等离子清洗机清洗石墨舟原理

文章出处：等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间：2023-05-31

自2021年以来，TOPCon电池量产化进程加快，据CPIA2023大会预测，2023年TOPCon电池/组件出货量有望达到100～150GW。TOPCon电池的技术路线分为低压力化学气相沉积法（Low Pressure Chemical Vapor Deposition，LPCVD）和等离子体增强化学气相沉积法（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD）。LPCVD技术成熟，良率稳定，行业认可度较高，但是LPCVD在淀积过程中，石英管和石英舟都会淀积上一层薄膜，随着工艺生产的增多，这些薄膜越来越厚，当其达到一定厚度时，便会出现硅裂现象，从而导致淀积薄膜中出现颗粒物。因此，必须定期清洗石英管和石英舟，但是清洗过程复杂，易造成石英管和石英舟损坏，这导致LPCVD的生产成本较高。PECVD技术目前良率较低，效率离散性较大，石墨舟清洗难度大，但是其成膜速度快、轻微绕镀、原位掺杂等优点突出，被认为是未来TOPCon电池大规模量产的首选方案。

采用湿法清洗非晶硅石墨舟，由于氢氟酸（HF）难以与非晶硅发生反应，需要加入硝酸（HNO3）或过氧化氢（H2O2）。由于氮排放会导致环境污染，因此HNO3难以在工业大规模生产中使用。现多采用HF+H2O2+HCl（盐酸）混合溶液清洗非晶硅石墨舟，清洗效率低，时间长达40h以上；清洗效果差，难以清洗石墨舟固定块、陶瓷环处的非晶硅，需要将整个石墨舟拆开清洗，拆装过程易造成石墨舟损坏。非晶硅石墨舟的清洗成为PECVD技术路线中的一个难点。

等离子清洗机清洗石墨舟原理：

等离子清洗机工作原理为：在充有一定气体的腔内，对一组电极施加射频电压，从而产生交变电场，电极间的气体原子受到交变电场的作用，起辉后产生无序的高能量的等离子体，其中的带电粒子在电场作用下轰击衬底表面，甚至可能与衬底上的某些物质反应，将衬底表面的物质转变为气态，再由机械泵抽走，从而实现衬底表面的清洗。

干法清洗能够避免湿法清洗带来的环境污染，清洗效率大大提高，等离子体清洗在干法清洗中优势明显。三氟化氮（NF3）腐蚀速率快，是氮的氟化物，没有污染物产生，整个清洗只需一步完成，广泛应用于CVD腔体清洗中。采用NF3清洗硅薄膜（Si），生成氟化硅（SiF4）和氮气（N2），其反应原理为：
3Si+4NF3=3SiF4↑+2N2↑
利用等离子体清洗的原理，采用射频电源，激发通入设备的NF3，形成氟等离子体。氟等离子体与石墨舟上的非晶硅发生反应，产生SiF4气体，从而达到清洗石墨舟的目的。

采用等离子清洗机清洗，可将石墨舟清洗时间大幅缩减，减少生产线石墨舟备用数量；清洗效果优于湿法清洗，能有效地减少磷烷用量，降低非晶硅沉积工序的生产成本；提高TOP-Con电池的转换效率。

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