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新型太陽電池：材料·器件·應用

為了解決物理氣相沉積優缺點的問題，作者靳瑞敏 這樣論述：

目前我國太陽能光伏產業仍處於高速發展之中。   本書以作者長期實踐經驗和成果為基礎，汲取國內外新技術編寫而成，主要內容包括：太陽能利用與太陽電池,太陽電池矽材料,矽片加工,晶矽太陽電池生產,晶矽太陽電池組件生產,太陽電池漿料，矽太陽電池背場鋁漿等；還重點介紹了各類新型太陽電池（如上轉換材料、鈣鈦礦太陽電池、量子點太陽電池等），以及太陽電池應用系統與技術（如獨立型太陽電池系統、並網太陽電池系統、獨混合型太陽電池系統、光伏建築一體化等），既重視基礎理論又涉及應用。 本書內容豐富，語言精練，具有很強的實踐指導意義和實用價值。本書可供廣大從事新材料、新能源、光伏器件、光伏應用等科研院所、企事業單位及

相關學科的科研人員和工程技術人員使用，也可作為相關專業在校師生的教學參考書或教材。 第1章太陽能利用與太陽電池 1.1太陽能與可再生能源001 1.2太陽能光伏應用003 1.3太陽電池的發展004 習題007 第2章半導體太陽電池原理 2.1半導體簡介008 2.1.1晶體結構009 2.1.2能帶011 2.1.3電子空穴對013 2.1.4P-N結014 2.1.5P-N結的能帶結構015 2.1.6P-N結能帶與接觸電勢差016 2.1.7光照下的P-N結016 2.2太陽電池的基本原理017 2.2.1太陽電池原理表述017 2.2.2太陽電池的等效電路019

2.3太陽電池的特點和分類020 2.3.1太陽電池的特點020 2.3.2太陽電池的分類021 習題024 第3章太陽電池矽材料 3.1太陽電池材料對比025 3.1.1矽材料地位的確定025 3.1.2體材料與薄膜材料的對比026 3.1.3薄膜太陽電池對比027 3.2太陽電池多晶矽現狀029 3.3矽及冶金矽031 3.3.1矽的概況031 3.3.2冶金矽的生產032 3.4化學法太陽電池多晶矽037 3.4.1改良西門子法037 3.4.2改良西門子法製備工藝及注意事項038 3.4.3鋅還原法041 3.4.4矽烷法043 習題044 第4章物理法太陽電池多晶矽 4.1物理法

太陽電池多晶矽簡介045 4.2物理法除雜方法046 4.2.1吹氣法046 4.2.2造渣靜置澄清法046 4.2.3濕法冶金048 4.2.4物理法真空冶煉048 4.2.5多晶矽鑄錠050 4.2.6直拉單晶法055 4.2.7電子束真空熔煉057 4.2.8等離子感應熔煉058 4.2.9磁場去除法060 4.3太陽能級多晶矽存在的問題062 習題064 第5章矽片加工 5.1晶體的滾磨與開方065 5.1.1晶體的基本特性065 5.1.2晶體滾磨開方設備065 5.1.3晶體磨削開方流程066 5.2晶體切割066 5.2.1內圓切割工藝067 5.2.2單晶矽的多線切割068

5.2.3多線切割系統調整與準備070 5.2.4其他切割方式070 5.2.5鐳射刻字071 5.3矽片研磨及熱處理071 5.3.1矽片邊緣的倒角071 5.3.2矽片研磨工藝072 5.3.3背損傷073 5.3.4邊緣拋光073 5.3.5預熱清洗073 5.3.6矽片熱處理073 5.3.7背封074 5.3.8粘片074 5.3.9矽片拋光075 5.4矽片清洗076 5.4.1矽片表面雜質077 5.4.2矽片的清洗077 習題078 第6章晶矽太陽電池生產 6.1清洗制絨079 6.1.1矽片清洗079 6.1.2制絨079 6.1.3工業制絨主要參數對反射率的影響081 6

.1.4濕法酸性制絨優缺點082 6.1.5金剛線切割矽片濕法制絨083 6.2擴散084 6.2.1擴散原理分析084 6.2.2工業級擴散工藝085 6.3刻蝕086 6.3.1去磷矽玻璃086 6.3.2濕法酸性刻蝕087 6.3.3工業濕法刻蝕087 6.4減反射膜087 6.4.1減反射膜常見製備方法087 6.4.2等離子體增強化學氣相沉積法（PECVD）088 6.4.3雙層減反射膜應用089 6.5絲網印刷090 6.5.1絲網印刷工藝090 6.5.2工業絲網印刷工藝要點090 6.5.3燒結091 6.6分類檢測093 6.6.1分類檢測原理093 6.6.2分類檢測技術參

數094 6.7晶矽太陽電池生產線設備095 6.8提高太陽電池效率的方法095 6.8.1影響太陽電池效率的主要因素095 6.8.2提高電池效率的方法096 習題097 第7章晶矽太陽電池組件生產 7.1太陽電池元件的結構098 7.2太陽電池組件的封裝材料099 7.3太陽電池組件生產工藝100 7.3.1電池測試101 7.3.2正面焊接103 7.3.3背面串接104 7.3.4層壓敷設104 7.3.5層壓工藝105 7.3.6修邊與裝框106 7.3.7焊接接線盒107 7.3.8組件測試107 7.3.9包裝入庫108 7.4太陽電池元件生產設備109 習題110 第8章太

陽電池漿料 8.1太陽電池漿料簡介111 8.2太陽電池正面漿料歷史112 8.3太陽電池片的生產及對正銀漿料的性能要求112 8.3.1太陽電池片的生產112 8.3.2矽太陽電池對正銀漿料的性能要求113 8.4太陽電池正銀漿料構成及形成機理114 8.4.1太陽電池正銀漿料構成114 8.4.2太陽電池正銀漿料形成機理115 8.5銀粉對正銀電極性能的影響及製備117 8.5.1銀粉對正銀電極性能的影響117 8.5.2導電銀粉的製備118 8.6玻璃粉對正銀漿料性能的影響及製備119 8.6.1玻璃粉對正銀漿料性能的影響119 8.6.2玻璃粉的製備123 8.7有機載體和添加劑對銀漿

性能的影響及製備124 8.7.1有機載體和添加劑對銀漿性能的影響124 8.7.2有機載體的製備125 8.8正銀漿料及正電極的製備工藝及設備125 8.8.1正銀漿料及正電極的製備工藝125 8.8.2生產太陽電池正銀設備127 8.8.3新型太陽電池漿料及結構129 習題131 第9章矽太陽電池背場鋁漿 9.1矽太陽電池背場鋁漿介紹132 9.1.1背場鋁漿的含義132 9.1.2背場鋁漿的原理132 9.2矽太陽電池背場鋁漿的組成133 9.2.1鋁粉133 9.2.2玻璃粉133 9.2.3有機載體133 9.2.4添加劑134 9.3矽太陽電池背場鋁漿的製備135 9.3.1背場

鋁漿的形成135 9.3.2背場鋁漿對太陽電池的主要影響及技術要求135 9.4鋁背場的技術136 9.4.1製備背場的材料136 9.4.2製備方法以及熱處理方法136 9.4.3鋁背場的吸雜作用和鈍化作用136 9.5幾個光伏鋁漿技術問題138 9.5.1鋁珠產生問題138 9.5.2鋁包產生問題138 9.5.3附著力問題139 9.5.4彎曲度問題139 習題140 第10章新型太陽電池技術及材料 10.1上轉換材料141 10.1.1上轉換材料的發展歷史141 10.1.2上轉換材料的應用142 10.1.3上轉換材料的研究現狀142 10.1.4影響稀土上轉換材料發光性能的因素1

47 10.2鈣鈦礦太陽電池148 10.2.1鈣鈦礦太陽電池介紹148 10.2.2鈣鈦礦太陽電池結構及工作原理148 10.2.3鈣鈦礦太陽電池各層研究進展151 10.2.4電池性能的測量評估及J-U滯回效應153 10.2.5鈣鈦礦太陽電池穩定性研究155 10.3量子點太陽電池156 10.3.1量子點的定義及其基本性質156 10.3.2量子點中間能帶太陽電池的機理及分類157 10.3.3量子點敏化太陽電池的優勢158 10.3.4量子點敏化太陽電池當前存在的問題159 習題159 第11章太陽電池應用 11.1獨立型太陽電池系統160 11.1.1獨立太陽電池系統的特點160

11.1.2獨立太陽電池系統的基本組成161 11.1.3太陽電池用蓄電池162 11.1.4太陽電池元件的容量設計162 11.1.5控制器163 11.2並網型發電系統163 11.2.1並網系統電路組成及總體設計164 11.2.2光伏組件164 11.2.3光伏並網逆變器164 11.3混合型光伏發電系統165 11.4逆變器166 11.5太陽能庭院燈設計安裝168 11.5.1系統設計所需的資料168 11.5.2系統設計參數的確定168 11.6光伏建築一體化應用169 11.6.1家庭安裝太陽電池元件的簡單測量工具170 11.6.2一般家庭屋頂太陽電池系統控制器的規格、型號

識別171 11.6.3一般家庭屋頂太陽電池DC/AC逆變器171 11.6.4一般家庭屋頂太陽電池系統蓄電池171 11.6.5一般家庭屋頂太陽電池系統的接線方法172 11.6.6一般家庭屋頂太陽電池系統的基本參數172 11.6.7目前家庭並網光伏發電站的申辦流程173 11.7家庭分散式光伏發電設計與安裝174 11.7.1分散式光伏發電系統設計174 11.7.2硬體系統的設計175 習題186 參考文獻

半導體薄膜技術基礎

為了解決物理氣相沉積優缺點的問題，作者李曉干劉勐王奇 這樣論述：

本書對當前主要應用的薄膜技術及相關設備進行了深入淺出的介紹，主要包括作為最重要的半導體襯底的矽單晶材料學、薄膜基礎知識、PVD技術、CVD技術及其他相關的薄膜加工技術，在對各種技術進行介紹的同時，還對各種技術所應用的設備進行簡要介紹。本書提供配套電子課件。本   書作為半導體薄膜技術的入門書籍，既有薄膜技術的基本理論介紹，又提供了大量的設備基本結構知識，可以作為微電子等相關專業學生的教學參考書，對從事薄膜技術的工程技術人員而言，也可以作為相關的參考資料。 李曉幹，博士，畢業于英國里茲大學材料研究所，大連理工大學電子科學與技術系副教授。中國儀器儀錶協會感測器分會理事；全國氣、

濕敏專業委員會委員。主要研究方向為高性能半導體敏感材料，納米材料敏感電子學，感測器元件與檢測系統。 第1章緒論1 本章小結5 習題6 第2章矽單晶材料學7 2.1矽及其化合物的基本性質7 2.2矽的晶體結構13 2.3矽的生長加工方法16 2.4矽材料與器件的關係19 本章小結21 習題22 第3章薄膜基礎知識23 3.1薄膜的定義及應用23 3.2薄膜結構、缺陷及基本性質26 3.2.1薄膜的基本結構及缺陷26 3.2.2薄膜的基本性質29 3.3薄膜襯底材料的一般知識34 3.3.1玻璃襯底34 3.3.2陶瓷襯底35 3.3.3單晶體襯底36 3.3.4襯底清洗37

3.4薄膜的性能檢測簡介40 3.4.1薄膜的厚度檢測40 3.4.2薄膜的可靠性43 本章小結44 習題44 第4章氧化技術46 4.1二氧化矽（SiO2）薄膜簡介47 4.2氧化技術原理49 4.2.1熱氧化技術的基本原理50 4.2.2水汽氧化51 4.2.3濕氧氧化工藝原理52 4.2.4三種熱氧化工藝方法的優缺點53 4.3氧化工藝的一般過程54 4.4氧化膜品質評價58 4.4.1SiO2薄膜表面觀察法58 4.4.2SiO2薄膜厚度的測量58 4.5熱氧化過程中存在的一般問題分析61 4.5.1氧化層厚度不均勻61 4.5.2氧化層表面的斑點61 4.5.3氧化層的針孔62 4.

5.4SiO2氧化層中的鈉離子污染62 本章小結62 習題63 第5章濺射技術64 5.1離子濺射的基本原理64 5.1.1濺射現象64 5.1.2濺射產額及其影響因素65 5.1.3選擇濺射現象70 5.1.4濺射鍍膜工藝70 5.2濺射工藝設備72 5.2.1直流濺射台74 5.2.2射頻濺射台77 5.2.3磁控濺射79 5.3濺射工藝應用及工藝實例80 本章小結83 習題83 第6章真空蒸鍍技術84 6.1真空蒸鍍技術簡介84 6.2真空蒸鍍工藝的相關參數86 6.2.1工藝真空86 6.2.2飽和蒸氣壓88 6.2.3蒸發速率和沉積速率88 6.3真空蒸鍍源89 6.4真空蒸鍍設備9

0 6.4.1熱阻加熱式蒸鍍機（蒸發機）92 6.4.2電子束蒸發台94 本章小結96 習題97 第7章CVD技術98 7.1CVD技術簡介98 7.2常用CVD技術簡介99 7.3低壓化學氣相澱積（LPCVD）103 7.4PECVD107 7.5CVD系統的模型及基本理論115 7.6CVD工藝系統簡介117 7.6.1CVD的氣體源系統118 7.6.2CVD的品質流量控制系統118 7.6.3CVD反應腔室內的熱源119 本章小結119 習題119 第8章其他半導體薄膜加工技術簡介121 8.1外延技術121 8.1.1分子束外延121 8.1.2液相外延（LPE）123 8.1.3氣

相外延（VPE）124 8.1.4選擇外延（SEG）125 8.2離子束沉積和離子鍍126 8.3電鍍技術128 8.4化學鍍131 8.5旋塗技術131 8.6溶膠—凝膠法133 本章小結134 習題134 參考文獻134 矽積體電路無疑是這個時代所創造的奇跡之一，正是這種能將數以千萬計的元器件集成於一塊面積只有幾平方釐米的矽晶片上的能力，造就了今天的資訊時代。矽集成電路技術綜合應用了多種不同領域的科學技術成果。薄膜技術的應用就是人們開發新材料和新器件的研究結晶，通過不同的技術手段，在半導體材料上進行薄膜的生長、腐蝕，形成所需要的各種結構，實現設計器件的功能。半導體薄膜技

術已經成為矽積體電路製造工藝中不可或缺的重要一環。 半導體薄膜技術的發展幾乎涉及所有的前沿學科，而半導體薄膜技術的應用與推廣又滲透到各個學科及應用技術的領域中。為此，許多國家對半導體薄膜技術和薄膜材料的研究開發極為重視。從發展趨勢看，在科學發展日新月異的今天，大量具有各種不同功能的薄膜得到了廣泛的應用，薄膜作為一種重要的材料，在材料領域中佔據著越來越重要的地位。   目前，人們已經設計和開發出了多種不同結構和不同功能的薄膜材料，這些材料在化學分離、化學感測器、人工細胞、人工臟器、水處理等許多領域中，具有重要的潛在應用價值，被認為是21世紀膜科學與技術領域的重要發展方向之一。 本書主要介紹矽

單晶材料學、薄膜基礎知識、氧化技術、蒸發技術、濺射技術（PVD）、化學氣相澱積（CVD）技術及其他一些半導體薄膜加工技術。積體電路晶片的製造過程實際上就是在襯底上多次反復進行薄膜的形成、光刻和摻雜等工藝加工過程的組合。   在半導體工藝中，首要任務是解決薄膜加工工藝問題。積體電路技術的發展，要求製備薄膜的品種不斷增加，對薄膜的性能要求日益提高，新的薄膜製備方法也不斷湧現並逐漸成熟。本書主要介紹積體電路加工工藝過程中常用的薄膜製備技術，在介紹薄膜製備技術之前，對積體電路的發展歷程和今後的發展趨勢進行介紹，對積體電路製造中常用的襯底材料——矽的製備也進行詳細介紹，然後討論薄膜物理學。   在介紹每

一種薄膜製備工藝的過程中，還對各個製備工藝的設備原理進行簡單介紹。通過本書的學習，讀者可以掌握基本的半導體薄膜製備技術，瞭解薄膜製備工藝的特點和應用場所，瞭解不同薄膜製備工藝所製備薄膜的特點及相關測試方法，並對相關製造設備有一定瞭解，同時，還對部分相關設備的生產廠商進行簡要介紹。 …… 我們希望本書不僅成為一本簡單的教材，還可以成為廣大工程技術人員的一本參考手冊。由於半導體薄膜的技術內容非常豐富，本書不可能包含所有的薄膜技術，所以本書是以半導體薄膜技術的基礎研究為目的，在此基礎上再去深入研究各種薄膜製備技術，將不是很困難的事。 本書由李曉幹、王奇、劉猛共同編寫。其中，李曉幹主要編寫了緒論、

薄膜基礎知識、氧化技術和真空鍍膜技術，劉猛編寫了矽單晶材料學、CVD技術和其他半導體薄膜技術，王奇編寫了濺射工藝部分。全書由李曉幹、劉猛進行統稿。 由於半導體薄膜技術的發展日新月異，涉及的科學技術領域繁多，編寫者的水準有限，在編寫中存在錯誤在所難免，歡迎廣大讀者批評指正！ 作者 2018年1月