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太阳能电池制造中特种气体的具体应用

2021-02-25 13:46:37    责任编辑: 84bet棋牌下载     0

众所周知,特种气体是微电子行业的一种重要原料,常用于半导体、集成电路、光纤、太阳能电池等行业。今天小编给大家先容一下,具体特种气体在太阳能电池中是怎么进行应用的?


  

1、太阳能电池的应用

  1839年法国科学家E Becquerel发现液体的光生伏特效应(简称光伏效应) 。1954年, 美国贝尔实验室研制出单晶硅太阳能电池。太阳能电池的原理是基于半导体的光伏效应, 将太阳辐射直接转换成电能。在pn结的内建电场作用下, n区的空穴向p区运动, 而p区的电子向n区运动, 造成在太阳能电池受光面(上表面) 有大量负电荷(电子) 积累, 而在电池背光面(下表面) 有大量正电荷(空穴) 积累。如在电池上、下表面做上金属电极, 并用导线接上负载, 在负载上就有电流通过。只要太阳光照不断, 负载上就一直有电流通过。太阳能电池的应用首先是在太空领域。1958年, 美国首颗以太阳能电池作为信号系统电源的卫星先锋一号发射上天。随后, 太阳能电池在照明、信号灯、汽车、电站等领域被广泛采用。特别是与低温与特气LED技术的结合, 给太阳能电池的普及带来了巨大潜力。

  

2、晶体硅太阳能电池生产工艺和气体应用

  商业化生产的晶体硅太阳能电池通常采用多晶硅材料。硅片经过腐蚀制绒, 再置于扩散炉石英管内, 用POCl3 扩散磷原子, 以在p型硅片上形成深度约015μm 左右的n 型导电区, 在界面形成pn结。随后进行等离子刻蚀刻边, 去除磷硅玻璃。接着在受光面上通过PECVD制作减反射膜, 并通过丝网印刷烧结工艺制作上下电极。

  晶体硅电池片生产中的扩散工艺用到POCl3 和O2。减反射层PECVD工艺用到SiH4、NH3 , 刻蚀工艺用到CF4。其发生的化学反应分别为:

  POCl3 +O2 → P2O5 +Cl2

  P2O5 + Si → SiO2 + P

  SiH4 + NH3 → SiNx:H +H2

  CF4 + O2 + Si → SiF4 + CO2


3、薄膜太阳能电池生产工艺和气体应用

  商业化生产的薄膜太阳能电池分为非晶硅( a2Si) 薄膜和非晶/微晶硅( a2Si /μc2Si) 叠层薄膜。后者对太阳光的吸取利用更充分。其生产工艺是在玻璃基板上制造透明导电膜( TCO) 。一般通过溅射或LPCVD的方法。然后再通过PECVD方法沉积p型、i型和n型薄膜。再用溅射做背电极。

  非晶硅太阳能电池在LPCVD沉积TCO工序用到DEZn、B2H6 ; 非晶/微晶硅沉积工序用到SiH4、PH3 /H2、TMB /H2、CH4、NF3 等。其发生的化学反应分别为:

  Zn (C2H5 ) 2 + H2O → C2H6 + ZnO

  SiH4 + CH4 → a2SiC: H + H2

       SiH4 → a2Si: H 


综上所述,在太阳能电池的制造中,特种气体具体应用于P/n半导体的制造、扩散工艺和CVD技术(化学气相沉积)等方面,可以说是非常重要,但,大多数特种气体是易燃易爆、剧毒、腐蚀性等危险气体,所以特种气体的需要通过超高纯特气管道系统来输送使用。


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