LPCVD法制备TOPCon太阳能电池工艺研究

本文主要对低压化学气相沉积(LPCVD)法制备N型高效晶硅隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)电池工艺进行研究。分析LPCVD法制备隧穿氧化层及多晶硅层的影响因素,研究了不同氧化层厚度、多晶硅厚度及多晶硅层中P掺杂量对太阳能电池转换效率的影响。结果表明：当隧穿氧化层厚度在1.55 nm时,钝化效果最佳;多晶硅层厚度120 nm时V_oc达到最高值;多晶硅层厚度在90 nm时E_ff最高。当P掺杂量为3.0×10¹⁵ cm^-2时可获得较高的V_oc,原因是随着P掺杂量的增加,多晶硅层场钝化效果提高。     

全TOPCon电池正面多晶硅层硼掺杂工艺

为提升隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)电池光电转换效率,本文通过高温扩散在n型TOPCon电池正面制作p型隧穿氧化层钝化接触结构,提升发射极钝化性能,减少正面金属复合。本文研究了不同沉积时间、推进温度、推进时间等工艺参数对实验样品钝化性能及掺杂曲线的影响。实验结果表明,当沉积时间为1 500 s,推进温度为920℃,推进时间为20 min时,掺硼多晶硅层可获得较优的钝化性能及掺杂浓度,其中样品多晶硅层硼掺杂浓度达到1.40×10²⁰ cm^-3,隐开路电压(iV_oc)大于720.0 mV。依据该参数制备的TOPCon电池光电转换效率可达23.89%,对应的短路电流密度为39.36 mA/cm²,开路电压(V_oc)达到726.4 mV,填充因子(FF)为83.54%。     

超薄多晶硅的掺杂、钝化及光伏特性研究

本文对70 nm超薄多晶硅的掺杂工艺、钝化性能及光伏特性进行了研究。确定了70 nm超薄多晶硅的掺杂工艺,研究表明当离子注入剂量为3.2×10¹⁵ cm^-3,在855 ℃退火20 min时,70 nm超薄多晶硅的钝化性能可以达到与常规120 nm多晶硅相当的水平,且70 nm多晶硅的表面掺杂浓度达到5.6×10²⁰ atoms/cm³,远高于120 nm掺杂多晶硅的表面掺杂浓度(2.5×10²⁰ atoms/cm³)。基于70 nm超薄多晶硅厚度减薄和高表面浓度掺杂的特点,较低的寄生吸收和强场钝化效应使得在大尺寸(6英寸)直拉单晶硅片上加工的N型TOPCon太阳能电池的光电转换效率得到明显提升,主要电性能参数表现为:电流I_sc升高20 mA,串联电阻R_s降低,填充因子FF增加0.3%,光电转换效率升高0.13%。     

多晶硅制绒工艺研究

本文讨论了多晶硅制绒工艺技术,对比多晶硅在碱混合液和酸混合液中制绒,酸溶液制绒能更好的改善多晶硅表面减反射作用。采用显微镜及模拟日光器对电池性能检测分析,结果表明,不同绒面的多晶硅电池电学性能参数存在差异,并对多晶硅的最佳刻蚀深度进行了总结。     

超声辅助脉冲电沉积Ni-TiN复合镀层制备工艺研究

采用超声辅助脉冲电沉积方法在45#钢表面制备NI-TiN复合镀层..利用X射线衍射仪(XRD)对复合镀层的物相组成进行检测分析,并利用原子力显微镜(AFM)、透射电镜(TEM)对Ni-TiN复合镀层的立体表面形貌及晶粒的分布进行观察分析.结果表明:当超声波功率为300 W时,所制备的Ni-TiN纳米复合镀层衍射峰强度最高,且含有Ni、TiN两相,Ni晶粒得到显著细化,TiN纳米颗粒分布较为均匀,无显著团聚现象发生.     

基于RBF神经网络的Ni-TiN镀层耐蚀性能预测研究

采用脉冲电沉积方法在40Cr钢表面制备Ni-TiN复合镀层,并以TiN粒子浓度、电流密度以及占空比为输入层,以Ni-TiN复合镀层腐蚀量为输出层,建立RBF神经网络模型,对镀层腐蚀量进行预测研究,最后利用扫描电镜观察不同工艺参数下镀层表面形貌.结果表明,RBF神经网络对镀层腐蚀量有较强的预测能力,其预测值与实验值相对误差最小仅为0.73;;SEM分析表明,当TiN粒子浓度10 g/L,电流密度5 A/dm2,占空比60;时,Ni-TiN复合镀层经腐蚀后表面较为平整,腐蚀坑较少,耐腐蚀性能较好.     

形形色色的太阳电池（3）——多晶硅太阳电池

多晶硅太阳电池的生产需要消耗大量的高纯硅材料，而制造这些材料工艺复杂，电耗很大，在太阳电池生产总成本中己超二分之一。加之拉制的单晶硅棒呈圆柱状，切片制作太阳电池也是圆片，组成太阳能组件平面利用率低。因此，80年代以来，欧美一些国家投入了多晶硅太阳电池的研制。     

基于BP神经网络的Ni-TiN镀层腐蚀速率预测研究

采用磁场电沉积方法在40Cr钢表面制备了Ni-TiN镀层,并在正交实验的基础上建立了BP神经网络模型对镀层腐蚀速率进行预测,最后利用扫描电镜、X射线衍射仪以及显微电子天平对镀层的表面形貌、组分以及腐蚀速率进行分析和研究.结果表明,当工艺组合为A2B2C3D1,即TiN粒子浓度6 g/L,磁场强度0.4T,占空比50;,电流密度0.5 A/dm2时,Ni-TiN镀层经腐蚀后表面较为平整,凸起状物质较少.BP神经网络模型能够较好的模拟Ni-TiN镀层腐蚀速率,腐蚀速率最小值仅为2.134 mg/m·h,因此也证明了BP神经网络的可靠性.经XRD分析,Ni-TiN镀层存在Ni、TiN两相.     

对柱状多晶硅薄膜的制备研究

在多晶硅薄膜(Poly-Si)生长理论的基础上,用等离子体化学气相沉积(RF-PECVD)系统,配合快速光热退火装置(RTP),在玻璃衬底和石英衬底上制备了柱状结构的多晶硅薄膜.借助于扫描电子显微镜(SEM)等测试手段,对薄膜的表面形貌和断面形貌进行了分析.结果发现:(1)柱晶的形成对薄膜的厚度有一定要求,而且薄膜越厚,柱晶直径越容易长得更大.本实验中,薄膜厚度达到2.5μm左右时,柱晶直径达到了1.5μm以上;(2)再结晶过程是从靠近光源的薄膜表面开始进而到薄膜内部的.再次说明RTP中再结晶的发生,与光和物质的相互作用密切相关.     

用快速光热退火制备多晶硅薄膜的研究

用等离子体增强型化学气相沉积先得到非晶硅(a-Si:H)薄膜,再用卤钨灯照射的方法对其进行快速光热退火(RPTA),得到了多晶硅薄膜.然后,进行XRD衍射谱、暗电导率和拉曼光谱等的测量.结果发现,a-Si:H薄膜在RPTA退火中,退火温度在750℃以上,晶化时间需要2min,退火温度在650℃以下,晶化时间则需要2.5h;晶化后,晶粒的优先取向是(111)晶向;退火温度850℃时,得到的晶粒最大,暗电导率也最大;退火温度越高,晶化程度越好;退火时间越长,晶粒尺寸越大;光子激励在RPTA退火中起着重要作用.     

多晶硅铸锭诱导吸杂技术

由于铸造多晶硅生长工艺特点,硅晶体自发成核以(111)晶向为主,同时Fe杂质的分布在铸锭的头部和尾部高、中间低;硅片少子寿命呈现头部和尾部低、中间高的分布趋势.大量杂质分布使得晶锭底部和顶部的材料难以通过后续吸杂和钝化工艺来改善少子寿命.本文通过特殊的铸锭诱导吸杂技术,诱导产生较强的(220)晶向,有效的减低铸锭,头部和尾部Fe的含馈(其中头部和尾部分别降低了16.6;和22.0;),硅片头部和尾部分别提高了41.9;和11.9;.     

W18Cr4V高速钢衬底CVD金刚石涂层沉积技术研究

研究了通过热丝CVD法在施加了Ni-P/Cu复合中间过渡层的W18Cr4V高速钢衬底表面进行金刚石涂层的沉积技术以及不同压力条件对沉积出的CVD金刚石涂层质量的影响.最后通过扫描电镜分别对Cu、Ni-P以及不同反应压力下沉积的金刚石涂层的表面形貌进行了检测分析,通过XRD、拉曼光谱仪、洛氏硬度仪对金刚石涂层性能进行检测分析.结果表明:Ni-P/Cu复合中间过渡层可以明显的抑制Fe、Co的催石墨化作用.在此基础上通过沉积参数的优化,在W18Cr4V高速钢衬底表面成功沉积出高质量的CVD金刚石涂层.压力为4 kPa条件下沉积的CVD金刚石涂层较5 kPa的金刚石颗粒晶型明显、分布致密.     

硬质合金CVD金刚石涂层工具衬底前处理技术研究

本研究采用KOH:K3[Fe(CN)6]:H2O和H2SO4:H2O2两种溶液浸蚀硬质合金衬底,分别选择刻蚀WC和Co.并在浸蚀过的硬质合金衬底上,用强电流直流伸展电弧等离子体CVD法沉积金刚石涂层.研究表明,两步混合处理法不仅可以有效的去除硬质合金基体表面的钴,而且,还可显著粗化硬质合金衬底.因此,提高了金刚石薄膜的质量和涂层的附着力.     

碳基材料表面TaC涂层的研究进展

碳材料在高温有氧环境中的易氧化性极大地制约了其在航天航空领域中的应用,而TaC涂层能够有效改善碳材料的烧蚀氧化性能.本文综述了TaC陶瓷涂层改性抗烧蚀氧化C/C复合材料的研究进展,包括单相TaC涂层、复合涂层体系、梯度涂层体系、固溶强化涂层体系和微纳结构增韧涂层体系以及TaC涂层的高温(>2000 ℃)氧化机理.并就目前碳基材料表面TaC涂层研究存在的问题,提出了今后研究的方向.     

Ti-B-Co-Cr热喷粉体及其涂层微观结构

通过机械球磨结合粘结破碎法制备三种TiB:CoCr质量比分别为1:1、2:1和3:1复合粉末,并将所制备的TiB:CoCr质量比1:1复合粉末进行超音速火焰喷涂制备涂层,研究Ti-B-Co-Cr复合粉末及涂层的组织结构.通过X-射线衍射仪分析复合粉末和涂层的物相,采用扫描电子显微镜对粉末表面和截面形貌及涂层的截面形貌进行观察,采用能谱分析仪对涂层的化学成分进行测试,通过激光粒度分析仪测试粉末的粒径分布,采用HV-1000硬度计测试涂层的平均硬度值,通过图像法测量涂层的平均孔隙率和厚度.研究结果表明,三种复合粉末的组织形态呈近球形,复合粉末各粒子间结合良好;通过X-射线衍射发现,三种复合粉末的主要物相为Ti、Co和Cr三相.通过对TiB:CoCr质量比1:1复合粉末进行超音速火焰喷涂技术制备涂层,研究发现所制备的涂层组织致密,孔隙率仅为0.72;,且涂层扁平粒子间及涂层与基体界面结合良好.通过对涂层进行物相和能谱分析发现,涂层中原位生成了TiB2硼化物.     

基于数值模拟电子级多晶硅还原 炉流动结构改进研究

针对现役电子级多晶硅还原炉炉内气体循环不强、硅棒桥接处沉积质量较差的问题,提出了调整喷嘴直径的优化方案,并利用建模工具建立了原有设计和优化设计的物理模型,对炉体内部的混合气体流动、硅芯电阻加热、辐射传热等进行了数值模拟计算,计算结果收敛,经后处理得到不同设计下炉体内部流速、温度及硅棒表面温度分布云图.实验表明,在其他工艺条件不变的情况下,优化设计可以提供比原有设计更高的沉积速率和致密料比例.     

多晶硅化学气相沉积过程气相与表面反应模拟验证

针对SiHCl3-H2体系下硅的化学气相沉积过程,采用边界层反应模型和Chemkin模拟软件,耦合不同气相与表面化学反应机理,对不同条件下硅的沉积速率,高温下HCl气体对硅表面的侵蚀速率进行了模拟计算.与文献报道的三组实验数据进行对比,验证现有反应机理的模拟精度,确定一套修正化学反应机理可以较为准确地预测工业级西门子多晶硅还原炉条件下多晶硅的沉积速率.     

单晶硅低裂纹损伤切片加工技术研究进展

单晶硅晶圆衬底的直径增大、厚度减薄和集成电路(IC)制程减小是集成电路领域主流发展趋势.随着集成电路制程减小至5 nm,对单晶硅晶圆衬底质量的要求越来越高.切片加工是晶圆衬底制造的第一道机械加工工序,金刚石线锯切片是大尺寸单晶硅切片加工的主要技术手段.本文介绍了金刚石线锯切片加工的发展趋势和面临的挑战,阐述了以单晶硅刻...     

承德某硬质伊利石除铁增白试验研究

以Na2S2O4为还原剂,六偏磷酸钠和EDTA为添加剂,对河北承德某硬质伊利石进行了除铁增白试验研究,考察了Na2S2O4用量、矿浆pH值、反应温度、添加剂用量等因素对除铁增白效果的影响,得出了还原-络合漂白优化工艺条件.硬质伊利石还原-络合漂白优化工艺条件为:矿浆浓度11;,Na2S2O4用量4;,(NaPO3)6用量0.2;,EDTA用量8;,pH =2.5,温度80℃,反应时间20 min.经还原-络合漂白后,硬质伊利石漂白产品中Fe2O3含量由1.14;降至0.70;,白度由79.3;提高至87.0;.