基于MACE的大面积单晶硅基纳微米结构阵列太阳电池研究

通过采用常温、简单、成本低且与产线完全兼容的金属辅助化学刻蚀方法(MACE),在太阳电池正面制备硅纳米线、硅纳微米复合结构以及硅倒金字塔等结构,并且采用不同的钝化方式对太阳电池正面和背面实施钝化,以期提高器件的光学和电学性能.结果表明,在原子层沉积(ALD)的氧化铝对单晶硅纳微米结构上,同时实现了最低的光学减反(1.38%)和最低的表面复合速率(44.72cm/s),基于该结构的n型太阳电池最高转换效率达到21.04%.同时,制备出了光电转换效率为20.0%,PECVD-SiO2/SiNx叠层钝化的标准太阳电池尺寸的p型硅基纳微米复合结构太阳电池器件.进一步研究显示为一种新型硅倒金字塔结构阵列,具备更优异的光电性能.这些基于MACE的纳微米结构阵列太阳电池显示出在新一代高效太阳电池方面的极强竞争力.     

TiO_2纳米片/CuS钝化层量子点敏化太阳能电池的制备和性能表征

通过在TiO_2和量子点之间添加钝化层进行光阳极的优化,可以调节光阳极界面结构,从而增加产生的光电流,与没有钝化层的光阳极数据相比,在更宽的光谱范围内增强了光电转换效率。TiO_2纳米片具有较高的电子输运效率,主要原因是其表面积大,光散射特性增强。由于CuS钝化层很好地修饰了TiO_2纳米片表面缺陷会使其光电转换性能提高,得到在标准模拟太阳光AM 1.5G,100 mW/cm~2下,沉积CuS钝化层的电池能量转换效率达到4.71%,远高于未沉积钝化层的电池效率3.91%。     

水热法合成染料敏化太阳能电池薄膜电极及其性能

目的研究不同水热反应条件对薄膜太阳能电池性能的影响,使其光电转换效率达到较高水平.方法采用通常的水热合成方法制备纳米Ti O2和掺Zn2+纳米Ti O2,用其组装染料敏化太阳能电池,利用紫外可见光谱测试分析不同薄膜样品对染料的吸附量和吸光特性,利用标准太阳光模拟器和数字源表测定电池的光电转换效率,利用扫描电子显微镜观察薄膜形貌.结果用180℃水热反应12 h合成的纳米Ti O2制作成的电池,所得光电转换效率最高可达到4.00%.用200℃水热反应12 h并且掺杂Zn2+的纳米Ti O2制作成的电池,所得光电转换效率最高可达3.65%.纳米Ti O2薄膜对染料的吸附量最高可达2.51×10-7mol/cm2.结论扫描电镜观察揭示出样品的孔结构丰富,有较小的粒径,说明水热合成法制备的纳米Ti O2薄膜电极具有较大的比表面积.当230℃水热反应12 h时,Ti O2薄膜对染料的吸附量最大.当180℃水热反应12 h时,染料敏化太阳能电池的光电转换效率最大.Zn2+的掺杂并未改善薄膜电极的光电特性.     

液氨介质中多孔硅粉对钙和铕的吸附性能

通过吸附钙和铕来改变多孔硅的表面状态,以提高其发光效率。采用金属辅助化学腐蚀法制备多孔硅粉,以液氨为介质溶解金属钙和铕,使钙和铕吸附在多孔硅表面。利用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、能谱仪对多孔硅粉特性以及多孔硅粉在液氨介质中对金属钙和铕的吸附性能进行表征。结果表明:金属辅助化学腐蚀硅粉表面的孔径受腐蚀液温度的影响,当腐蚀液温度为40℃时,硅表面孔径最均匀且孔径最大;在液氨介质的作用下,多孔硅粉吸附氨分子基团,形成Si—(NH2)2;多孔硅通过液氨介质能够吸附金属离子,使金属胺钙均匀沉积在多孔硅粉表面,金属胺铕非均匀沉积在多孔硅表面。     

混合型太阳能电池问世

科学家们成功开发出一种混合型太阳能电池，其光电转换效率比非晶硅质型太阳能电池高２５％。这种混合型太阳能电池结构是以玻璃为基板，在其表面先贴一层非晶硅薄膜，然后再贴一层多晶硅膜。这种混合型结构能够吸收从紫外线到红外线的多种波长的阳光，光电转换效率可达１０％。虽然不及单晶硅型太阳能电池的２０％和多晶硅型的１７％，但是比非晶质硅型提高２５％，其发电系统的成本为多晶体硅型的５０％。（W．KJ）混合型太阳能电池问世     

硅光电池光谱响应分布曲线测定的研究

硅光电池是目前有实用价值的一种光电转换器件,除已用作人造卫星和宇宙飞船中长期电源外,还广泛用于光电自动控制、光电计数、光电显示、曝光表和比色计等。硅太阳电池的能量转换效率是它的重要基本特性。目前单晶硅太阳电池的转换效率较高,可达15％左右,接近理论值,已合适用要求,但因成本太高,难以普及使用。可     

染料敏化纳米晶MgO/TiO2薄膜太阳能电池

染料敏化TiO2薄膜太阳能电池被认为是硅基太阳能电池的潜在替代产品,但其光电转化效率较低.为了提高光电转化效率,采用物理吸附的方法,利用宽禁带半导体MgO对TiO2光阳极进行表面修饰.研究表明:大部分MgO进入到TiO2的表面结构中,复合薄膜形成的表面势垒改变了TiO2的禁带结构,有效的抑制了电池内部复合反应的进行,使电池的光电转化效率提高.MgO与TiO2之间的界面效应,增加了光在薄膜内的传输路径,使电池吸光度、染料吸附量增加.其中光电转化效率同未经修饰的染料敏化TiO2薄膜太阳能电池相比,提高了24.5%.     

背照式EMCCD背端处理技术研究

为了消除EMCCD芯片背面平坦抛光光敏区的物理机械缺陷、可动电荷、硅表面界面不连续等产生的电荷态,降低器件暗电流和光电转换效率.采用带介质低能硼注入及激光退火工艺技术,建立一个由P_指向P+的内建场;成功的将硼杂质激活,且结深小于0.1μm,形成了P+/P-型光敏区自建电场,满足BE背端处理的要求.     

高纯氮气退火处理对铁钝化多孔硅形貌的影响

退火处理对复合薄膜的形貌和结构都将产生较大的影响,对由水热腐蚀技术制得的铁钝化多孔硅进行高纯氮气(99.999 9%)下900℃退火3 h,利用扫描电镜(SEM)、XRD等分析手段对比研究了铁钝化多孔硅在退火前与退火后的结构变化特点.发现在微米层次上,退火后的多孔硅样品基本保持了退火前样品表面的规则阵列排布形式;在纳米层次上,退火后样品表面的硅柱仍呈多孔状,但孔壁的硅晶粒长大,平均晶粒尺寸由退火前的5 nm长大为退火后的17.2 nm.     

四氯化钛处理对染料敏化太阳能电池性能的影响及光电致变色器件的构建

通过将不同浓度的四氯化钛溶液水解,在二氧化钛多孔膜上形成致密的阻挡层薄膜,抑制光生电子与电解液中I_3~-的复合,提高了染料敏化太阳能电池的光电转换效率;将优化后的太阳能电池经外电路与基于普鲁士蓝的电致变色器件连接,构建光电致变色器件。结果表明,经0.1 mol/L四氯化钛溶液处理的二氧化钛光阳极的太阳能电池的光电转换效率为4.42%。将该条件下的太阳能电池构建于光电致变色器件中,太阳能电池产生的电压可驱动电致变色器件变色,变色前后器件在700 nm波长处的透过率调制幅度可达52.77%。     

碳酸钠／碳酸氢钠在太阳能电池织构化中的应用

利用Na2CO3／NaHCO3的混合溶液,以Na2SiO3作为添加剂,对单晶硅表面进行了各向异性腐蚀,研究了溶液中NaHCO3的含量、腐蚀时间和温度以及加入Na2SiO3量对绒面的影响．结果表明,硅片在含有10％Na2CO3／5％NaHCO3／5％Na2SiO3的腐蚀液中于90℃恒温腐蚀25min可制备出均匀的具有金字塔结构的减反射绒面;通过将织构液置于密封的环境下,可以增强小尺寸金字塔的均匀分布;腐蚀液中加入硅酸钠可以减小金字塔尺寸,降低表面反射率．     

基于OpenCV的硅片盒中硅片层级分布定位检测方法

为了解决硅片厚度在0.1 mm以下时,激光传感器扫描检测容易发生硅片漏扫的问题,提出一种基于OpenCV的硅片层级分布定位检测方法,利用图像预处理技术得到各层级硅片前边缘轮廓样本库,将测试图像的边缘轮廓与样本库中的图像依次做差值运算,从而通过像素点总和是否达到规定阈值来判定该层是否存在硅片,从而达到硅片层级分布定位检测的目的.结果表明:该方法能够有效提高硅片盒中0.1 mm以下硅片层级分布定位检测的可靠性,且算法简单,实时性及兼容性较好.     

双面抛光硅单晶表面光电压的计算

在小注入、稳定光照、忽略电场影响的情况下, 简要分析了影响光电压大小的因素。设样品的少子产生率仅是一维坐标的函数, 计算了Ｐ 型双面抛光硅单晶样品的表面光电压。结果表明, 表面势、光照强度对表面光电压的影响较大, 少数载流子在硅中的扩散长度、样品厚度等对表面光电压也有一定的影响。由于背抛光面对受光面入射光的反射, 使得少子产生率和受光面表面光电压都高于单面抛光片。     

硅基表面无形貌改变的硫酸／过氧化氢氧化清洗

提出了一种利用硫酸／过氧化氢溶液氧化清洗硅基的方法．硅片经超声预清洗后,放入硫酸／过氧化氢溶液中,80℃下氧化清洗其表面的污染物．通过接触角检测,表征了清洗前后硅基表面的亲水性变化．通过原子力显微镜（AFM）表征了经硫酸／过氧化氢溶液清洗后硅基的表面形貌．结果显示,经硫酸／过氧化氢溶液亲水化清洗30min后的硅基表面的接触角为7．3°,显示出很强的亲水性,其表面均方根粗糙度（RMS）仅为0．03nm．因此,硫酸／过氧化氢氧化清洗法是一种硅基表面无形貌改变的亲水化清洗方法．     

直拉硅单晶生长的现状与发展

综述了制造集成电路(IC)用直拉硅单晶生长的现状与发展．对大直径生长用磁场拉晶技术,硅片中缺陷的控制与利用(缺陷工程),大直径硅中新型原生空位型缺陷,硅外延片与SOI片,太阳电池级硅单和大直径直拉硅生长的计算机模拟,硅熔体与物性研究等进行了论述．     

Experimental Study on Wax Protective Coating for Wet Deep Silicon Etching Processes

Inthefabricationofsilicon basedMEMSde vices,3Dstructuresneedtobeformedbymeansof anisotropicetchingprocesses,inwhichcavities,can tilevers,diaphragmsandahostofotherstructuresare carvedoutofamonolithicsiliconsubstrate.Anisotropicwetetchingprocesseswithconcen…     

半导体硅材料微细电火花加工技术

为了拓展微细电火花加工技术的应用领域,开展了半导体硅材料的微细电火花加工技术研究,从硅材料的抗腐蚀系数、掺杂浓度、掺杂类型以及硅材料的晶向特性等几方面对硅材料的微细电火花加工性能进行研究;在自主开发的微细电火花加工机床上进行了大量工艺实验,研究了不同加工规准下不同掺杂类型硅材料的微细电火花加工工艺规律,并与加工不锈钢材料的工艺规律进行对比分析;阐述了不同工作液类型对硅材料加工后性能的影响;在此基础上进行硅材料的微结构加工实验,给出加工实例.在N型硅和P型硅上分别加工出了最窄梁宽为23μm和12μm的微细梁,并在P型硅上实现了直径为0.15 mm的微半球以及外环直径为4mm,具有24个微型叶片的微型涡轮盘的加工.     

大尺寸板状构件超声阵列悬浮技术

为了提高超声悬浮性能及其柔性化应用能力,满足包括集成电路硅片和太阳能电池极板等构件的非接触抓取和输运的应用需求,开展基于换能器阵列的大尺寸板状构件超声悬浮技术研究. 采用空间脉冲响应函数法,建立换能器阵列非自由超声场的声压分布及该声场内悬浮体所受声辐射力的理论表达式,结合COMSOL软件进行仿真研究,验证该理论表达式的正确性. 搭建基于换能器阵列的超声悬浮实验装置,分别开展同一激励电压不同尺寸硅片以及同一尺寸硅片不同激励电压下的声悬浮实验. 结果表明：该技术可以实现对尺寸远大于波长的物体在稳定高度的超声悬浮,且当悬浮体的重量小于超声阵列的最大负载能力时,悬浮高度随物体尺寸和激励电压的变化不明显.     

微电子工艺中的清洗技术现况与展望

介绍了微电子行业的清洗现状以及其工艺的清洗原理（包括颗粒、金属离子等），分析了存在的问题，阐述了硅片清洗的急待解决的难题和ODS（破坏臭氧层物质）清洗液的替代问题。说明了润湿剂、渗透剂和鳌合剂的作用，并对今后的微电子清洗发展方向进行了展望。     

单晶硅片质量对太阳能电池性能的影响研究

太阳能电池硅片的质量是影响电池片转换效率以及电池组件发电效率的一个关键因素。硅片缺陷的存在会极大地降低电池片的发电效率,减少电池组件的使用寿命,甚至影响光伏发电系统的稳定性。通过对单晶硅片质量进行检测,分析少子寿命、早期光致衰减以及位错对太阳能电池性能的影响及解决方案。