《电影世界》栏目宣传片文案.doc

复习大纲复习大纲 1 铝背场的作用 铝背场的作用 减少少数载流子在背面复合的概率 减少少数载流子在背面复合的概率 作为背面的金属电极 作为背面的金属电极 提高电池的开路电压 提高电池的开路电压 提高太阳电池的收集效率 提高太阳电池的收集效率 降低电池的反向饱和暗电流和背表面复降低电池的反向饱和暗电流和背表面复 合速率 合速率 制作良好的欧姆接触 制作良好的欧姆接触 2 简述晶体硅的制备工艺过程 简述晶体硅的制备工艺过程 答 答 晶体硅太阳电池的制备工艺 晶体硅太阳电池的制备工艺 p 型硅片型硅片 清洗制绒清洗制绒 扩散制结扩散制结 p n 结 结 去周边层去周边层 去去 PSG 磷硅玻璃 磷硅玻璃 镀减反射膜镀减反射膜 印刷电印刷电 极极 高温烧结高温烧结 检测检测 分选分选 入库包装 入库包装 3 太阳能的利用形式 光化学转化 太阳能光热转化和太阳能太阳能的利用形式 光化学转化 太阳能光热转化和太阳能 光电转化 光电转化 4 太阳能电池理论效率最高为太阳能电池理论效率最高为 75 5 太阳常数 是指大气层外垂直于太阳光线的平面上 单位时太阳常数 是指大气层外垂直于太阳光线的平面上 单位时 间 单位面积内所接受的太阳能辐射 也就是说 在日地平均间 单位面积内所接受的太阳能辐射 也就是说 在日地平均 距离的条件下 在地球大气上界 垂直于光线距离的条件下 在地球大气上界 垂直于光线 1 1 的面积上 的面积上 在 分内所接受的太阳能辐射能量 为 在 分内所接受的太阳能辐射能量 为 太阳能能量转换方式主要分为光化学转化 太阳能光热转 太阳能能量转换方式主要分为光化学转化 太阳能光热转 化和太阳能光电转化三种方式 化和太阳能光电转化三种方式 P NP N 结的形成原理 结的形成原理 答 答 型和 型半导体都呈电中性 型和 型半导体都呈电中性 型半导体的多子是空穴 型半导体的多子是电子 型半导体的多子是空穴 型半导体的多子是电子 当 型半导体与 型半导体连接在一起时 由于 结中不当 型半导体与 型半导体连接在一起时 由于 结中不 同区域的载流子分布存在浓度梯度 型半导体材料中过剩的同区域的载流子分布存在浓度梯度 型半导体材料中过剩的 空穴通过扩散作用流动至 型半导体材料 同理 型半导体空穴通过扩散作用流动至 型半导体材料 同理 型半导体 材料中过剩的电子通过扩散作用流动至 型半导体材料 电子材料中过剩的电子通过扩散作用流动至 型半导体材料 电子 或空穴离开杂质原子后 该固定在晶格内的杂质原子被电离 或空穴离开杂质原子后 该固定在晶格内的杂质原子被电离 因此在结区周围建立起了一个电场 以阻止电子或空穴的上述因此在结区周围建立起了一个电场 以阻止电子或空穴的上述 扩散流动 该电场所在的区域及耗尽区或者空间电荷区 故而扩散流动 该电场所在的区域及耗尽区或者空间电荷区 故而 称为 结 如图所示 称为 结 如图所示 在交界面 由于扩散运动 经过复合在交界面 由于扩散运动 经过复合 出现空间电荷区 出现空间电荷区 P NP N 结半导体光生伏特效应的原理 结半导体光生伏特效应的原理 答 在半导体被光照射 产生光传导现象时 如果由光产生的答 在半导体被光照射 产生光传导现象时 如果由光产生的 载流子在不同位置具有不均一性 或者由于载流子在不同位置具有不均一性 或者由于 PNPN 结产生了内部载结产生了内部载 流子的话 就因扩散或者漂移效应而引起电子和空穴密度分布流子的话 就因扩散或者漂移效应而引起电子和空穴密度分布 不平衡 从而产生电力 这一现象称为光生伏特效应不平衡 从而产生电力 这一现象称为光生伏特效应 photovoltaicphotovoltaic effecteffect 9 9 太阳能电池的主要参数是短路电流 开路电压 填充因子和太阳能电池的主要参数是短路电流 开路电压 填充因子和 光电转换效率 光电转换效率 10 太阳能电池的寄生电阻是指串联电阻太阳能电池的寄生电阻是指串联电阻 Rs 和并联电阻和并联电阻 Rsh 1 串联电阻 串联电阻 Rs 主要包括半导体内部的体电阻 电极用的金主要包括半导体内部的体电阻 电极用的金 属与半导体表面层之间的接触电阻 电极用的金属本身的电阻属与半导体表面层之间的接触电阻 电极用的金属本身的电阻 和器件内部及外部线路互相连接的引线接触电阻 和器件内部及外部线路互相连接的引线接触电阻 并联电阻并联电阻 Rsh 主要包括来自非理想的主要包括来自非理想的 PN 结和结和 PN 结附近的结附近的 杂质 会引起杂质 会引起 PN 结部分短路 特别是太阳能电池的边缘部分结部分短路 特别是太阳能电池的边缘部分 漏电现象 会使漏电现象 会使 Rsh 值减小 值减小 11 11 简述制绒的定义 目的 原理 作用以及工艺流程 简述制绒的定义 目的 原理 作用以及工艺流程 答 答 1 1 制绒的定义 制绒是利用硅的各向异性腐蚀的特性在表制绒的定义 制绒是利用硅的各向异性腐蚀的特性在表 面刻出类似于金字塔 单晶硅面刻出类似于金字塔 单晶硅 sc si sc si 或者是蜂窝状 多晶硅或者是蜂窝状 多晶硅 mc si mc si 的结构 的结构 2 2 目的 为了在硅片上获得绒面结构 利用陷光原理 目的 为了在硅片上获得绒面结构 利用陷光原理 增加光透性 减少光的反射 提高增加光透性 减少光的反射 提高 ISC ISC 增加光的吸收率 增加光的吸收率 去除损伤层 增加去除损伤层 增加 PNPN 结面积 结面积 PNPN 结厚 结厚 VOCVOC 增加 增加 EgEg 宽 宽 3 3 原理 陷光原理 原理 陷光原理 4 4 绒面的作用 绒面的作用 减少了太阳光的反射 减少了太阳光的反射 增加太阳光增加太阳光 在硅片内部的有效运动长度 就是增加了被吸收的机会 在硅片内部的有效运动长度 就是增加了被吸收的机会 5 工艺流程 工艺流程 1 即先采用较高浓度的碱 即先采用较高浓度的碱 NaoH or KoH 在高温条件下对单晶硅片进行短时间在高温条件下对单晶硅片进行短时间 粗抛粗抛 以去除硅片在线切以去除硅片在线切 割过程中形成的切割损伤 割过程中形成的切割损伤 2 漂洗 去离子水 超声波 漂洗 去离子水 超声波 3 再用低浓度的碱 再用低浓度的碱 NaoH or KoH 和异丙醇 和异丙醇 IPA 其作 其作 用是降低硅片表面张力 较少气泡在硅片表面的粘附 是硅片用是降低硅片表面张力 较少气泡在硅片表面的粘附 是硅片 的金字塔更加均匀一致 的混合溶液对的金字塔更加均匀一致 的混合溶液对 100 晶面的方向的单晶晶面的方向的单晶 硅片较长时间的各向异性腐蚀 这样可以在硅片表面形成类硅片较长时间的各向异性腐蚀 这样可以在硅片表面形成类 金金 字塔字塔 状的绒面 有效地增强了硅片表面对入射光的吸收 从而状的绒面 有效地增强了硅片表面对入射光的吸收 从而 提高光生电流密度提高光生电流密度 Jsc 4 HF 清洗清洗 5 HCL 清洗清洗 12 12 简述碱制绒 酸制绒的原理 简述碱制绒 酸制绒的原理 答 答 碱性制绒原理 碱性制绒原理 1 1 适用范围 单晶硅适用范围 单晶硅 SC SiSC Si 2 2 组份 组份 NaoHNaoH oror KoH KoH 3 3 反应式 反应式 2NaoH H2o Si Na2Sio3 2H22NaoH H2o Si Na2Sio3 2H2 oror 2KoH H2o Si K2Sio3 2H22KoH H2o Si K2Sio3 2H2 酸性制绒原理 酸性制绒原理 2 2 组份 组份 HNO3HNO3 oror HFHF 1 1 适用范围 多晶硅适用范围 多晶硅 3 3 反应式 反应式 Si 4HNO3 SiO2 4NO2 2H2OSi 4HNO3 SiO2 4NO2 2H2O SiO2 4HF SiF4 2H2OSiO2 4HF SiF4 2H2O SiF4 2HF H2 SiF6 SiF4 2HF H2 SiF6 13 13 简述表面织构化 简述表面织构化 答 晶体硅在进行切片时 是硅片表面留下一层答 晶体硅在进行切片时 是硅片表面留下一层 10 20um10 20um 的损伤层 而在太阳电池制备时首先要利用化学腐蚀去除的损伤层 而在太阳电池制备时首先要利用化学腐蚀去除 损伤层 然后制备表面绒面机构 若选择择优化学腐蚀剂损伤层 然后制备表面绒面机构 若选择择优化学腐蚀剂 就可以在硅片表面形成倒金字塔结构 称为绒面结构 又就可以在硅片表面形成倒金字塔结构 称为绒面结构 又 称表面织构化 称表面织构化 14 14 PNPN 结的十一种叫法 分别是电子结的十一种叫法 分别是电子 空穴结 复合层空穴结 复合层 区 阻区 阻 挡层 结电容 高阻区 耗尽层挡层 结电容 高阻区 耗尽层 区 空间电荷层区 空间电荷层 区 势垒电区 势垒电 场 内场 内 自电场区 自电场区 15 15 RshRsh 叫内部并联电阻 分流电阻 泄露电阻 旁漏电阻叫内部并联电阻 分流电阻 泄露电阻 旁漏电阻 16 16 三氯氧磷扩散的原理 三氯氧磷扩散的原理 POCL3POCL3 高温下 分解成高温下 分解成 PCL5PCL5 PCL5PCL5 进一步分解成进一步分解成 P2O5P2O5 并放出 并放出 CL2CL2 P2O5P2O5 淀积在硅片表面与硅淀积在硅片表面与硅 反应生成反应生成 SIO2SIO2 和磷原子 并在表面形成一层磷硅玻璃 然后磷和磷原子 并在表面形成一层磷硅玻璃 然后磷 原子再向硅中扩散 形成原子再向硅中扩散 形成 N N 型 型 1717 丝网印刷的工艺三步骤 背 丝网印刷的工艺三步骤 背 Ag Ag 背背 Al Al 正正 AgAg 18 18 磷扩散的工艺 气态磷扩散 固态磷扩散和液态磷扩散等磷扩散的工艺 气态磷扩散 固态磷扩散和液态磷扩散等 形式 形式 19 19 减反射膜的基本原理 利用光在减反射膜上 下表面反射减反射膜的基本原理 利用光在减反射膜上 下表面反射 所产生的光程差 使得两束反射光干涉想消 从而减弱反射 所产生的光程差 使得两束反射光干涉想消 从而减弱反射 增加透射 增加透射 20 20 减反射层薄膜材料要求 减反射层薄膜材料要求 透光性好透光性好 对光吸收系数对光吸收系数 良好的耐化学腐蚀性良好的耐化学腐蚀性 良好的硅片粘结性良好的硅片粘结性 良好的导电性能良好的导电性能 2121 在实际晶体硅太阳电池工艺中 常用的减反射层材料有 在实际晶体硅太阳电池工艺中 常用的减反射层材料有 TiO2TiO2 SnO2SnO2 SiO2SiO2 SiNxSiNx ITOITO 纳米铟锡金属氧化物 纳米铟锡金属氧化物 和 和 MgF2MgF2 等 其厚度一般在等 其厚度一般在 60 100nm60 100nm 左右 左右 22 22 常用的减反射膜制备方法 常用的减反射膜制备方法 化学气相沉积 化学气相沉积 CVDCVD 等等 离子化学气相沉积 离子化学气相沉积 PECVDPECVD 喷涂热解喷涂热解 溅射溅射 蒸发蒸发 23 23 硅材料的禁带宽度硅材料的禁带宽度 Eg 1 12evEg 1 12ev 间接带隙材料间接带隙材料 锗材料的禁带宽度锗材料的禁带宽度 Eg 0 67evEg 0 67ev 间接带隙材料间接带隙材料 磷化铟材料的禁带宽度磷化铟材料的禁带宽度 Eg 1 35evEg 1 35ev 直接带隙材料直接带隙材料 砷化镓材料的禁带宽度砷化镓材料的禁带宽度 Eg 1 43evEg 1 43ev 直接带隙材料直接带隙材料 锑化镉材料的禁带宽度锑化镉材料的禁带宽度 Eg 1 45evEg 1 45ev 直接带隙材料直接带隙材料 硫化镉材料的禁带宽度硫化镉材料的禁带宽度 Eg 2 4evEg 2 4ev 直接带隙材料直接带隙材料 铜铟镓锡材料的禁带宽度铜铟镓锡材料的禁带宽度 Eg 1 04evEg 1 04ev 直接带隙材料直接带隙材料 铜铟镓硫材料的禁带宽度铜铟镓硫材料的禁带宽度 Eg 1 50evEg 1 50ev 直接带隙材料直接带隙材料 2424 硅材料有多种晶体形式 包括单晶硅 多晶硅和非晶硅硅材料有多种晶体形式 包括单晶硅 多晶硅和非晶硅 25 25 单晶硅熔炼方法包括区熔单晶硅单晶硅熔炼方法包括区熔单晶硅 FZFZ 和直拉单晶硅 和直拉单晶硅 26 26 单晶硅片的一般制作流程 高纯多晶硅原料熔化单晶硅片的一般制作流程 高纯多晶硅原料熔化 种晶种晶 缩颈缩颈 放肩放肩 等径等径 收尾收尾 圆柱状单晶硅圆柱状单晶硅 切断 滚切断 滚 圆 切片 化学清洗圆 切片 化学清洗 单晶硅片 单晶硅片 27 27 迁移率是指载流子在单位电场作用下的平均漂移速度 即迁移率是指载流子在单位电场作用下的平均漂移速度 即 载流子在电场作用下运动速度的量度 运动的越快 迁移率越载流子在电场作用下运动速度的量度 运动的越快 迁移率越 大 运动得慢 迁移率下 大 运动得慢 迁移率下 28 28 硅共价键的键角是硅共价键的键角是 109109 2828 29 29 各种硅材料的优缺点对比 直拉单晶硅 各种硅材料的优缺点对比 直拉单晶硅 优点 电池效率高 工艺稳定成熟 优点 电池效率高 工艺稳定成熟 缺点 成本相对较高 缺点 成本相对较高 薄膜非晶硅 薄膜非晶硅 优点 制作成本低优点 制作成本低 缺点 光电转换率低 存在光致衰减行缺点 光电转换率低 存在光致衰减行 为 稳定性较差 为 稳定性较差 铸造多晶硅铸造多晶硅 优点 成本相对较低 光电转换效率较高优点 成本相对较低 光电转换效率较高 缺点 高密度的位错 微缺陷和晶界 影响光电转换效率 缺点 高密度的位错 微缺陷和晶界 影响光电转换效率 薄膜多晶硅 薄膜多晶硅 优点 潜在低成本 相对高效率优点 潜在低成本 相对高效率 缺点 光电转换效率低缺点 光电转换效率低 30 30 金属硅金属硅 MGMG 95 99 95 99 太阳能级硅太阳能级硅 电子电子 级硅级硅 常见化学气相沉积 常见化学气相沉积 LPCVDLPCVD MOCVDMOCVD RTCVDRTCVD PCVDPCVD HWCVDHWCVD PECVDPECVD APCVDAPCVD 32 32 高纯多晶硅的制备方法 高纯多晶硅的制备方法 三氯氢硅氢还原法三氯氢硅氢还原法 硅烷热分解法硅烷热分解法 四氯化硅还原法四氯化硅还原法 33 33 区熔单晶硅的制备过程 首先以高纯多晶硅作为原料 制区熔单晶硅的制备过程 首先以高纯多晶硅作为原料 制 成棒状 并将多晶硅棒垂直固定 在多晶硅棒的下端放置具有成棒状 并将多晶硅棒垂直固定 在多晶硅棒的下端放置具有 一定晶向的单晶硅 作为单晶生长的籽晶 其晶向一般为一定晶向的单晶硅 作为单晶生长的籽晶 其晶向一般为 或 或 100100 然后在真空或氩气等惰性气体保护下 利用高频感 然后在真空或氩气等惰性气体保护下 利用高频感 应线圈加热多晶硅棒 使多晶硅棒的部分区域形成熔区 并依应线圈加热多晶硅棒 使多晶硅棒的部分区域形成熔区 并依 靠熔区的表面张力保持多晶硅棒的平衡和晶体生长的顺利进行 靠熔区的表面张力保持多晶硅棒的平衡和晶体生长的顺利进行 34 34 区熔单晶硅中的碳和氧的浓度都低于红外光谱的探测极限 区熔单晶硅中的碳和氧的浓度都低于红外光谱的探测极限 分别为分别为 1 1 1016cm 31016cm 3 和和 5 5 1016cm 31016cm 3 35 35 直拉单晶硅的制备工艺一般工作流程 多晶硅的装料直拉单晶硅的制备工艺一般工作流程 多晶硅的装料 熔熔 化化 种晶种晶 缩颈缩颈 放肩放肩 收尾收尾 36 36 简述分凝现象 分凝系数 简述分凝现象 分凝系数 1 1 分凝现象 分凝现象 在结晶过程 浓度小的元素 作为杂质 在浓在结晶过程 浓度小的元素 作为杂质 在浓 度高的元素晶体及熔体中的浓度是不同的 称为分凝现象 度高的元素晶体及熔体中的浓度是不同的 称为分凝现象 分凝系数分凝系数 分凝系数分凝系数 杂质在固相中的溶解度杂质在固相中的溶解度 杂质杂质 在液相中的溶解度在液相中的溶解度 37 37 单晶硅的电阻率单晶硅的电阻率 与掺杂浓度与掺杂浓度 cscs 的关系式 的关系式 38 38 大规模集成电路用单晶硅加工工艺流程 切断 割断 大规模集成电路用单晶硅加工工艺流程 切断 割断 滚滚 圆圆 磨定位标志磨定位标志 切片切片 倒角倒角 研磨研磨 腐蚀腐蚀 热处理热处理 背面损背面损 ec 11 s 伤伤 抛光抛光 清洗清洗 检验检验 包装 包装 39 39 太阳电池用单晶硅加工工艺流程 切断 割断 太阳电池用单晶硅加工工艺流程 切断 割断 滚圆滚圆 切方块 切方块 切片切片 化学腐蚀化学腐蚀 40 40 线切割的优缺点 线切割的优缺点 优点 优点 效率高效率高 每次切片每次切片 250250 块以上 块以上 1 1 台线切割机的产量台线切割机的产量 35 35 台内台内 圆切割机的产量 圆切割机的产量 耗材少耗材少 线切割的直径只有线切割的直径只有 180180 m m 切割应力小 切割后表面损伤小 切割应力小 切割后表面损伤小 缺点 缺点 硅片的平整度差 硅片的平整度差 设备相对昂贵 维修困难设备相对昂贵 维修困难 41 41 机械损伤层机械损伤层 碎晶层碎晶层位错网络区位错网络区弹性应变区弹性应变区 42 42 腐蚀效果的主要影响因素 腐蚀效果的主要影响因素 腐蚀液的类型腐蚀液的类型 腐蚀液的配比腐蚀液的配比 腐蚀温度腐蚀温度 是否搅拌是否搅拌 硅片放置的方式硅片放置的方式 43 43 直拉单晶硅中杂质有哪些 来源 存在形式以及如何控制 直拉单晶硅中杂质有哪些 来源 存在形式以及如何控制 如何解决 如何解决 答 杂质 主要杂质 碳 氧 其他杂质 答 杂质 主要杂质 碳 氧 其他杂质 H H N N 金属杂质金属杂质 Cu Co Ni Mn Fe Mn Cr Zn TiCu Co Ni Mn Fe Mn Cr Zn Ti 来源 来源 O O 晶体生长过程中石英干锅的污染 晶体生长过程中石英干锅的污染 C C 多晶硅原料 多晶硅原料 晶体生长炉内的剩余气体晶体生长炉内的剩余气体 石英坩埚与石墨加热件的反应石英坩埚与石墨加热件的反应 H H 是在器件加工过程中引入的 主要用来钝化金属杂质和缺陷 是在器件加工过程中引入的 主要用来钝化金属杂质和缺陷 N N 是在晶体生长阶段加入的杂质 对控制微缺陷和增加机械强 是在晶体生长阶段加入的杂质 对控制微缺陷和增加机械强 度有益 度有益 金属杂质 金属杂质 硅片滚圆 切片 倒角 磨片等制备过程中 直硅片滚圆 切片 倒角 磨片等制备过程中 直 接与金属工具接触 接与金属工具接触 在硅片清洗或湿化学抛光过程中 使用不够纯的化学试剂 在硅片清洗或湿化学抛光过程中 使用不够纯的化学试剂 在工艺过程中 使用不锈钢等金属设备 在工艺过程中 使用不锈钢等金属设备 存在形式 存在形式 O O 氧可以与空位结合 形成微缺陷 氧可以与空位结合 形成微缺陷 氧以团簇形成氧团簇 具有电学性能 氧以团簇形成氧团簇 具有电学性能 形成氧沉淀 引入诱生缺陷 形成氧沉淀 引入诱生缺陷 B OB O 复合体 复合体 C C 间隙态 间隙态 金属杂质 间隙态 替位态 复合体存在 金属杂质 间隙态 替位态 复合体存在 控制 控制 O O 采取精细的工艺和外加磁场加以控制 采取精细的工艺和外加磁场加以控制 直拉单晶硅中的金属杂质的控制和去除方法 直拉单晶硅中的金属杂质的控制和去除方法 1 1 减少加工中的减少加工中的 污染污染 2 2 化学腐蚀去除表面金属 化学腐蚀去除表面金属 3 3 吸杂技术吸杂技术 背面吸杂和内吸背面吸杂和内吸 杂杂 44 44 简述内吸杂 氧团簇 蒸气压 简述内吸杂 氧团簇 蒸气压 1 1 团簇是由几个乃至上千个原子 分子或离子通过物理或化学团簇是由几个乃至上千个原子 分子或离子通过物理或化学 结合力组成的相对稳定的微观或亚微观聚集体 其物理和化学结合力组成的相对稳定的微观或亚微观聚集体 其物理和化学 性质随所含的原子数目而变化 性质随所含的原子数目而变化 2 2 内吸杂内吸杂 内吸杂是利用氧在热处理时沉淀的性质 在晶内吸杂是利用氧在热处理时沉淀的性质 在晶 体内部产生大量的氧沉淀 同时形成位错和层错等缺陷 以吸体内部产生大量的氧沉淀 同时形成位错和层错等缺陷 以吸 引金属杂质沉淀 引金属杂质沉淀 3 3 在一定外界条件下 液体中的液态分子会蒸发为气态分子 在一定外界条件下 液体中的液态分子会蒸发为气态分子 同时气态分子也会撞击液面回归到液态 这是单组分系统分发同时气态分子也会撞击液面回归到液态 这是单组分系统分发 生的两相变化 一定时间后 即可达到一个平衡 气态分子含生的两相变化 一定时间后 即可达到一个平衡 气态分子含 量达到最大值 这些气体分子对页面产生的压强称为饱和蒸气量达到最大值 这些气体分子对页面产生的压强称为饱和蒸气 压 简称为蒸气压压 简称为蒸气压 45 45 影响直拉单晶硅中的氧浓度的因素 影响直拉单晶硅中的氧浓度的因素 答 答 熔硅中的热对流 熔硅中的热对流 熔硅与石英坩埚的接触面积 熔硅与石英坩埚的接触面积 晶体生长时的机械强制对流 晶体生长时的机械强制对流 SiOSiO 自熔硅表面的蒸发 自熔硅表面的蒸发 氧与晶体中点缺陷的作用 氧与晶体中点缺陷的作用 46 46 在熔点附近的晶体硅中 氧的饱和固溶度约为在熔点附近的晶体硅中 氧的饱和固溶度约为 2 752 75 1018cm 31018cm 3 直拉单晶硅中间隙氧的间隙范围是 直拉单晶硅中间隙氧的间隙范围是 5 205 20 1017cm 31017cm 3 范围内范围内 47 47 影响单晶硅中氧沉淀形成 结构 分布和状态的因素 影响单晶硅中氧沉淀形成 结构 分布和状态的因素 初始氧浓度初始氧浓度 热处理的温度热处理的温度 热处理的时间热处理的时间 碳 氮及其他杂质原子的浓度 原始晶体硅的生长条件 热碳 氮及其他杂质原子的浓度 原始晶体硅的生长条件 热 处理气氛 次序等 处理气氛 次序等 48 48 直拉单晶硅在高温形成氧沉淀时有三个阶段 直拉单晶硅在高温形成氧沉淀时有三个阶段 氧沉淀少量形成 表现出一个孕育期 氧沉淀少量形成 表现出一个孕育期 氧沉淀快速增加 氧沉淀快速增加 氧沉淀增加缓慢 接近饱和 氧沉淀增加缓慢 接近饱和 4949 直拉单晶硅中直拉单晶硅中 O O C C 的分布情况 的分布情况 答 答 O O 头高尾低 头高尾低 C C 头低尾高 头低尾高 50 50 简述热施主及危害和措施 简述热施主及危害和措施 答 热施主及危害 当直拉单晶硅在答 热施主及危害 当直拉单晶硅在 300 500300 500 热处理时 热处理时 会产生与氧相关的施主效应 此时会产生与氧相关的施主效应 此时 n n 型晶体硅的电阻率下降 型晶体硅的电阻率下降 p p 型晶体硅的电阻率上升 施主效应严重时 甚至能使型晶体硅的电阻率上升 施主效应严重时 甚至能使 p p 型晶型晶 体硅转化为体硅转化为 n n 型晶体硅 这种与氧相关的施主被称为型晶体硅 这种与氧相关的施主被称为 热施主热施主 措施 热施主可以在措施 热施主可以在 300 500300 500 范围内生成 而范围内生成 而 450450 是最有是最有 效的热施主生成温度 一旦生成热施主 可以在效的热施主生成温度 一旦生成热施主 可以在 550550 以上的以上的 短时间热处理中予以消除 通常利用的热施主消除温度为短时间热处理中予以消除 通常利用的热施主消除温度为 650650 51 51 影响热施主的因素 温度和初始氧浓度 措施 碳 氮会抑影响热施主的因素 温度和初始氧浓度 措施 碳 氮会抑 制热施主的生成 而氢会促进它的形成 制热施主的生成 而氢会促进它的形成 52 52 含氧的直拉单晶硅在含氧的直拉单晶硅在 550 580550 580 热处理时 还会生成新的热处理时 还会生成新的 与氧有相关的施主 被称为与氧有相关的施主 被称为 新施主新施主 5353 根据氧沉淀的形成情况 热处理的温度一般分为 根据氧沉淀的形成情况 热处理的温度一般分为 低温 低温 600 800600 800 热处理 热处理 中温 中温 850 1050850 1050 热处理 热处理 高温 高温 1100 12501100 1250 热处理 热处理 54 54 氧沉淀形成热处理温度一般可分为低温 中温和高温三个氧沉淀形成热处理温度一般可分为低温 中温和高温三个 热处理温度段 分别叙述三个温度段中氧沉淀形态的主要形态 热处理温度段 分别叙述三个温度段中氧沉淀形态的主要形态 答答 低温 低温 600 800 600 800 棒状 又称针状或带状棒状 又称针状或带状 中温 中温 850 1050 850 1050 片状沉淀片状沉淀 高温 高温 1100 1250 1100 1250 多面体沉淀 多面体沉淀 55 55 氧热施主的产生温度区间和最佳产生温度 消除氧热施主的方氧热施主的产生温度区间和最佳产生温度 消除氧热施主的方 法法 答答 300 500 300 500 温度区间温度区间 最佳产生温度最佳产生温度 450 450 消除氧热施主的方法消除氧热施主的方法 一旦生成热施主 可以在一旦生成热施主 可以在 550 550 以上的以上的 短时间热处理中予以消除 通常利用的热施主消除温度为短时间热处理中予以消除 通常利用的热施主消除温度为 650 650 56 56 简述红外技术测量晶体硅中间隙氧浓度方法的具体步骤 简述红外技术测量晶体硅中间隙氧浓度方法的具体步骤 答答 要利用红外技术测量晶体硅中总的氧浓度 通常采用的技术要利用红外技术测量晶体硅中总的氧浓度 通常采用的技术 是将晶体在是将晶体在 1300 1300 以上短时间热处理 然后快速降温 使复合以上短时间热处理 然后快速降温 使复合 体 氧沉淀重新溶解到硅基体中 以间隙氧的形态存在 在加体 氧沉淀重新溶解到硅基体中 以间隙氧的形态存在 在加 以测试 需利用参比样品来和检测的样品具有相同的载流子浓以测试 需利用参比样品来和检测的样品具有相同的载流子浓 度和样品厚度进行对比 度和样品厚度进行对比 57 57 晶体硅中的效率衰减效应主要是由晶体中哪种复合体引起 晶体硅中的效率衰减效应主要是由晶体中哪种复合体引起 并说明在晶体硅中如何消除这种复合体产生的衰减效应 列举并说明在晶体硅中如何消除这种复合体产生的衰减效应 列举 几种避免该复合体产生的新技术新想法 几种避免该复合体产生的新技术新想法 答答 1 1 硼氧复合体硼氧复合体 2 2 硼氧复合体的缺陷可以经低温 硼氧复合体的缺陷可以经低温 200 200 左左 右 热处理予以消除右 热处理予以消除 3 3 避免该复合体产生的新技术新想法避免该复合体产生的新技术新想法 利用低氧单晶硅如区熔单晶硅或磁控直拉单晶硅 利用低氧单晶硅如区熔单晶硅或磁控直拉单晶硅 MCZMCZ 利用利用 n n 型单晶硅型单晶硅 利用镓代替硼掺杂制备利用镓代替硼掺杂制备 p p 型单晶硅型单晶硅 58 58 简述利用光电导衰减法测量硅的少数载流子的原理 简述利用光电导衰减法测量硅的少数载流子的原理 答答 无光照射时样品中高频电流 无光照射时样品中高频电流 i Imsinwt w i Imsinwt w 高频源角频率高频源角频率 当样品受到光照射时 样品受光照射时 样品受光激发 产生当样品受到光照射时 样品受光照射时 样品受光激发 产生 非平衡载流子 非平衡载流子 电导率增加 样品的电阻减小电导率增加 样品的电阻减小 59 59 引入位错的主要途径 引入位错的主要途径 答答 直拉单晶硅中位错引入的主要途径直拉单晶硅中位错引入的主要途径 在晶体硅生长时 由于籽晶的热冲击 会在晶体中引入原生在晶体硅生长时 由于籽晶的热冲击 会在晶体中引入原生 位错位错 在晶体滚圆 切片等加工工艺中 由于硅片表面存在机械损在晶体滚圆 切片等加工工艺中 由于硅片表面存在机械损 伤层 也会引入位错 在随后的热加工过程中 也可能延伸进伤层 也会引入位错 在随后的热加工过程中 也可能延伸进 入硅片体内入硅片体内 是热应力引入位错 这是由于在硅片的热加工过程中 由于是热应力引入位错 这是由于在硅片的热加工过程中 由于 硅片中心部位和边缘温度的不均匀分布 有可能导致位错的产硅片中心部位和边缘温度的不均匀分布 有可能导致位错的产 生 生 60 60 晶体硅中位错对太阳电池的影响主要是哪几个方面 晶体硅中位错对太阳电池的影响主要是哪几个方面 答答 载流子浓度 少数载流子寿命 载流子的迁移率 载流子浓度 少数载流子寿命 载流子的迁移率 p np n 结结 的影响的影响 61 61 简述硅电池片制作工艺 说明每步的目的 原理 控制因素简述硅电池片制作工艺 说明每步的目的 原理 控制因素 及提高太阳能电池效率的途径 及提高太阳能电池效率的途径 答 制作工艺 答 制作工艺 p 型硅片型硅片 清洗制绒清洗制绒 扩散制结 扩散制结 p n 结 结 去周边去周边 层层 去去 PSG 磷硅玻璃 磷硅玻璃 镀减反射膜镀减反射膜 印刷电极印刷电极 高温烧结高温烧结 检测检测 分选分选 入库包装 入库包装 1 1 目的 目的 清洗制绒 为了在硅片上获得绒面结构 利用陷光原理 清洗制绒 为了在硅片上获得绒面结构 利用陷光原理 增加光透性 减少光的反射 提高增加光透性 减少光的反射 提高 ISC ISC 增加光的吸收率 增加光的吸收率 去除损伤层 增加去除损伤层 增加 PNPN 结面积 结面积 PNPN 结厚 结厚 VOCVOC 增加 增加 EgEg 宽 宽 扩散制结 扩散制结 p np n 结 结 在在 P P 型硅表面 通过扩散型硅表面 通过扩散 P P 原子构原子构 成成 p np n 结 结 去周边层 清除扩散制结形成的去周边层 清除扩散制结形成的 N N 型周边层 型周边层 去去 PSGPSG 磷硅玻璃 清除扩散制结过程表面的 磷硅玻璃 清除扩散制结过程表面的 PSGPSG 层 层 镀减反射膜 减少电池表面太阳光的反射 镀减反射膜 减少电池表面太阳光的反射 印刷电极 形成良好的电极接触 印刷电极 形成良好的电极接触 高温烧结 干燥硅片上的浆料 燃尽浆料的有机组分 使高温烧结 干燥硅片上的浆料 燃尽浆料的有机组分 使 浆料和硅片形成良好的欧姆接触 浆料和硅片形成良好的欧姆接触 2 原理 原理 清洗制绒 清洗制绒 碱制绒原理 碱制绒原理 2NaoH H2o Si Na2Sio3 2H2 or 2KoH H2o Si K2Sio3 2H2 酸性制绒原理 酸性制绒原理 Si 4HNO3 SiO2 4NO2 2H2OSi 4HNO3 SiO2 4NO2 2H2O SiO2 4HF SiF4 2H2OSiO2 4HF SiF4 2H2O SiF4 2HF H2 SiF6 SiF4 2HF H2 SiF6 扩散制结 扩散制结 p n 结 结 若氧气充足 若氧气充足 5POCl3 P2O5 3PCl5 在有氧气的存在时 在有氧气的存在时 POCl3 热分解的反热分解的反 应式为 应式为 4 POCl3 3O2 2O2 2 P2O5 Cl3 P2O5 5Si 5SiO2 4P 去周边层 等离子体刻蚀的基本原理 去周边层 等离子体刻蚀的基本原理 1 在低压下 反应气在低压下 反应气 体在射频功率的激发下 产生电离并形成等离子体 等离子体体在射频功率的激发下 产生电离并形成等离子体 等离子体 是由带电的电子和离子组成 反应腔体中的气体在电子的撞击是由带电的电子和离子组成 反应腔体中的气体在电子的撞击 下 除了转变成离子外 还能吸收能量并形成大量的活性基团 下 除了转变成离子外 还能吸收能量并形成大量的活性基团 其电离反应式一般为 其电离反应式一般为 A2 2 A AA A E E A2 2 电离气体电离气体 A A 化学性质化学性质 很活泼的自由基很活泼的自由基 A A 为正离子为正离子 E E 电子电子 2 2 自由基和被刻蚀材料之自由基和被刻蚀材料之 间的化学反应对材料产生腐蚀作用间的化学反应对材料产生腐蚀作用 3 3 反应生成挥发性极强的气反应生成挥发性极强的气 体脱离被刻蚀物质表面 并被真空系统抽出腔体 体脱离被刻蚀物质表面 并被真空系统抽出腔体 减反射膜的基本原理 减反射膜的基本原理 利用光在减反射膜上 下表面反射所利用光在减反射膜上 下表面反射所 产生的光程差 使得两束反射光干涉想消 从而减弱反射 增产生的光程差 使得两束反射光干涉想消 从而减弱反射 增 加透射 加透射 印刷电极 利用丝网图形部分网孔透浆料 非图文部分网孔印刷电极 利用丝网图形部分网孔透浆料 非图文部分网孔 不透浆料的基本原理进行印刷 不透浆料的基本原理进行印刷 高温烧结 银浆 银铝浆 铝浆印刷过的硅片 经过烘干高温烧结 银浆 银铝浆 铝浆印刷过的硅片 经过烘干 使有机溶剂完全挥发 膜层收缩成为固状物紧密物黏附在使有机溶剂完全挥发 膜层收缩成为固状物紧密物黏附在 硅片上 此时金属电极材料层和硅片接触在一起 即烧结 硅片上 此时金属电极材料层和硅片接触在一起 即烧结 3 控制因素 控制因素 清洗制绒 清洗制绒 T V C t Sc si T t Poly si 扩散制结 扩散制结 p n 结 结 T C t 去周边层 去周边层 C 去去 PSG 磷硅玻璃 磷硅玻璃 T t C 减反射膜的基本原理 减反射膜的基本原理 T t C 密度密度 印刷电极 印刷电极 T t 高温烧结 高温烧结 T t 4 4 提高太阳能电池效率的途径提高太阳能电池效率的途径 要使太阳能电池的转换效率提高 必须提高开路电压 短路要使太阳能电池的转换效率提高 必须提高开路电压 短路 电流 填充因子 电流 填充因子 要获得较高的短路电流要获得较高的短路电流 Isc 太阳能电池有源材料和太阳能电 太阳能电池有源材料和太阳能电 池结构应在紫外光 可见光和近红外光的光谱范围上 有较高 池结构应在紫外光 可见光和近红外光的光谱范围上 有较高 较宽和较平坦的光谱响应 內量子效率应接近于较宽和较平坦的光谱响应 內量子效率应接近于 1 要获得较高的开路电压要获得较高的开路电压 Voc 太阳能电池内部必须正向暗电 太阳能电池内部必须正向暗电 流流 I0 较低而并联电阻较低而并联电阻 Rsh 较高 较高 要获得较高的填充因子要获得较高的填充因子 FF 太阳能电池必须正向暗电流太阳能电池必须正向暗电流 I0 较较 低 理想因子低 理想因子 n 接近于接近于 1 串联电阻 串联电阻 Rs 必须较低 必须较低 1C1C 的的 太阳能电池面积应该使太阳能电池面积应该使 Rs 1Rs 1 欧 欧 而并联电阻 而并联电阻 Rsh 必须较高必须较高 10 的四次方欧 的四次方欧 C C 入射光的有效利用 通过减反射膜减少表面反射 表面材料入射光的有效利用 通过减反射膜减少表面反射 表面材料 进行刻蚀 进行光封装 进行刻蚀 进行光封装 采用聚光系统 增加光的辐照度 即聚光太阳能电池采用聚光系统 增加光的辐照度 即聚光太阳能电池 利用新型的太阳能电池结构利用新型的太阳能电池结构 光生载流子收集效率的改善 背电场 超晶格的利用 光生载流子收集效率的改善 背电场 超晶格的利用 光生成载流子复合损失的减少 光生活性层的膜质改善 结光生成载流子复合损失的减少 光生活性层的膜质改善 结 界面的复合抑制 界面的复合抑制 直接电阻 串联电阻 损失的减少 透明电极的低电阻化 直接电阻 串联电阻 损失的减少 透明电极的低电阻化 集电极的最佳化 集电极的最佳化 电压因子损失的减少 背电场漂移型光电效率的利用 电压因子损失的减少 背电场漂移型光电效率的利用 62 简述单晶硅与多晶硅的制作工艺流程 谈谈各自的影响因素简述单晶硅与多晶硅的制作工艺流程 谈谈各自的影响因素 与改进措施 与改进措施 答 答 1 1 单晶硅 多晶硅的装料单晶硅 多晶硅的装料 熔化熔化 种晶种晶 缩颈缩颈 放肩放肩 收收 尾尾 多晶硅 多晶硅 加热加热化料化料晶体生长晶体生长 退火退火冷却冷却 装料装料 2 影响因素 影响因素 单晶硅 温度 浓度 时间 位置单晶硅 温度 浓度 时间 位置 多晶硅 温多晶硅 温 度 浓度 时间 位置度 浓度 时间 位置 3 改进措施 对于单晶硅而言 采用新型直拉单晶硅的生长技改进措施 对于单晶硅而言 采用新型直拉单晶硅的生长技 术 对于多晶硅而言 采用电磁感应冷坩埚连续拉晶法 术 对于多晶硅而言 采用电磁感应冷坩埚连续拉晶法 63 简述硅锭的切片过程 切片过程中存在哪些影响因素 如何简述硅锭的切片过程 切片过程中存在哪些影响因素 如何 减小掉片风险 减小掉片风险 答 硅锭的切片过程 切断 割断 答 硅锭的切片过程 切断 割断 滚圆滚圆 磨定位标志磨定位标志 切切 片片 倒角倒角 研磨研磨 腐蚀腐蚀 热处理热处理 背面损伤背面损伤 抛光抛光 清洗清洗 检验检验 包装 包装 切片过程中存在的影响因素 线速 张力 桌面移动速度 砂切片过程中存在的影响因素 线速 张力 桌面移动速度 砂 浆粘度 温度和研磨特性 线径 碳化硅数目 密度 浆粘度 温度和研磨特性 线径 碳化硅数目 密度 减小掉片风险的措施 减小掉片风险的措施 64 直拉单晶硅电池中氧杂质会有哪些影响 如何控制 如何解直拉单晶硅电池中氧杂质会有哪些影响 如何控制 如何解 决 决 答 直拉单晶硅电池中氧杂质影响 会形成缺陷 答 直拉单晶硅电池中氧杂质影响 会形成缺陷 控制 采取精细的工艺和外加磁场加以控制 控制 采取精细的工艺和外加磁场加以控制 解决 对于热施主可以在解决 对于热施主可以在 550 以上的短时间热处理中予以消以上的短时间热处理中予以消 除 通常利用的热施主消除温度为除 通常利用的热施主消除温度为 650 对对 B OB O 硼氧复合体的缺陷可以经低温 硼氧复合体的缺陷可以经低温 200200 左右 热处理予左右 热处理予 以消除 以消除 65 65 铸造多晶硅的优点与缺点 铸造多晶硅的优点与缺点 答 答 优点 是材料的利用率高 能耗小 制备成本低 而且其优点 是材料的利用率高 能耗小 制备成本低 而且其 晶体生长简便 易于大尺寸生长 晶体生长简便 易于大尺寸生长 缺点 是含有晶界 高密度的位错 微缺陷和相对较高的杂质缺点 是含有晶界 高密度的位错 微缺陷和相对较高的杂质 浓度浓度 其晶体的质量明显低于单晶硅 从而降低了太阳电池的 其晶体的质量明显低于单晶硅 从而降低了太阳电池的 光电转换效率 光电转换效率 66 66 铸造多晶硅的主要制备工艺 铸造多晶硅的主要制备工艺 答 答 浇铸法 浇铸法 直熔法 直熔法 67 简述浇铸法的工作原理和基本原理 简述浇铸法的工作原理和基本原理 答 答 工作原理 在制备多晶硅时 首先将多晶硅的原料在预熔工作原理 在制备多晶硅时 首先将多晶硅的原料在预熔 坩埚内熔化 然后硅熔体逐步流入到下部的凝固坩埚 通过控坩埚内熔化 然后硅熔体逐步流入到下部的凝固坩埚 通过控 制凝固坩埚的加热设备 使得凝固坩埚的底部温度最低 从而制凝固坩埚的加热设备 使得凝固坩埚的底部温度最低 从而 硅熔体在凝固坩埚底部开始逐渐结晶 结晶时始终控制固液界硅熔体在凝固坩埚底部开始逐渐结晶 结晶时始终控制固液界 面的温度梯度 保证固液界面自底部向上部逐渐平行上升 最面的温度梯度 保证固液界面自底部向上部逐渐平行上升 最 终达到所有的熔体结晶 终达到所有的熔体结晶 基本原理 在一个坩埚内将硅原料溶化 然后浇铸在另一个经基本原理 在一个坩埚内将硅原料溶化 然后浇铸在另一个经 过预热的坩埚内冷却 通过控制冷却速率 采用定向凝固技术过预热的坩埚内冷却 通过控制冷却速率 采用定向凝固技术 制备大晶粒的铸造多晶硅 制备大晶粒的铸造多晶硅 68 简述直熔法的工作原理和基本原理 简述直熔法的工作原理和基本原理 答 答 工作原理 硅原材料首先在坩埚中熔化 坩埚周围的加热工作原理 硅原材料首先在坩埚中熔化 坩埚周围的加热 器保持坩埚上部温度的同时 自坩埚的底部开始逐渐降温 从器保持坩埚上部温度的同时 自坩埚的底部开始逐渐降温 从 而使坩埚底部的熔体首先结晶 同样的 通过保持固液界面在而使坩埚底部的熔体首先结晶 同样的 通过保持固液界面在 同一水平面并逐渐上升 使得整个熔体结晶为晶锭 在这种制同一水平面并逐渐上升 使得整个熔体结晶为晶锭 在这种制 备方法中 硅原材料的熔化和结晶都在同一个坩埚中进行 备方法中 硅原材料的熔化和结晶都在同一个坩埚中进行 基本原理 基本原理 直接熔融定向凝固法 简称直熔法 又称布里奇曼直接熔融定向凝固法 简称直熔法 又称布里奇曼 法 即在坩埚内直接将多晶硅溶化 然后通过坩埚底部的热交法 即在坩埚内直接将多晶硅溶化 然后通过坩埚底部的热交 换等方式 使得熔体冷却 采用定向凝固技术制造多晶硅 所换等方式 使得熔体冷却 采用定向凝固技术制造多晶硅 所 以 也有人称这种方法为热交换法 以 也有人称这种方法为热交换法 Heat Exchange Method HEM 69 铸造多晶硅的原材料是如何选择的 铸造多晶硅的原材料是如何选择的 答 选用半导体级的高纯多晶硅和微电子工业用单晶硅生产的答 选用半导体级的高纯多晶硅和微电子工业用单晶硅生产的 剩余料 质量相对较差的高纯硅 单晶硅棒的头尾料 单晶硅剩余料 质量相对较差的高纯硅 单晶硅棒的头尾料 单晶硅 生长完成后剩余在石英坩埚中的硅底料 为最好 生长完成后剩余在石英坩埚中的硅底料 为最好 70 简述直熔法制备铸造多晶硅的具体工艺 简述直熔法制备铸造多晶硅的具体工艺 答 答 装料装料 加热加热 化料化料 晶体生长晶体生长 退火退火 冷却 冷却 71 71 铸造多晶硅中需要解决的主要问题铸造多晶硅中需要解决的主要问题 尽量均匀的固液界面温度 尽量均匀的固液界面温度 尽量小的热应力 尽量小的热应力 尽量大的晶粒 尽量大的晶粒 尽可能少的来自于坩埚的污染 尽可能少的来自于坩埚的污染 7272 在铸造多晶硅中 防止温度梯度的方法在铸造多晶硅中 防止温度梯度的方法 铸造多晶硅在生长时 生长系统必须很好的隔热 以便保持铸造多晶硅在生长时 生长系统必须很好的隔热 以便保持 熔区温度的均匀性 没有较大的温度梯度出现 熔区温度的均匀性 没有较大的温度梯度出现 保证在晶体部分凝固 熔体体积减小后 保证在晶体部分凝固 熔体体积减小后 温度没有变化 温度没有变化 73 73 铸造多晶硅中有哪些杂质 杂质的来源 存在形式 铸造多晶硅中有哪些杂质 杂质的来源 存在形式 答 杂质 答 杂质 主要杂质主要杂质 O O 和和 C C 其它杂质其它杂质 N N 和和 H H 金属杂质金属杂质 CuCu FeFe CrCr ZnZn AgAg B B CoCo 等 等 来源 来源