Part4光伏材料与器件2017秋季-硅薄膜太阳电池(6).pptxVIP

光伏材料与器件;作业： 以report的形式，根据自己的理解，提出提高晶硅电池效率的方式，可以是课堂讲过的内容；也可以是根据自己的想法见解，提出一些新的、独到的idea，欢迎天马行空式的想法。 下节课上课前提交，经评议后抽出优秀作业课堂点评，满分10分;第四章 硅基薄膜太阳电池;真空系统应包括： 待抽空的容器 (真空室) 获得真空的设备(真空泵) 测量真空的器具(真空计) 必要的管道、阀门和其他附属设备;真空的获得;真空泵分为：输运式真空泵、捕获式真空泵　　　　;至今还没有一种泵能直接从大气一直工作到超高真空，常常需要把２～３种真空泵组合起来构成复合排气系统以达到所需要的高真空;薄膜制备技术; 真空蒸发镀膜法(简称真空蒸镀)是在真空室内，加热蒸发容器中待形成薄膜的源材料，使其原子或分子从表面汽化逸出，形成蒸气流，入射到固体(称为衬底、基片或基板)表面，凝结形成固态薄膜的方法。; ;利用一些高熔点、低蒸气压的金属（W，Mo, Ta等）制成各种形状的加热器；一方面作为加热，同时支撑被加热的物质。（低压大电流）;电子束通过5-10KV 的电场后被加速，然后聚焦到被蒸发的材料表面，把能量传递给待蒸发的材料使其熔化并蒸发。 无污染：与坩埚接触的待蒸发材料保持固态不变，蒸发材料与坩埚发生反应的可能性很小。（坩埚水冷）;电子束加热装置及特点;利用激光作为热源使待蒸发材料蒸发。 激光蒸发属于在高真空条件下制备薄膜的技术。激光源放在真空室外边，激光束通过真空室窗口打到待蒸发材料上使其蒸发，沉积在衬底上。 适合制备高纯，难熔物质薄膜;可用来制备光学薄膜：Sb2S3, ZnTe, MoO3, PbTe, Ge, Si 制备陶瓷薄膜：Al2O3, Si3N4；氧化物薄膜：SnO2，ZnO；超导薄膜YBCO。;利用电弧放电加热： 无污染 适合制备高纯，难熔导电物质薄膜 缺点：产生微米级的电极颗粒 原理：用欲蒸发的材料做电极，通过调节真空室内电极间的距离来点燃电弧，而瞬间的高温电弧将使电极端部产生蒸发从而实现薄膜的沉积． 在较低的反应气体压强下，经电弧蒸发可得到一些陶瓷薄膜。如在氮气氛下，对金属Ti和Zr（锆）起弧制的TiN和ZrN薄膜，在氧气氛下，Al起弧制得氧化铝薄膜。 ;在高频初级感应线圈的作用下，通过坩埚或被加热物质本身的感生电流加热实现对源物质的加热。（高频高压小电流）;溅射的定义 用带有几百电子伏特以上动能的粒子或粒子束轰击固体表面，使靠近固体表面的原子获得入射粒子所带能量的一部分而脱离固体进入到真空中，这种现象称为溅射。;溅射的物理过程： 荷能离子与物质的相互作用; 溅射一般是在辉光放电过程中产生的，辉光放电是溅射技术的基础。;溅射方法和溅射装置： 直流溅射 射频溅射 磁控溅射 反应溅射;直流溅射;射频溅射;磁控溅射;化学气相沉积原理： 化学气相沉积是把含有构成薄膜元素的一种或几种化合物的单质气体供给基片，利用加热、等离子体、紫外光乃至激光等能源，借助气体相作用或在基片表面的化学反应生成要求的薄膜。 这种化学制膜方法完全不同于磁控溅射和真空蒸发等物理气相沉积法（PVD），后者是利用蒸镀材料或溅射材料来制备薄膜的。 最近出现了兼备化学气相沉积和物理气相沉积特性的薄膜制备方法如等离子体气相沉积法等。 ;化学气相沉积技术的优点;用于CVD化学反应的几种类型; 现在热分解法制备薄膜的典型应用是半导体中的外延薄膜制备、多晶硅薄膜制备等。甲硅烷（SiH4）在低温下容易分解，可在基片上形成硅薄膜。; 这种反应是还原卤化物，用其他金属置换硅的反应。在半导体器件制造中还未得到应用，但已用于硅的精制上。; 这种反应发生在基片表面上，反应气体被基片表面还原生成薄膜。典型的反应是钨的氟化物与硅。在硅表面上与硅发生如下反应，钨被硅置换，沉积在硅上： ; 氧化反应主要用于在基片上制备氧化物薄膜。氧化物薄膜有SiO2、Al2O3、TiO2、Ta2O5等。一般使用这些膜材料的相应卤化物、氧氯化物、氢化物、有机化合物等与各种氧化剂反应制作薄膜。 制备SiO2薄膜一般采用氧化SiH4的方法。 除上述六类反应外，另外还有加水分解反应，与氨反应，等离子体激发反应，光激发反应以及激光激发反应等。;化学气相沉积的类型;外延膜沉积技术;外延膜沉积分类： 分子束外延（MBE) 金属有机物化学气相沉积（MOCVD); 分子束外延的基本装置由超高真空室(背景气压1.3X10-9Pa),基片加热块、分子束盒、反应气体进入管、交换样品的过渡室组成。生长室包含许多其他分析设备用于原位监视和检测基片表面和膜，以便使连续制备高质量外延生长