิด และกระบวนการล้างด้วยกรดจะระเหยกลายเป็นก๊าซเสียที่เป็นกรดที่มี HCl และ HF (G6) และก๊าซเสียที่เป็นกรดที่มี HF (G7) ซึ่งจะถูกรวบรวมผ่านท่อและส่งไปยัง หอล้างก๊าซเสียที่เป็นกรดเพื่อการบำบัด
เอแอลดี
ใช้อุปกรณ์ ALD เพื่อวางชั้นของ Al2O3 ไว้บนพื้นผิวของเวเฟอร์ซิลิคอน เพื่อปรับปรุงผลการซึมผ่านและการดูดซับสิ่งเจือปน วิธีการหลักคือการทำปฏิกิริยาก๊าซ Al (CH3) 3 กับไอน้ำ (H2O) เพื่อสร้าง Al (OH) 3 ซึ่งเกาะติดกับพื้นผิวของเวเฟอร์ซิลิคอนและผลิตก๊าซมีเทน
สมการปฏิกิริยาหลักคือ:
อัล(CH3)3+3H2O→อัล(OH)3+3CH4↑
2Al(OH)3→Al2O3+3H2O↑
อุปกรณ์ ALD เป็นอุปกรณ์แรงดันลบแบบปิด ซึ่งมีทางเข้า ทางออก และทางเข้า/ทางออก เครื่องทำความร้อนคือเครื่องทำความร้อนไฟฟ้า และอุปกรณ์มาพร้อมกับปั๊มสุญญากาศเชิงกลแบบแห้งไร้น้ำมัน หลังจากที่การผลิตเริ่มต้นขึ้น แขนหุ่นยนต์จะส่งเซลล์แบตเตอรี่ไปยังอุปกรณ์ ALD ก่อน และปิดช่องป้อนอาหาร ให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่กำหนด อพยพ และทำให้แรงดันภายในอุปกรณ์ถึงระดับที่ต้องการสำหรับการผลิต ด้วยการแนะนำพัลส์สารตั้งต้นในเฟสก๊าซ TMA และ H2O เข้าไปในห้องปฏิกิริยา และการดูดซับทางเคมีและทำปฏิกิริยากับซับสเตรตของการสะสม จะทำให้เกิดฟิล์มสะสม AL2O3 ในที่สุด ก๊าซไอเสียมีเทนภายในอุปกรณ์จะถูกแทนที่ด้วยก๊าซไนโตรเจน และอุปกรณ์จะเปิดขึ้นเพื่อเอาแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนออกโดยอัตโนมัติ
มลพิษหลักในกระบวนการนี้คือก๊าซมีเทนจากไอเสีย (G8) ซึ่งถูกสกัดด้วยปั๊มสุญญากาศและบำบัดด้วยกระบอกเผาไหม้ไซเลนสแตนเลสและอุปกรณ์สเปรย์น้ำ
เคลือบด้านหน้า
หลักการพื้นฐานคือการใช้การปล่อยแสงความถี่สูงเพื่อสร้างพลาสมาที่ส่งผลต่อกระบวนการสะสมของฟิล์มบาง ส่งเสริมการสลายตัว การรวมตัว การกระตุ้น และการแตกตัวเป็นไอออนของโมเลกุลก๊าซ และส่งเสริมการสร้างกลุ่มปฏิกิริยา เนื่องจากการมีอยู่ของ NH3 จึงอำนวยความสะดวกในการไหลและการแพร่กระจายของกลุ่มแอคทีฟ เพิ่มอัตราการเติบโตของฟิล์มบาง และลดอุณหภูมิการสะสมลงอย่างมาก
ปฏิกิริยาเคมีหลักที่เกิดขึ้นระหว่างการสะสม PECVD ของฟิล์มซิลิคอนไนไตรด์ออกไซด์คือ:
SiH4+NH3+N2O→xSi2O2N4+N2↑+yH2↑
อุปกรณ์ฟิล์มบวก PECVD เป็นอุปกรณ์แรงดันลบแบบปิด ให้ความร้อนด้วยไฟฟ้า และมาพร้อมกับปั๊มสุญญากาศเชิงกลแบบแห้งไร้น้ำมัน ในระหว่างการผลิต ไนโตรเจนจะถูกเติมเข้าไปในอุปกรณ์ก่อน และแขนหุ่นยนต์จะทำหน้าที่โหลดเวเฟอร์ซิลิคอนจนเสร็จสิ้น หลังจากที่อุปกรณ์มีแรงดันภายนอกแล้ว ทางเข้าและทางออกจะถูกเปิด และเรือกราไฟท์จะเข้าสู่อุปกรณ์โดยอัตโนมัติและปิดทางเข้าและทางออก ดูดฝุ่นและดำเนินการตรวจสอบความปลอดภัยต่างๆ หลังจากยืนยันความปลอดภัยแล้ว ให้แนะนำก๊าซไซเลนและแอมโมเนียเพื่อเคลือบซิลิกอนไนโตรเจนออกไซด์ภายในอุปกรณ์ให้สมบูรณ์ หลังจากการเคลือบเสร็จสิ้น ก๊าซที่ตกค้างในท่อส่งก๊าซพิเศษและอุปกรณ์จะถูกปล่อยออกผ่านก๊าซไนโตรเจน จากนั้นทางเข้าและทางออกจะถูกเปิดเพื่อระบายออก หลังจากเย็นลงแล้ว ให้เข้าสู่กระบวนการคัดแยกและดำเนินการขั้นตอนต่อไป
การวิเคราะห์กระบวนการผลิตมลพิษ: รูปแบบหลักของมลพิษในกระบวนการผลิตนี้คือการเคลือบก๊าซเสีย (ไซเลน ก๊าซหัวเราะส่วนเกิน แอมโมเนียส่วนเกิน ไฮโดรเจน ไนโตรเจน ฯลฯ) (G9) ซึ่งได้รับการบำบัดครั้งแรกในการเผาไหม้ไซเลนสแตนเลส กระบอกสูบผ่านระบบร่างแบบเหนี่ยวนำ แล้วปล่อยออกหลังจากผ่านการบำบัดโดยหอสเปรย์
เคลือบด้านหลัง
ปฏิกิริยาเคมีหลักที่เกิดขึ้นระหว่างการสะสม PECVD ของฟิล์มซิลิคอนไนไตรด์ออกไซด์คือ:
SiH4+NH3+N2O→xSi2O2N4+N2↑+yH2↑
อุปกรณ์ฟิล์มด้านหลัง PECVD เป็นอุปกรณ์แรงดันลบแบบปิด ให้ความร้อนด้วยไฟฟ้า และมาพร้อมกับปั๊มสุญญากาศเชิงกลแบบแห้งไร้น้ำมัน ในระหว่างการผลิต ไนโตรเจนจะถูกเติมเข้าไปในอุปกรณ์ก่อน และแขนหุ่นยนต์จะทำหน้าที่โหลดเวเฟอร์ซิลิคอนจนเสร็จสิ้น หลังจากที่อุปกรณ์มีแรงดันภายนอกแล้ว ทางเข้าและทางออกจะถูกเปิด และเรือกราไฟท์จะเข้าสู่อุปกรณ์โดยอัตโนมัติและปิดทางเข้าและทางออก ดูดฝุ่นและดำเนินการตรวจสอบความปลอดภัยต่างๆ หลังจากยืนยันความปลอดภัยแล้ว ให้แนะนำก๊าซไซเลนและแอมโมเนียเพื่อเคลือบซิลิกอนไนโตรเจนออกไซด์ภายในอุปกรณ์ให้สมบูรณ์ หลังจากการเคลือบเสร็จสิ้น ก๊าซที่ตกค้างในท่อส่งก๊าซพิเศษและอุปกรณ์จะถูกปล่อยออกผ่านก๊าซไนโตรเจน จากนั้นทางเข้าและทางออกจะถูกเปิดเพื่อระบายออก หลังจากเย็นลงแล้ว ให้เข้าสู่กระบวนการคัดแยกและดำเนินการขั้นตอนต่อไป
การวิเคราะห์กระบวนการผลิตมลพิษ: รูปแบบหลักของมลพิษในกระบวนการผลิตนี้คือการเคลือบก๊าซเสีย (ไซเลน ก๊าซหัวเราะส่วนเกิน แอมโมเนียส่วนเกิน ไฮโดรเจน ไนโตรเจน ฯลฯ) (G9) ซึ่งได้รับการบำบัดครั้งแรกในการเผาไหม้ไซเลนสแตนเลส กระบอกสูบผ่านระบบร่างแบบเหนี่ยวนำ แล้วปล่อยออกหลังจากผ่านการบำบัดโดยหอสเปรย์
การทำให้เป็นโลหะ
1) การพิมพ์
ในระหว่างขั้นตอนการพิมพ์ สารละลายจะอยู่เหนือหน้าจอ และมีดโกนจะถูกกดลงบนหน้าจอด้วยแรงกดระดับหนึ่ง ทำให้หน้าจอเสียรูปและสัมผัสกับพื้นผิวของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน สารละลายถูกอัดขึ้นรูปและสัมผัสกับพื้นผิวของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน พื้นผิวของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนมีแรงดูดซับที่แข็งแกร่ง ซึ่งบังคับให้สารละลายออกจากรูตาข่าย ณ จุดนี้ เครื่องขูดกำลังทำงานอยู่ และแผ่นตาข่ายที่เสียรูปก่อนหน้านี้ภายใต้แรงคืนสภาพที่ดี ช่วยให้สารละลายตกลงบนพื้นผิวของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนได้อย่างราบรื่น ซิลเวอร์เพสต์เป็นเพสต์ที่เหมือนกับเพสต์การพิมพ์ที่ทำจากผงเงินและอลูมิเนียมที่มีความละเอียดพิเศษและมีความบริสุทธิ์สูงเป็นโลหะหลัก เสริมด้วยสารยึดเกาะอินทรีย์และเรซินจำนวนหนึ่งเป็นสารเสริม
ประการแรก การพิมพ์และการอบแห้งอิเล็กโทรดด้านหลัง: ค้นหาและพิมพ์การวางอิเล็กโทรดด้านหลังอย่างแม่นยำ (รวมถึงตำแหน่งการเจาะด้วยเลเซอร์) (สีเงิน) ที่ด้านหลังของแบตเตอรี่ และแห้งอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิต่ำเพื่อให้แน่ใจว่าอิเล็กโทรดด้านหลังที่พิมพ์ไว้จะไม่เสียหาย ในขั้นตอนการพิมพ์ถัดไป
ประการที่สอง การพิมพ์และทำให้เส้นตารางละเอียดที่ด้านหลังแห้ง: วางตำแหน่งและพิมพ์เส้นตารางละเอียด (สีเงิน) ที่ด้านหลังของแบตเตอรี่อย่างแม่นยำ และแห้งอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิต่ำ วัตถุประสงค์หลักคือเพื่อสัมผัสกับซับสเตรตซิลิกอน ส่งกระแสไฟฟ้า และฉีดซ้ำเพื่อลดการรวมตัวของพาหะและเพิ่มบูสต์
จากนั้นหลังจากผ่านฟลิปเปอร์แล้ว เซลล์แบตเตอรี่จะพลิกจากด้านหลังไปด้านหน้าโดยหงายขึ้น ดำเนินการพิมพ์และทำให้แห้งด้วยอิเล็กโทรดขั้วบวก: วางตำแหน่งและพิมพ์แปะอิเล็กโทรดขั้วบวก (สีเงิน) ที่ด้านหน้าของแบตเตอรี่อย่างแม่นยำ และแห้งอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิต่ำ หน้าที่หลักคือการนำและขนส่งกระแสที่รวบรวมโดยเส้นกริดละเอียดไปยังวงจรภายนอกหรือหน่วยความจำ
สุดท้าย การพิมพ์และทำให้เส้นกริดละเอียดด้านหน้าแห้ง: วางตำแหน่งและพิมพ์แปะ (ซิลเวอร์เพสต์) ของอิเล็กโทรดด้านหน้าที่ด้านหน้าของแบตเตอรี่อย่างแม่นยำ หลังจากพิมพ์แล้ว ให้รอให้เข้าสู่เตาเผาผนึกเพื่อการเผาผนึกแบบแข็ง ทำให้เกิดการสัมผัสแบบโอห์มมิกที่ดี หน้าที่หลักคือรวบรวมกระแสไฟฟ้า เพิ่มความสามารถในการดูดซับแสงของเซลล์แบตเตอรี่ และปรับปรุงประสิทธิภาพการแปลง
อุณหภูมิการอบแห้งของสารละลายในระหว่างกระบวนการอบแห้งข้างต้นคือประมาณ 200 องศา กระบวนการนี้จะสร้างก๊าซระเหยอินทรีย์ (G10) โดยมีสารมลพิษหลักคือเอสเทอร์แอลกอฮอล์ เช่น โดเดเคน ซึ่งคำนวณเป็นสารอินทรีย์ระเหย (VOC) ก๊าซเสียอินทรีย์ที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการพิมพ์จะถูกรวบรวมโดยฝาดูดก๊าซและบำบัดโดยกล่องดูดซับถ่านกัมมันต์แบบสองขั้นตอนที่เชื่อมต่อกัน และสุดท้ายจะถูกปล่อยออกทางท่อไอเสีย ท่อไอเสียจำเป็นต้องทำความสะอาดและเคลียร์อย่างสม่ำเสมอเพื่อรักษาประสิทธิภาพการดูดซับ
2) การเผาผนึก
การเผาผนึกเป็นกระบวนการของการเผาแผ่นเกตละเอียดหลักที่พิมพ์บนแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนลงในเซลล์แบตเตอรี่ที่อุณหภูมิสูง ปล่อยให้อิเล็กโทรดฝังอยู่บนพื้นผิว ทำให้เกิดหน้าสัมผัสทางกลที่แข็งแกร่งและการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าที่ดี ท้ายที่สุดส่งผลให้เกิดหน้าสัมผัสแบบโอห์มมิก ระหว่างอิเล็กโทรดกับเวเฟอร์ซิลิคอนนั่นเอง
เวเฟอร์ซิลิคอนที่พิมพ์แล้วจะถูกเผาโดยใช้เตาให้ความร้อนไฟฟ้า ซึ่งแบ่งออกเป็นโซนอุณหภูมิต่างๆ ในระหว่างกระบวนการเผาผนึก เวเฟอร์ซิลิคอนจะก่อตัวเป็นอิเล็กโทรดด้านบนและด้านล่าง และอุณหภูมิการเผาผนึกสูงสุดจะอยู่ระหว่าง 700~800 องศา ในระหว่างกระบวนการนี้ ตัวทำละลายอินทรีย์ เช่น โดเดเคนแอลกอฮอล์เอสเทอร์ในสารละลายจะระเหยไปจนกลายเป็นก๊าซเสียอินทรีย์ (G11) ซึ่งคำนวณเป็น VOC จากนั้นจะถูกเผาจนหมดและบำบัดโดยอุปกรณ์หอเผาไหม้อุณหภูมิสูงในตัว และร่วมกับก๊าซเสียจากการพิมพ์ มันจะถูกดูดซับและบำบัดโดยกล่องดูดซับถ่านกัมมันต์ที่เชื่อมต่อกับซีรีย์สองขั้นตอน หลังจากการดูดซับแล้วจะถูกระบายออกทางท่อไอเสีย
3) การฉีดไฟฟ้า
หลังจากการเผาเซลล์แบตเตอรี่ วิธีการฉีดพาหะประจุโดยตรง (การฉีดกระแสตรงแบบย้อนกลับ) จะถูกนำมาใช้เพื่อเปลี่ยนสถานะประจุของไฮโดรเจนในตัวซิลิกอน ซึ่งสามารถทะลุผ่านคอมเพล็กซ์ออกซิเจนโบรอนที่สลายตัวได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเปลี่ยนให้เป็นเซลล์ที่สร้างใหม่อย่างเสถียร รัฐบรรลุเป้าหมายในการต่อต้านการสลายตัวของแสงในที่สุด
ทดสอบบรรจุภัณฑ์
หลังจากเสร็จสิ้นการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ เครื่องมือทดสอบจะถูกนำมาใช้เพื่อทดสอบพารามิเตอร์ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของเซลล์แสงอาทิตย์ (เช่น การวัดเส้นโค้ง IV และอัตราการแปลงแสง) หลังจากการทดสอบเสร็จสิ้นแบตเตอรี่จะถูกแบ่งออกเป็นหลายระดับโดยอัตโนมัติตามมาตรฐานที่กำหนด เมื่อจำนวนเซลล์แบตเตอรี่ในระดับหนึ่งถึงขีดจำกัดที่กำหนด อุปกรณ์จะเตือนให้ผู้ปฏิบัติงานนำเซลล์เหล่านั้นออกไปบรรจุภัณฑ์ อุปกรณ์ยังมีฟังก์ชันการตรวจจับชิ้นส่วน ซึ่งจะกำจัดชิ้นส่วนทันทีเมื่อพบ แทนที่จะทดสอบว่าเป็นแบตเตอรี่ที่สมบูรณ์ ส่งผลให้เกิดเซลล์แบตเตอรี่เสีย (S2)