单晶硅表层机械力学特性的各向异性分析

为探究挠性筋结构单晶硅材料的各向异性特性以及KOH腐蚀工艺对其力学性能的影响规律,进行纳米压痕实验,并结合原子力显微镜观察单晶硅表层3个主晶面上压痕裂纹形貌随晶向的变化规律,分析单晶硅材料表层弹性模量、硬度、断裂韧性等机械力学特性参数在(001)、(110)及(111)3个主要晶面上沿各个晶向的变化规律;分析挠性筋结构单晶硅材料(001)晶面的KOH腐蚀工艺对其材料表面机械特性的影响规律.结果表明:挠性筋单晶硅在(001)晶面上弹性模量的各向异性变化幅度明显,硬度及断裂韧性各向异性的变化幅度不大;挠性筋单晶硅在(110)晶面弹性模量和断裂韧性的各向异性变化幅度明显,硬度各向异性变化幅度不大;挠性筋单晶硅在(111)晶面硬度值、弹性模量及断裂韧性参数的变化幅度幅值均较小;确定了单晶硅表层3个晶面裂纹最易扩展的晶向方向,KOH腐蚀工艺使得单晶硅表面质量降低,腐蚀后暴露的表面微裂纹、缺陷等会使得单晶硅(001)晶面表层硬度、断裂韧性降低,从而降低了挠性筋结构的实际断裂强度.     

磁流变动压复合抛光基本原理及力学特性

目的探究磁流变动压复合抛光基本原理及抛光力学特性。方法通过建立磁流变动压复合抛光过程中流体动压数学模型,分析抛光盘面结构化单元对抛光力学特性的影响规律,并优化其结构。搭建磁流变动压复合抛光测力系统,探究工作间隙、抛光盘转速、工件盘转速和凸轮转速对抛光力的影响规律,基于正交试验,优化抛光效果。结果抛光盘面结构化单元的楔形区利于流体动压效应的产生,且流体动压随楔形角和工作间隙的增大而减少,随楔形区宽度的增大而增大。结构化单元较为合理的几何参数为:楔形角3°~5°,工作间隙0.2~1.0 mm,楔形区宽度15~30 mm。法向力Fn随工作间隙的增大而减小,随工件盘转速的增大而增大,随抛光盘和凸轮转速的增大而先增大后减小;剪切力Ft随工作间隙的增大而减小,随工件盘、抛光盘和凸轮转速的增大均呈现先增大后减小的规律。通过正交试验获得优化工艺参数为:抛光盘转速60 r/min,工件盘转速600 r/min,凸轮转速150 r/min。在羰基铁粉(粒径3μm、质量分数35%)、SiC磨料(粒径3μm、质量分数5%)、工作间隙0.4 mm和磁感应强度0.1 T工况下,抛光2 in单晶硅基片4 h后,表面粗糙度Ra由20.11 nm降至2.36 nm,材料去除率为5.1 mg/h,初始大尺度纹理被显著去除。结论磁流变动压复合抛光通过在抛光盘面增设结构化单元,以引入流体动压效应,强化了抛光力学特性,并利用径向往复运动的动态磁场实现柔性抛光头的更新和整形,最终达到了提高抛光效率和质量的目的。     

剪切增稠抛光磨料液的制备及其抛光特性

为了实现对工件的剪切增稠抛光(STP),采用机械混合与超声波分散法制备了一种Al2O3基STP磨料液,并研究了它们的抛光特性。利用应力控制流变仪考察其流变性能,通过扫描电镜和光学轮廓仪研究了单晶硅加工后表面显微组织的变化,并测量其表面粗糙度。结果表明:STP磨料液具有剪切变稀和可逆的剪切增稠特性,达到临界剪切速率后,会形成Al2O3"粒子簇";当剪切速率增大至1000s-1,储能模量,耗能模量和耗散因子都增至最大值,此时主要表现为类似固体的弹性行为,有利于形成类似"柔性固着磨具"。在STP加工单晶硅过程中,采用塑性去除的材料去除方式。随着抛光时间的延长,硅片去除速率先增大后减小;表面粗糙度不断减小并趋于稳定。实验显示,磨粒浓度不宜过高,否则会因剪切增稠效应造成黏度过大,导致流动性差而影响抛光质量。当Al2O3质量分数为23%时,抛光25min后,硅片表面粗糙度Ra由422.62nm降至2.46nm,去除速率达0.88μm/min,表明其能实现单晶硅片的高效精密抛光。     

受主型杂质对p型单晶硅中少子衰减过程的影响

少子寿命测试技术是监控单晶硅中杂质和缺陷的数量及性质的重要技术手段.基于常规光电导少子寿命测试的基本参数,研究了不同性质的受主型杂质缺陷对太阳电池用p型单晶硅中少子衰减过程的影响,并重点分析了仅存在受主型电子陷阱或复合中心时,少子衰减过程的变化规律;受主型电子陷阱和复合中心并存时,少子衰减过程的变化规律.研究表明:p型单晶硅中仅存在电子陷阱或复合中心时,二者的密度和俘获截面越小,少子寿命越长,且二者均存在一个最小阈值;当二者并存时,少子电子的衰减过程可根据少子寿命值的不同分成不同的衰减区域.     

重掺砷单晶硅制备中砷的蒸发速率常数的测定

在采用柴式(Czochralski, CZ)法生长重掺砷(As)单晶硅的过程中,掺杂剂——As具有较强的蒸发性。 为了有效抑制As蒸发对单晶硅电阻率的影响,需要测定As的蒸发速率常数。通过实验测量 给出了晶体样块中As浓度随蒸发时间的变化曲线,然后对实验曲线进行了线性回归分析,得到了 重掺As单晶硅制备中As的蒸发速率常数(1.43×10-4 cm/s)。该结果在实际应用中被验证是正确而有 效的,这对精确控制重掺As单晶硅的电阻率有着重要意义。     

关于单晶硅拉制吊渣工艺的研究

单晶硅由于其钻石般完美的结构,及高效的光伏转换效率,在整个光伏行业的发展中,占据着越来越重要的位置。单晶硅是由多晶硅熔化并在特定的气氛、精准的温度、合理的热场中拉制而成。硅汤中的杂质直接影响单晶硅的稳定生长。通过对提渣工艺的研究与应用来提取出硅汤的杂质,进而对单晶硅的拉制起到积极的作用。     

单晶硅电池制绒工艺研究

单晶硅金字塔绒面结构的形成受制绒碱液浓度、添加剂、制绒温度、制绒时间等因素的影响。本实验在不影响车间生产工艺的前提下,从单晶制绒工艺的粗抛时间和碱制绒时间上进行调整,以此获得不同的减薄量,并获得最终的电学性能。通过实验,单晶硅粗抛时间在达到去除损伤层的基础上要尽量缩短,碱制绒时间的选择要兼顾单晶硅电池的制绒反射率、最终电学性能和转换效率等因素的影响。     

太阳能电池作为光探测器性能测试实验

太阳能电池具有作为光信号探测器的特性,但是在这一方面的研究和应用相对较少。现采用了基于运算放大器(0P-07)的电流—电压放大电路,测定了太阳能电池的短路电流随光信号变化的特性。实验表明太阳能电池的短路电流和照度呈现良好的线性相关,在高光照情况下的信噪比很小,适合光电探测方面应用的要求。     

硅圆片表面活化工艺参数优化研究

利用正交实验,对单晶硅表面活化工艺中重要参数对活化效果的影响进行了研究,并优化了工艺.实验针对RCA活化溶液处理工艺的特点,选择溶液配比、处理时间和温度3个重要因素为研究对象,以30%盐水为测试液,以接触角为指标,评估了这3个因素对活化效果的影响规律.对实验结果的分析表明,在此三因素中,活化温度与活化效果的关系最密切,...     

强碱弱酸盐溶液对单晶硅太阳能电池表面织构化的影响

对晶向为（100）的p型单晶硅片进行表面刻蚀,制作减反射绒面。本实验是在传统氢氧化钠-异丙醇混合液中分别加入不同浓度的醋酸钠溶液、硅酸钠溶液和碳酸钠溶液对单晶硅片进行刻蚀。实验发现：分别加入醋酸钠溶液、碳酸钠溶液并没有在降低表面反射率方面起到很大作用,而只有加入硅酸钠溶液降低了表面反射率,有利于形成较好的腐蚀绒面。因此...