1.关于单晶硅制备的论文参考文献十个
[1] 苏旭, 常彦龙, 马传利, 王春明. 单晶硅表面贵金属晶粒层的制备[J]. 化学学报, 2008,(10) [2] 胡沙. 金川现有精炼流程改进的研宄[J]. 中国有色冶金, 1988,(07) [3] 魏永亨. 国外汽车排气净化催化剂的研究与开发[J]. 环境科学动态, 1988,(12) [4] 刘建国. 釉保护金法彩瓷[J]. 陶瓷研究与职业教育, 1990,(03) [5] 卢邦洪, 王松滨. 贵金属材料密度的精确测定[J]. 贵金属, 1997,(01) [6] 蒋鹤麟. 微电子工业中的贵金属浆料[J]. 贵金属, 1997,(04) [7] 崔薇. 俄罗斯规范贵金属开采业[J]. 世界采矿快报, 1997,(04) [8] 新技术与成果[J]. 中国金属通报, 2001,(07) [9] 张伟刚, 吴丰顺, 吴懿平, 安兵, 何劲强. 国外电子废弃物的回收利用技术[J]. 中国环保产业, 2006,(06) [10] 马弘, 侯凯湖. 贵金属回收中的离子交换树脂技术[J]. 中国资源综合利用, 2006,(09) [1] 金井升,舒碧芬,沈辉,李军勇,陈美园. 单晶硅太阳电池的温度和光强特性[J]. 材料研究与应用, 2008,(04) . [2] 杜家熙,苏建修,万秀颖,宁欣. 单晶硅片化学机械抛光材料去除特性[J]. 北京科技大学学报, 2009,(05) . [3] 杜忠明,刘祖明. 多晶硅与单晶硅的扩散比较[J]. 云南师范大学学报(自然科学版), 2007,(01) . [4] 高晓宇. 单晶硅微观力学性能研究[J]. 科技信息, 2008,(34) . [5] 吴明明,周兆忠,巫少龙. 单晶硅片的制造技术[J]. 制造技术与机床, 2005,(03) . [6] 黄国涛,沈致和. 单晶硅生产车间循环给水系统的设计[J]. 山西建筑, 2008,(15) . [7] 张献忠,姚松. 美国多晶硅-单晶硅-硅晶圆市场研究[J]. 精细与专用化学品, 2009,(02) . [8]空间太阳能电池用单晶硅片[J]. 中国集成电路, 2009,(05) . [9] 张玉红,陈占国,贾刚,时宝,任策,刘秀环,武文卿. 单晶硅材料电致双折射的研究[J]. 红外与毫米波学报, 2008,(03) . [10] 赵汝强,江得福,李军勇,梁宗存,沈辉. 采用正交实验优化单晶硅太阳电池表面织构化工艺[J]. 材料研究与应用, 2008,(04) .。
2.关于”硅及其化合物的应用“的研究论文
最先制得晶形硅的是最先制出纯铝的法国化学家亨利得维尔。
1854年,得维尔用强电池组电解石英砂和冰晶石的熔融物,在阴极上得到一种灰色性脆的粒状金属(硅铝合金)。当这种金属颗粒冷却后,析出了一种有金属光泽的片状晶体。
通过实验可知,这种片状晶体的化学性质与硅粉的性质完全相同,因而确信此片状晶体就是晶体硅。 硅是比锗更经得起当今器件工艺发展考验的半导体材料。
在1966年已经生产40000千克半导体级硅(单晶超纯硅,杂质含量小于1/109),从而制造出40亿个元件。到1966年,用于这方面的硅已超过锗的用量。
由硅晶体管和其他元件组成的集成电路,集成度越来越高,规模越来越大,而元件则愈做愈小。一个直径为75毫米的硅片,可集成几万至几十万甚至几百万个元件,形成了微电子学,从而出现了微型计算机、微处理机等。
在铝衬底上,生长—层10—25微米厚的多晶硅薄膜,就是一种便宜而轻巧的太阳能电池材料,适于在太空和地面上使用。 硅是同位素电池中换能器的主要材料。
换能器是将同位素热源发出的热能转变为电能的装置。硅-锗合金做的换能器,其工作温度可达1000oC,机械性能和抗氧化性能很好,高温下不易蒸发和中毒,无论在真空还是空气中都能工作。
航天飞机用的耐热而极轻的硅瓦,在航天飞机返回大气层时,它可保护机身不受超过1000oC高温的损伤。 天然橡胶和合成橡胶的使用温度,一般都在150oC以下,否则就会老化变质。
20世纪40年代发展起来的硅橡胶,是以硅一氧一硅为主链的半无机高分子弹性体,兼有无机材料和有机材料的某些特点,使用温度范围宽广。硅橡胶具有优异的耐臭氧、耐碱、生理惰性(对人机体没有不良影响,可做为某些脏器的修复材料,如人工关节)和电气性能。
某些特殊结构的硅橡胶,更具有优良的耐油、耐溶剂、耐辐射等特性,因此硅橡胶已广泛用于航空、宇宙航行技术、电气及电子工业部门。 用110—2甲基乙烯基硅橡胶做生胶原料,乙炔炭黑做填料可制成导电橡胶,是电子表中连接集成电路与液晶屏的理想导电材料。
硅酸在水中能形成凝胶,因此可制得一种吸附剂---硅胶。硅胶是一种极性吸附剂,对H20等极性物质都有较强的吸附能力,工业上常用做干燥剂和吸附剂。
硅酸钠的水溶液叫水玻璃,工业上称做泡花碱。木材及织物浸过水玻璃后,可以防腐,不易着火。
硅溶胶是以Si02为基本单位的水中分散体。在羊毛纺织过程中,它可做为轻纺上浆的胶剂,以减少羊毛纤维的断头率,在涂层中含有硅溶胶,可提高无机纤维材料的表面抗 热强度。
在搪瓷器皿制造业中,加进硅溶胶以后,可降低膨胀系数,以改进对四氟乙烯的粘合性,在玻璃及玻璃陶瓷中亦有同样效果。若在玻璃中掺入25—30%的硅溶胶,可制得优质的硅硼酸玻璃。
某些钠硼硅酸盐玻璃(含氧化钠、氧化硼和氧化硅)经过热处理,原子重新组合,就分为互不熔混的两部分。一部分主要含氧化硅,另一部分主要含氧化钠和氧化硼。
如果再用酸处理,那么二氧化硅将不受酸的影响而留下来,而氧化钠和氧化硼则溶于酸中,剩下众多的空洞一—微孔,于是就制成了用途广泛的微孔玻璃。 将微孔玻璃烘干,烧结,就得到高硅氧透明玻璃。
它耐高温,热稳定性好,透紫外线能力强,可在多方面代替石英玻璃,适宜做高温观察窗, 比如宇宙飞船上的观察窗。迫过它去观察物体,不会发生变形,因为它的光学均匀性也很好。
如果在普通的钠铝硼硅酸盐玻璃中加入少量卤化银做感光剂,微量铜做增感剂,用玻璃常规工艺熔化,退火再经适当处理,就能制成卤化银光色玻璃。它会因光的强度不同而改变颜色,在强光防护、显示装置、光信息存储、交通工具上的挡风玻璃等方面,都有重要用途。
纯净的二氧化硅晶体叫做石英。石英在1600℃熔化成粘稠液体,内部变为无规则形态,再遇冷时,因为粘度大而不易再结晶,成为石英玻璃。
它有很多特殊的性质,如能让可见光和紫外光通过,可用它制造紫外灯和光学仪器;它的膨胀系数小,能经受温度的剧变,而且有很好的抗酸性(除氢氟酸外),因此,常被用来制造高级化学器皿。 医用激光器配置的光能传输系统是用石英光导纤维制成的,它不仅细巧轻便,灵活自如,且可将激光能量传入人体内脏器官进行医治。
一种新型水泥——双快水泥,具有快凝、快硬的特点。它浇注一天后的强度,相当于普通水泥浇注7-28天的强度,可用于滑升模板施工、预应力混凝土构件、砌块的快速成型和脱模,也可用它做矿井巷道喷射混凝土或机械铸件造型自硬砂。
用废轮胎等制成海绵状弹性体,与粘结性强的乳剂和水泥混和搅拌,就成为橡胶水泥。它克服了原有混凝土的缺点,能防止龟裂、剥离和吸水,既可用于铺路,又可用于建筑物上。
SiC叫碳化硅,又叫金刚砂。它具有类似金刚石的结构,硬度极大,而且分解温度又很高,所以在工业上大量用作磨料。
氮化硅陶瓷的强度和硬度很高,抗热震性和耐化学腐蚀性好,摩擦系数小且有自润性,是一种优越的耐磨材料。用氮化硅陶瓷制成的机械密封圈,经过几百到几千小时的运转后,磨损较小,寿命较原用材料提高几倍到十几倍。
以碳化硅陶。
3.硅及其化合物对人类文明的贡献的论文
硅是比锗更经得起当今器件工艺发展考验的半导体材料。
在1966年已经生产40000千克半导体级硅(单晶超纯硅,杂质含量小于1/109),从而制造出40亿个元件。到1966年,用于这方面的硅已超过锗的用量。
由硅晶体管和其他元件组成的集成电路,集成度越来越高,规模越来越大,而元件则愈做愈小。一个直径为75毫米的硅片,可集成几万至几十万甚至几百万个元件,形成了微电子学,从而出现了微型计算机、微处理机等。
在铝衬底上,生长—层10—25微米厚的多晶硅薄膜,就是一种便宜而轻巧的太阳能电池材料,适于在太空和地面上使用。 硅是同位素电池中换能器的主要材料。
换能器是将同位素热源发出的热能转变为电能的装置。硅-锗合金做的换能器,其工作温度可达1000oC,机械性能和抗氧化性能很好,高温下不易蒸发和中毒,无论在真空还是空气中都能工作。
航天飞机用的耐热而极轻的硅瓦,在航天飞机返回大气层时,它可保护机身不受超过1000oC高温的损伤。 天然橡胶和合成橡胶的使用温度,一般都在150oC以下,否则就会老化变质。
20世纪40年代发展起来的硅橡胶,是以硅一氧一硅为主链的半无机高分子弹性体,兼有无机材料和有机材料的某些特点,使用温度范围宽广。硅橡胶具有优异的耐臭氧、耐碱、生理惰性(对人机体没有不良影响,可做为某些脏器的修复材料,如人工关节)和电气性能。
某些特殊结构的硅橡胶,更具有优良的耐油、耐溶剂、耐辐射等特性,因此硅橡胶已广泛用于航空、宇宙航行技术、电气及电子工业部门。 用110—2甲基乙烯基硅橡胶做生胶原料,乙炔炭黑做填料可制成导电橡胶,是电子表中连接集成电路与液晶屏的理想导电材料。
硅酸在水中能形成凝胶,因此可制得一种吸附剂---硅胶。硅胶是一种极性吸附剂,对H20等极性物质都有较强的吸附能力,工业上常用做干燥剂和吸附剂。
硅酸钠的水溶液叫水玻璃,工业上称做泡花碱。木材及织物浸过水玻璃后,可以防腐,不易着火。
硅溶胶是以Si02为基本单位的水中分散体。在羊毛纺织过程中,它可做为轻纺上浆的胶剂,以减少羊毛纤维的断头率,在涂层中含有硅溶胶,可提高无机纤维材料的表面抗 热强度。
在搪瓷器皿制造业中,加进硅溶胶以后,可降低膨胀系数,以改进对四氟乙烯的粘合性,在玻璃及玻璃陶瓷中亦有同样效果。若在玻璃中掺入25—30%的硅溶胶,可制得优质的硅硼酸玻璃。
某些钠硼硅酸盐玻璃(含氧化钠、氧化硼和氧化硅)经过热处理,原子重新组合,就分为互不熔混的两部分。一部分主要含氧化硅,另一部分主要含氧化钠和氧化硼。
如果再用酸处理,那么二氧化硅将不受酸的影响而留下来,而氧化钠和氧化硼则溶于酸中,剩下众多的空洞一—微孔,于是就制成了用途广泛的微孔玻璃。 将微孔玻璃烘干,烧结,就得到高硅氧透明玻璃。
它耐高温,热稳定性好,透紫外线能力强,可在多方面代替石英玻璃,适宜做高温观察窗, 比如宇宙飞船上的观察窗。迫过它去观察物体,不会发生变形,因为它的光学均匀性也很好。
如果在普通的钠铝硼硅酸盐玻璃中加入少量卤化银做感光剂,微量铜做增感剂,用玻璃常规工艺熔化,退火再经适当处理,就能制成卤化银光色玻璃。它会因光的强度不同而改变颜色,在强光防护、显示装置、光信息存储、交通工具上的挡风玻璃等方面,都有重要用途。
纯净的二氧化硅晶体叫做石英。石英在1600℃熔化成粘稠液体,内部变为无规则形态,再遇冷时,因为粘度大而不易再结晶,成为石英玻璃。
它有很多特殊的性质,如能让可见光和紫外光通过,可用它制造紫外灯和光学仪器;它的膨胀系数小,能经受温度的剧变,而且有很好的抗酸性(除氢氟酸外),因此,常被用来制造高级化学器皿。 医用激光器配置的光能传输系统是用石英光导纤维制成的,它不仅细巧轻便,灵活自如,且可将激光能量传入人体内脏器官进行医治。
一种新型水泥——双快水泥,具有快凝、快硬的特点。它浇注一天后的强度,相当于普通水泥浇注7-28天的强度,可用于滑升模板施工、预应力混凝土构件、砌块的快速成型和脱模,也可用它做矿井巷道喷射混凝土或机械铸件造型自硬砂。
用废轮胎等制成海绵状弹性体,与粘结性强的乳剂和水泥混和搅拌,就成为橡胶水泥。它克服了原有混凝土的缺点,能防止龟裂、剥离和吸水,既可用于铺路,又可用于建筑物上。
SiC叫碳化硅,又叫金刚砂。它具有类似金刚石的结构,硬度极大,而且分解温度又很高,所以在工业上大量用作磨料。
氮化硅陶瓷的强度和硬度很高,抗热震性和耐化学腐蚀性好,摩擦系数小且有自润性,是一种优越的耐磨材料。用氮化硅陶瓷制成的机械密封圈,经过几百到几千小时的运转后,磨损较小,寿命较原用材料提高几倍到十几倍。
以碳化硅陶瓷为基板的碳化硅远红外辐射板,被加热到一定温度后,能辐射出2—15微米以上的长波红外线,它对有机物,高分子物质以及对远红外线有强烈吸收峰的含水物质等,有很高的干燥效率。目前,这种碳化硅远红外辐射板巳用于自行车、缝纫机、家俱;木材,皮革,纺织,食品及粮食作物的干燥。
答案补充 这篇字数绰绰有余 可根据您的。
4.单晶硅(多晶硅)提纯工艺研究分析及改进
改良西门子法是用氯和氢合成氯化氢(或外购氯化氢),氯化氢和工业硅粉在一定的温度下合成三氯氢硅,然后对三氯氢硅进行分离精馏提纯,提纯后的三氯氢硅在氢还原炉内进行CVD反应生产高纯多晶硅。
国内外现有的多晶硅厂绝大部分采用此法生产电子级与太阳能级多晶硅。
(1)石英砂在电弧炉中冶炼提纯到98%并生成工业硅,其化学反应SiO2+C→Si+CO2↑
(2)为了满足高纯度的需要,必须进一步提纯。把工业硅粉碎并用无水氯化氢(HCl)与之反应在一个流化床反应器中,生成拟溶解的三氯氢硅(SiHCl3)。其化学反应Si+HCl→SiHCl3+H2↑ 反应温度为300度,该反应是放热的。同时形成气态混合物(Н2,НС1,SiНС13,SiC14,Si)。
(3)第二步骤中产生的气态混合物还需要进一步提纯,需要分解:过滤硅粉,冷凝SiНС13,SiC14,而气态Н2,НС1返回到反应中或排放到大气中。然后分解冷凝物SiНС13,SiC14,净化三氯氢硅(多级精馏)。
(4)净化后的三氯氢硅采用高温还原工艺,以高纯的SiHCl3在H2气氛中还原沉积而生成多晶硅。其化学反应SiHCl3+H2→Si+HCl。
三氯氢硅氢还原工序详解:
经氯硅烷分离提纯工序精制的三氯氢硅,送入本工序的三氯氢硅汽化器,被热水加热汽化;从还原尾气干法分离工序返回的循环氢气流经氢气缓冲罐后,也通入汽化器内,与三氯氢硅蒸汽形成一定比例的混合气体。
从三氯氢硅汽化器来的三氯氢硅与氢气的混合气体,送入还原炉内。在还原炉内通电的炽热硅芯/硅棒的表面,三氯氢硅发生氢还原反应,生成硅沉积下来,使硅芯/硅棒的直径逐渐变大,直至达到规定的尺寸。氢还原反应同时生成二氯二氢硅、四氯化硅、氯化氢和氢气,与未反应的三氯氢硅和氢气一起送出还原炉,经还原尾气冷却器用循环冷却水冷却后,直接送往还原尾气干法分离工序。
还原炉炉筒夹套通入热水,以移除炉内炽热硅芯向炉筒内壁辐射的热量,维持炉筒内壁的温度。出炉筒夹套的高温热水送往热能回收工序,经废热锅炉生产水蒸汽而降温后,循环回本工序各还原炉夹套使用。
还原炉在装好硅芯后,开车前先用水力射流式真空泵抽真空,再用氮气置换炉内空气,再用氢气置换炉内氮气(氮气排空),然后加热运行,因此开车阶段要向环境空气中排放氮气,和少量的真空泵用水(可作为清洁下水排放);在停炉开炉阶段(约5-7天1次),先用氢气将还原炉内含有氯硅烷、氯化氢、氢气的混合气体压入还原尾气干法回收系统进行回收,然后用氮气置换后排空,取出多晶硅产品、移出废石墨电极、视情况进行炉内超纯水洗涤,因此停炉阶段将产生氮气、废石墨和清洗废水。氮气是无害气体,因此正常情况下还原炉开、停车阶段无有害气体排放。废石墨由原生产厂回收,清洗废水送项目含氯化物酸碱废水处理系统处理。
5.请问谁有多晶硅还原工艺的论文
改良西门子法多晶硅还原新技术研究进展摘要:在日益激烈的国际竞争环境下,传统改良西门子法多晶厂商发展成本更低的替代技术势在必行。
本文简单介绍了国外公司的三氯氢硅流化床技术和气液沉积法技术;其中三氯氢硅流化床技术能充分利用现有改良西门子法的全部产品流程,对改良西门子法多晶厂商更具参考意义。关键词:三氯氢硅;粒状多晶硅;还原;流化床;气液沉积随着国际多晶硅市场趋于理性化,多晶硅行业暴利不再,国内外各多晶硅厂家不得不将生产的重心从扩大产能,提高产量上放回到提高质量、降低成本上。
颗粒多晶硅以低廉的成本,较低的能耗拥有无与伦比的优势。颗粒多晶硅的主要生产技术有:①硅烷流化床法[1]:此方法通过不同途径制得高纯度的硅烷气体,将制得的硅烷气通入加有小颗粒硅粉的流化床反应器内进行连续的热分解反应,生成粒状多晶硅产品,因参加反应的硅表面积大,故生产效率高,电耗较低,成本低;但其生产安全性差,危险大,产品纯度不高。
②等离子法[2]:此法由德国Frankfurt大学Auner教授发明,原名叫City Solar Process。由沙子(SiO2)与HCl在碳作为热源条件下转换为SiCl4,生成的其余产物CO和H2在后面的发应过程可被再利用。
SiCl4很容易精馏提纯,提纯后的SiCl4在等离子发应器中,通过加入H2形成过氯聚合SiH4,这是一种链状或环状硅化合物;H2与分解的Cl原子化合形成盐酸。过氯聚合SiH4在高温下形成Si和SiCl4,可重复以上过程循环生产。
等离子法得到的Si成面粉状,需要气体保护以避免氧化,其优点在于Si的纯度仅仅依赖SiCl4的纯度。目前,该技术还处于实验室阶段。
③三氯氢硅流化床法[3]:以三氯氢硅为含硅原料气,通入加有小颗粒硅粉的流化床反应器内进行连续的气相化学沉积,生成粒状多晶硅产品。④气液沉积法[4]:以三氯氢硅为含硅原料气,加入到高温石墨管上,生成液体硅再凝固成粒状多晶硅产品。
目前,80%的多晶硅生产厂家是以改良西门子法进行生产,对于改良西门子厂家,发展替代多晶硅技术,最好是发展以三氯氢硅为含硅原料气的三氯氢硅流化床法和气液沉积法,其中以三氯氢硅流化床法最适合,其充分利用现有改良西门子法的全部产品流程,可以形成以传统改良西门子法生产沉积硅棒和三氯氢硅流化床法生产颗粒硅两套生产系统。下文重点介绍三氯氢硅流化床法和气液沉积法。
1三氯氢硅流化床法采用三氯氢硅流化床法的主要是某国外公 司,其在2007年初投建的500T每年颗粒硅早已投产,技术比较成熟。其反应效率为65%,电耗40kWh/kg,连续运转在700h以上。
1.1流程简介流化床反应器如图1所示,使用石英做衬垫,外包不锈钢材料形成冷却夹套,流化床垂直分离成加热区和反应区。三氯氢硅和氢气的混合气体通过喷嘴高速喷入反应区,反应区加有小粒径硅粉作为晶种颗粒。
利用电阻加热器对加热区进行加热,加热区通过辐射方式将热量传递到反应区,在高温的反应区中,三氯氢硅和氢气在晶种颗粒表面进行还原反应,通过气相沉积在晶种表面生产颗粒状多晶硅。而产品颗粒硅又可通过粉磨系统,制取小粒径的晶种颗粒加入到流化床反应区中[3]。
1.2三氯氢硅流化床法和改良西门子法的比较从图2可以看到:氯氢硅流化床法利用到现有改良西门子法的全部产品流程,包括三氯氢硅合成工序、三氯氢硅精馏工序、尾气干法回收工序以及其他的公共工程。同改良西门子法比较,唯一改变的就是还原工序,从图2可以看出,使用三氯氢硅流化床法有以下好处:①通过使用流化床,连续生产过程取代了改良西门子法批次间歇生产。
②由于生成的直接是颗粒状多晶硅,省去了破碎和腐蚀两道工序,在用于直拉单晶硅生产中优势明显,特别是随着直拉单晶硅炉连续加料系统制造技术的发展及其在直拉单晶硅生产工艺上的应用,颗粒状多晶硅的优势更明显。③由于参加反应的颗粒硅晶种表面积大,沉积速度大幅提高,故生产效率高,大大减少了能源消耗,降低了成本。
1.3三氯氢硅流化床法的不足之处如图3所示,使用流化床进行化学气相沉积多晶硅时要面临几个基本问题:①加热方面:通过辐射传热,热损失相对较大,且存在对气体加热不均匀的问题;②由于颗粒硅表面积大,更容易引起沾污,如炉壁重金属元素污染等;③在高温下,三氯氢硅会形成小颗粒馏分灰尘在尾气中排放,既对尾气回收系统造成影响,又造成原料损失;④由于炉壁温度较高,容易在炉壁产生沉积。 1.4三氯氢硅流化床法特点三氯氢硅流化床法具有以下特点:①利用SiHCl3代替SiH4作为含硅的原料气, 既减少灰尘产生,又一定程度改善产品颗粒硅的外部形貌;.②通过SiHCl3定点喷射入反应区,使含硅的原料气和晶种颗粒充分接触,提高了沉积速度;③将流化床垂直分离成加热区和反应区,通过辐射传热将热量传递到反应区,较好地解决了 反应器内的温度分布问题;④在加热区使用优良的石英衬垫;⑤利用现有的全部产品流程,使传统改良西门子法和三氯氢硅流化床法能很好的兼容。
2气液沉积法气液沉积法以日本公司为代表,开始时以10吨试验线运行,2005-2006年间建成200T每年生产试运。
6.太阳能电池材料这方面的论文2500字以上word谢谢
太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源.也是清洁能源,不产生任何的环境污染。
在太阳能的有效利用当中;大阳能光电利用是近些年来发展最快,最具活力的研究领域, 是其中最受瞩目的项目之一。为此,人们研制和开发了太阳能电池。
制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础,其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电于转换反应,根据所用材料的不同,太阳能电池可分为:1、硅太阳能电池;2、以无机盐如砷化镓III-V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池;3、功能高分子材料制备的大阳能电池;4、纳米晶太阳能电池等。 不论以何种材料来制作电池,对太阳能电池材料一般的要求有:1、半导体材料的禁带不能太宽;②要有较高的光电转换效率:3、材料本身对环境不造成污染;4、材料便于工业化生产且材料性能稳定。
基于以上几个方面考虑,硅是最理想的太阳能电池材料,这也是太阳能电池以硅材料为主的主要原因。 但随着新材料的不断开发和相关技术的发展,以其它村料为基础的太阳能电池也愈来愈显示出诱人的前景。
本文简要地综述了太阳能电池的种类及其研究现状,并讨论了太阳能电池的发展及趋势。 1 硅系太阳能电池 1。
1 单晶硅太阳能电池 硅系列太阳能电池中,单晶硅大阳能电池转换效率最高,技术也最为成熟。 高性能单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关的成热的加工处理工艺基础上的。
现在单晶硅的电地工艺己近成熟,在电池制作中,一般都采用表面织构化、发射区钝化、分区掺杂等技术,开发的电池主要有平面单晶硅电池和刻槽埋栅电极单晶硅电池。提高转化效率主要是靠单晶硅表面微结构处理和分区掺杂工艺。
在此方面,德国夫朗霍费费莱堡太阳能系统研究所保持着世界领先水平。该研究所采用光刻照相技术将电池表面织构化,制成倒金字塔结构。
并在表面把一13nm。厚的氧化物钝化层与两层减反射涂层相结合.通过改进了的电镀过程增加栅极的宽度和高度的比率:通过以上制得的电池转化效率超过23%,是大值可达23.3%。
Kyocera公司制备的大面积(225cm2)单电晶太阳能电池转换效率为19.44%,国内北京太阳能研究所也积极进行高效晶体硅太阳能电池的研究和开发,研制的平面高效单晶硅电池(2cm X 2cm)转换效率达到19。79%,刻槽埋栅电极晶体硅电池(5cm X 5cm)转换效率达8。
6%。 单晶硅太阳能电池转换效率无疑是最高的,在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位,但由于受单晶硅材料价格及相应的繁琐的电池工艺影响,致使单晶硅成本价格居高不下,要想大幅度降低其成本是非常困难的。
为了节省高质量材料,寻找单晶硅电池的替代产品,现在发展了薄膜太阳能电 池,其中多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池就是典型代表。 1.2 多晶硅薄膜太阳能电池 通常的晶体硅太阳能电池是在厚度350~450μm的高质量硅片上制成的,这种硅片从提拉或浇铸的硅锭上锯割而成。
因此实际消耗的硅材料更多。为了节省材料,人们从70年代中期就开始在廉价衬底上沉积多晶硅薄膜,但由于生长的硅膜晶粒大小,未能制成有价值的太阳能电池。
为了获得大尺寸晶粒的薄膜,人们一直没有停止过研究,并提出了很多方法。目前制备多晶硅薄膜电池多采用化学气相沉积法,包括低压化学气相沉积(LPCVD)和等离子增强化学气相沉积(PECVD)工艺。
此外,液相外延法(LPPE)和溅射沉积法也可用来制备多晶硅薄膜电池。 化学气相沉积主要是以SiH2Cl2、SiHCl3、Sicl4或SiH4,为反应气体,在一定的保护气氛下反应生成硅原子并沉积在加热的衬底上,衬底材料一般选用Si、SiO2、Si3N4等。
但研究发现,在非硅衬底上很难形成较大的晶粒,并且容易在晶粒间形成空隙。 解决这一问题办法是先用 LPCVD在衬底上沉炽一层较薄的非晶硅层,再将这层非晶硅层退火,得到较大的晶粒,然后再在这层籽晶上沉积厚的多晶硅薄膜,因此,再结晶技术无疑是很重要的一个环节,目前采用的技术主要有固相结晶法和中区熔再结晶法。
多晶硅薄膜电池除采用了再结晶工艺外,另外采用了几乎所有制备单晶硅太阳能电池的技 术,这样制得的太阳能电池转换效率明显提高。 德国费莱堡太阳能研究所采用区馆再结晶技术在FZ Si衬底上制得的多晶硅电池转换效率为19%,日本三菱公司用该法制备电池,效率达16。
42%。 液相外延(LPE)法的原理是通过将硅熔融在母体里,降低温度析出硅膜。
美国Astropower公司采用LPE制备的电池效率达12.2%。 中国光电发展技术中心的陈哲良采用液相外延法在冶金级硅片上生长出硅晶粒,并设计了一种类似于晶体硅薄膜太阳能电池的新型太阳能电池,称之为“硅粒”太阳能电池,但有关性能方面的报道还未见到。
多晶硅薄膜电池由于所使用的硅远较单晶硅少,又无效率衰退问题,并且有可能在廉价衬底材料上制备,其成本远低于单晶硅电池,而效率高于非晶硅薄膜电池,因此,多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电地市场上占据主导地位。 1。
3 非晶硅薄膜太阳能电池 开发太阳能电池的两个关键问题就是:提高转换效率和 降低成本。由于非晶硅薄膜太阳能。