一种新型腐蚀剂——醋酸钠溶液对单晶硅太阳电池表面织构化的作用

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。选用了一种新型的腐蚀剂,即醋酸钠(CH3COONa)溶液,用来腐蚀单晶硅太阳电池。通过分别改变醋酸钠溶液的浓度、温度以及腐蚀时间对硅片表面进行腐蚀发现,经醋酸钠溶液腐蚀后在硅片表面形成腐蚀坑大小适中、分布均匀的绒面结构。在醋酸钠溶液的质量分数为20%、温度为95℃、时间为40min的条件下腐蚀单晶硅片,在波长为700～1000nm之间获得较低的平均表面反射率,且最佳平均反射率为12.14%。从实验结果和成本因素考虑,这种腐蚀剂的成本很低,不易污染环境且重复性好,有利于大规模工业化制绒。     

切割单晶硅表面损伤的研究

利用台阶仪,扫描电镜和Ｘ射线双晶衍射仪,研究了线切割硅片和内圆切割硅片的表面切割损伤和损伤层厚度。实验指出线切割硅片表面粗糙度大,外表面损伤大,但损伤层的工要小于圆切割硅片。     

多孔硅对单晶硅少子寿命影响状况的研究

以p型单晶硅片为研究对象,在单晶硅片表面采用化学腐蚀方法制备多孔硅层,通过实验选取制备多孔硅的最佳工艺条件,采用SEM观察多孔硅表面形貌,以及用微波光电导法测试少子寿命的变化情况。结果表明,在相同的腐蚀溶液配比条件下腐蚀11min得到的多孔硅层的表面形貌最好,孔隙率最大。在850℃下热处理150min时样品少子寿命的提高达到最大,不同腐蚀时间的样品少子寿命提高程度不同,腐蚀11min的样品少子寿命提高最大,约有10%左右。多孔层的形成伴随着弹性机械应力的出现,引起多孔层-硅基底界面处产生弹性变形,这有利于缺陷和金属杂质在界面处富集。另外,多孔硅仍具有晶体结构,但其表面方向上的晶格参数要比初始硅的晶格参数大,也有利于金属杂质向多孔层迁移。     

乙二胺在单晶硅太阳能电池表面制绒中的应用

利用乙二胺(Ethylenediamine anhydrous,EDA)/异丙醇(Isopropyl alcohol,IPA)体系对单晶硅(100)面进行了各向异性腐蚀,研究了不同温度、不同反应时间条件下单晶硅表面的绒面结构和表面反射率。利用EDA/IPA体系得到的金字塔结构尺寸为8μm左右,但均匀性较差。在1.5%EDA、5%IPA体系中添加5%Na2SiO3,80℃反应15min后获得了平均反射率为11%、表面金字塔结构均匀且尺寸较小的单晶硅绒面。实验结果表明,Na2SiO3的引入使金字塔的尺寸从8μm左右降低至3μm左右,并且均匀度也得到改善。     

激光表面织构化对材料摩擦学性能影响的研究进展

总结了激光表面织构化技术的特点,并介绍了其在摩擦学中应用的现状,分别讨论了激光表面织构的不同几何形状、尺寸和织构密度等因素,以及织构引起的金属材料表面硬度的升高对摩擦学性能的影响,展望了激光表面织构化技术未来的研究和发展方向及应用领域,指出应加强理论模拟和计算研究,以期与实验研究相辅相成;实验研究应注重规律的摸索和总结;机理方面应深入研究织构引起的组织和力学性能变化的规律,及其对材料摩擦学性能、力学性能和化学性能的影响。     

不同厚度样品的表面光洁度对光声信号的影响

采用光声室和压电陶瓷两种检测方式,研究了不同厚度的单晶硅表面光洁度变化对光声信号的影响。结果表明,样品越薄,随着样品表面光洁度变差,光声信号增加得越迅速。     

往复式线切割对单晶硅表面粗糙度的影响

为了研究不同尺寸的金刚石颗粒、不同切速比(进给速度与线速度之比值)、金刚线切割时间与不同往复切割次数对晶体色散元件表面粗糙度的影响,主要采用四种不同线径的电镀金刚石线在上述条件下做切割晶面(111)单晶硅分光晶体的实验,并实现在脆性材料单晶硅的塑性区域进行线切割加工。结果表明:在塑性区域加工单晶硅分光晶体的表面粗糙度与金刚石颗粒尺寸成正比、与切速比有密切关系,增加往复切割的次数可以有效降低分光晶体的表面粗糙度。此次研究能够给上海同步辐射光源晶体色散元件加工提供一定的参考价值。     

电解转印表面织构的定域性研究

研究表明,摩擦副表面织构可以有效地改善表面摩擦学性能.电解转印工艺是加工摩擦副表面织构的有效途径.以加工阵列微坑为例.从电解转印的定域性角度出发,提出了以微坑腐蚀系数作为电解转印定域性的评价指标.根据电场理论,建立了电解转印过程阴阳极间电场理论模型,采用有限元电场分析方法探讨阴阳极间距对电解转印过程中阳极表面电场分布的影响.构建电解转印表面织构试验平台,通过试验研究考察了阴阳极间距和电解加工电压对微坑形貌和腐蚀系数的影响.试验结果表明,阴阳极间距由20岬增加到100 μm时,微坑直径由55μm增加到130 μm,微坑腐蚀系数由3减小到0.012 5,电解转印的定域性降低.加工电压对电解转印定域性有一定的影响,当其他参数不变,加工电压增加到20 V时,微坑腐蚀系数略有下降,微坑轮廓较为清晰.     

表面处理剂对玻璃纤维表面形貌和拉伸性能的影响

采用环氧乳液和聚氨酯乳液分别配置两种不同的表面处理剂,并对玻璃纤维进行表面处理,制备出两种玻璃纤维分别为环氧玻纤(GF-EP)和聚氨酯玻纤(GF-PU),并采用扫描电镜、原子力显微镜和动态力学分析仪分别对玻璃纤维表面形貌和单丝力学性能进行表征。结果表明,GF-EP表面形貌显颗粒状的凸起、片状凸起等形态,表面粗糙度为148.5 nm,而GP-PU表面相貌主要为光洁表面和片状凸起等形态,表面粗糙度为13.2 pm;与GF-PU相比,GF-EP单丝强度提高了约20.5%,其纤维的断裂伸长率也提高了约22.2%,但两者的模量基本一样。与聚氨酯乳液相比,环氧的乳液粒径仅是其1/4,在玻纤表面形成颗粒状的凸起,明显提高玻纤表面粗糙度,同时对玻纤快速冷却过程中形成的裂纹有修复作用,使得纤维存在一定的韧性,提高了玻纤拉伸强度。     

刻蚀处理对钛表面形貌的影响

发展电化学刻蚀和化学刻蚀技术,对钛表面进行处理,并应用扫描电镜、X射线衍射方法对其表面进行表征,探讨电化学刻蚀钛表面形成微观结构的机理.结果表明,经刻蚀后钛表面形成了纳米级微观结构,提高了表面粗糙度,可增强生物材料涂层与钛基底的结合强度.     

n型层对柔性衬底微晶硅太阳电池特性的影响

在不锈钢柔性衬底上采用等离子体化学气相沉积(PECVD)方法制备了不同结构的n型硅薄膜,测试了在其上生长的微晶硅太阳电池的电学输出特性.发现太阳电池的开路电压随n型层的硅烷浓度线形变化,短路电流密度则存在一个最优值,这与n型层引起的本征层中的孵化层和结构演变有关.将优化后的n型层应用于不锈钢柔性衬底的非晶硅/微晶硅叠层...     

电化学刻蚀参数对高阻厚壁宏孔硅阵列表面形貌的影响

采用光电化学刻蚀方法,在电阻率为4～5 kΩ·cm的n-型[100]单晶硅片上制备了厚壁有序宏孔硅阵列。通过对比有限元法模拟诱导坑周围的电场分布,研究了刻蚀参数(电解液、光照、电压)对阵列表面形貌的影响。在刻蚀成孔的过程中,诱导坑对孔的限制受电场分布和实验条件的共同影响,出现刻蚀偏离的现象。模拟结果显示,诱导坑上的电场强度沿着单晶硅的[100]和[110]晶向的分布。这种分布的结果是,随着光照强度的提高和刻蚀溶液表面自由能的降低刻蚀由原光刻图形的(110)面向(100)面偏离。提高刻蚀电压可抑制刻蚀偏离,有利于诱导坑快速刻蚀成孔,从而形成规整的厚壁宏孔硅阵列。     

单晶硅太阳电池发射区结构设计与工艺优化

首先利用TCAD半导体器件仿真软件全面系统地分析了不同发射区表面浓度和结深对P型单晶硅太阳电池短路电流、开路电压、填充因子及转换效率的影响。然后以获得最优的发射区结构参数为目标,对热扩散工艺和离子注入工艺进行了仿真研究。仿真结果表明,发射区表面浓度和结深的变化对单晶硅太阳电池输出特性产生显著影响。当发射区表面浓度为5×1020 cm-3,结深为0.1μm时,太阳电池转换效率最高,可达20.39%。若采用热扩散工艺制备发射区,扩散温度范围为825~850℃,扩散时间范围为10~20min;若采用离子注入工艺制备发射区,当注入剂量为1×1017 cm-2,注入能量为5keV时,退火温度范围为850~875℃,退火时间范围为5~15min。     

低压CVD氮化硅薄膜的沉积速率和表面形貌

以三氯硅烷(TCS)和氨气分别作为低压化学气相沉积(LPCVD)氮化硅薄膜(SiN_x)的硅源和氮源,以高纯氮气为载气,在热壁型管式反应炉中,借助椭圆偏振仪和原子力显微镜,系统考察了工作总压力、反应温度、气体原料组成等工艺因素对SiN_x薄膜沉积速率和表面形貌的影响.结果表明:随着工作压力的增大,SiN_x薄膜的沉积速率逐渐增加,并产生一个峰值.随着原料气中NH³/TCS流量比值的增大,SiN_x薄膜的沉积速率逐渐增加,随后逐步稳定.随着反应温度的升高,沉积速率逐渐增加,在830℃附近达到最大,随着反应温度的进一步升高,由于反应物的热分解反应迅速加剧,使得SiN_x薄膜的沉积速率急剧降低.在730-830℃的温度范围内,沉积SiN_x薄膜的反应表观活化能约为171kJ/mol.在适当的工艺条件下,制备的SiNx薄膜均匀、平整.较低的薄膜沉积速率有助于提高薄膜的均匀性,降低薄膜的表面粗糙度.     

取向硅钢表面绝缘涂层微结构与耐腐蚀性能

采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱分析仪和电化学工作站分别研究取向硅钢表面绝缘涂层的相成分、微观形貌、元素分布和耐腐蚀性能。结果表明:绝缘涂层为双层复合结构,底层为Mg_2SiO_4相,厚度为0.8μm;顶层为AlPO_4相,厚度为1.4μm;两层结合处存在0.4~0.6μm的扩散层。与只涂单层Mg_2SiO_4相的试样相比,双层涂层试样具有更高的腐蚀电位和极化电阻,更低的腐蚀电流密度,因此耐腐蚀性良好。随着浸泡时间的延长,腐蚀溶液逐渐渗透至硅钢基底,发生腐蚀反应,其腐蚀过程可以分为3个阶段。     

Carbon/Silicon Heterojunction Solar Cells: State of the Art and Prospects

In the last few decades, advances and breakthroughs of carbon materials have been witnessed in both scientific fundamentals and potential applications. The combination of carbon materials with traditional silicon semiconductors to fabricate solar cells has been a promising field of carbon science. The power conversion efficiency has reached 15–17% with an astonishing speed, and the diversity of systems stimulates interest in further research. Here, the historical development and state‐of‐the‐art carbon/silicon heterojunction solar cells are covered. Firstly, the basic concept and mechanism of carbon/silicon solar cells are introduced with a specific focus on solar cells assembled with carbon nanotubes and graphene due to their unique structures and properties. Then, several key technologies with special electrical and optical designs are introduced to improve the cell performance, such as chemical doping, interface passivation, anti‐reflection coatings, and textured surfaces. Finally, potential pathways and opportunities based on the carbon/silicon heterojunction are envisaged. The aspects discussed here may enable researchers to better understand the photovoltaic effect of carbon/silicon heterojunctions and to optimize the design of graphene‐based photodevices for a wide range of applications.     

籽晶粒径分布对高效多晶硅晶体生长的影响

采用不同粒径分布的单晶籽晶进行高效多晶硅铸锭,结果表明单晶籽晶的粒径分布对引晶效果影响显著.籽晶粒径在1～4mm范围时,引晶效果最佳;粒径大于4mm时,硅熔体流延现象的存在导致长晶初期晶体中位错密度偏高,少子寿命降低;粒径小于1 mm时,细小的形核点也会影响晶体中的位错密度和少子寿命.对应电池片效率的结果也验证了该结论.     

晶体硅薄膜电池制备技术及研究现状

晶体硅薄膜太阳电池近些年来得到广泛的研究和初步的商业化探索。根据所采用的晶体硅薄膜沉积工艺中温度范围的不同,晶体硅薄膜电池研究可分为高温路线和低温路线两个不同发展方向。本文分别从这两个方向综述了目前国外晶体硅薄膜电池制备技术的最新进展,最新实验室研究结果。报导了晶体硅薄膜电池商业化进展状况,指出了晶体硅薄膜电池实现产业化必须解决的问题。