晶体硅太阳电池及其材料
太阳能电池材料的种类、原理和特点
太阳能电池是一种将太阳能直接转换为电能的装置，它是太阳能光伏发电系统的核心部件之一。
太阳能电池材料的种类、原理和特点是影响太阳能电池性能和应用领域的关键因素。
本文将围绕这一主题展开讨论，以便为读者深入了解太阳能电池提供全面的了解。
一、太阳能电池材料的种类太阳能电池材料可以分为晶体硅、非晶硅、多晶硅、柔性薄膜电池材料等几种主要类型。
1. 晶体硅晶体硅是太阳能电池最常用的材料之一，它主要由单晶硅和多晶硅两种类型，其中单晶硅的电池效率较高，但成本较高，多晶硅则相对便宜一些。
2. 非晶硅非晶硅是一种非晶态材料，是将硅薄片进行涂覆和烧结而成的，其电池效率较低，但成本较低，适合一些需要成本控制的应用场景。
3. 多晶硅多晶硅电池是利用多晶硅片制成，其性价比相对较高，广泛应用于家用光伏电站和商业光伏电站中。
4. 柔性薄膜电池材料柔性薄膜电池是一种新型的太阳能电池材料，主要由非晶硅材料、铜铟镓硒等化合物材料制成，具有柔性、轻薄、便于携带等优点，是未来太阳能电池发展的方向。
二、太阳能电池材料的原理太阳能电池是利用光电效应将太阳能直接转换为电能的装置。
不同类型的太阳能电池材料有着不同的工作原理。
1. 晶体硅晶体硅太阳能电池的工作原理是通过P-N结构实现的。
当太阳光照射在P-N结上时，光子的能量被硅中的电子吸收并激发，使得电子跃迁到导带中，形成光生电子和空穴。
这些光生电子和空穴会在P-N结的作用下分离，从而形成电流，从而实现将太阳能光能转化为电能。
2. 非晶硅非晶硅太阳能电池利用非晶硅薄膜吸收太阳光的能量，并将其转化为电能。
其工作原理与晶体硅相似，但非晶硅的材料结构不规则，电子的运动方式也有所不同。
3. 柔性薄膜电池材料柔性薄膜电池材料利用非晶硅、铜铟镓硒等化合物材料，通过薄膜沉积技术将材料制备成薄膜，实现光伏效应的转化工作原理与晶体硅和非晶硅类似，通过材料的光电转换将太阳光能转换为电能。
三、太阳能电池材料的特点不同种类的太阳能电池材料各有其独特的特点和适用场景。
晶体硅太阳电池制造技术
晶体硅太阳电池制造技术
晶体硅太阳能电池是目前应用最广泛的太阳能电池之一，其制造技术主要包括以下几个步骤：
1. 制备硅单晶材料：通过在高温环境下，将硅原料（通常为冶炼硅或多晶硅）融化并凝固形成硅单晶，然后切割成薄片。
2. 清洁处理：将硅单晶薄片进行严格的清洁处理，去除表面的杂质和有害物质。
3. 电池片制造：将清洁处理后的硅单晶薄片进行P型和N型掺杂，形成PN结构。
这一步骤一般采用扩散法、离子注入法或液相浸渍法。
4. 捕获和反射层涂覆：在电池片的前表面涂覆反射层，以提高光的利用率。
同时，在电池片的背面涂覆捕获层，以提高光的吸收。
5. 金属化和焊接：将电池片表面涂覆导电金属（通常为铝）和更薄的阳极面涂覆导电金属（通常为银），然后使用焊接技术将电池片连接成电池组。
6. 封装和测试：将电池组封装在透明的玻璃或塑料基板中，以保护电池组不受外界环境的影响，并进行电气性能测试和质量控制。
这些步骤是晶体硅太阳能电池制造的基本流程，具体制造技术还有其他细节和改进方法，以提高电池的效率和稳定性。
晶硅太阳能电池介绍
晶硅太阳能电池介绍晶体硅太阳能电池（也称为硅片太阳能电池）是一种常见且广泛应用于太阳能领域的太阳能转换技术。
它是利用硅片材料对光能的吸收和转化来产生电能的一个过程。
晶体硅太阳能电池主要由硅片、电极、导线和其他附件组成。
硅片是电池的核心部分，也是光能的主要转换区域。
硅片可分为单晶硅、多晶硅和非晶硅三种。
其中，单晶硅最为常见和普遍，它的晶格排列非常有序，电池效率相对较高。
晶体硅太阳能电池的工作原理主要涉及光电效应和PN结。
当光照射到硅片上时，光子会将电子从硅原子中激发出来，使其跃迁到空导带中，形成电流。
此时，硅片的一个表面被掺杂为N型导电层，另一个表面被掺杂为P型电导层，两者之间形成了一个PN结。
当光照射到PN结上时，电子会从N型区域流入P型区域，产生电流，同时产生电压差。
这样就完成了光能到电能的转换。
晶体硅太阳能电池的优点主要有以下几个方面：1.高效率：晶体硅太阳能电池的转换效率相对较高，可以达到20%以上，甚至高达25%。
2.长寿命：晶体硅太阳能电池的使用寿命可以达到25年以上，因此使用寿命较长，可以有效降低运维成本。
3.稳定性：晶体硅太阳能电池的稳定性较好，能够在不同环境条件下保持较高的转换效率。
4.良好的可靠性：晶体硅太阳能电池的可靠性较高，能够适应复杂多变的气候条件和环境。
5.可制造成各种形状和尺寸：晶体硅太阳能电池可以根据需求进行灵活制造，可以制作成不同形状和尺寸的太阳能板。
不过，晶体硅太阳能电池也存在一些局限性：1.成本较高：晶体硅太阳能电池的生产成本相对较高，需要较高的投资。
尽管随着技术不断进步，成本正在逐渐降低，但仍然有一定程度的限制。
2.对光强度和温度的敏感性：晶体硅太阳能电池对光强度和温度的变化较为敏感，在光强度较低或温度较高的环境下，效率会有所降低。
3.制造过程对环境的影响：晶体硅太阳能电池的生产过程中需要使用一定数量的能源和化学物质，可能会对环境造成一定的影响。
综上所述，晶体硅太阳能电池是一种广泛应用于太阳能领域的高效太阳能转换技术。
高效晶体硅太阳能电池介绍
高效晶体硅太阳能电池介绍高效晶体硅太阳能电池是目前市场上最为常见和广泛应用的一种太阳能电池。
它的高效性和可靠性使其成为太阳能发电领域的主要选择。
本文将介绍高效晶体硅太阳能电池的原理、制造过程、优点和应用领域，并探讨其未来的发展趋势。
高效晶体硅太阳能电池是由单晶硅或多晶硅制成的。
其原理基于光伏效应，即将太阳能转化为电能。
当光线照射到太阳能电池板上时，光子与半导体材料中的电子发生相互作用，激发电子跃迁到导带。
通过电子与空穴的复合，电荷被释放出来，形成电流，最终产生电能。
制造高效晶体硅太阳能电池的过程通常由几个关键步骤组成。
首先，需要从硅矿石提取原始硅材料，并通过化学方法将其转化为硅粉。
然后，硅粉与其他材料混合均匀，形成硅溶胶。
接下来，将硅溶胶涂覆在导电玻璃或衬底上，并将其烘干，形成硅膜。
最后，通过加热和连续处理，将硅膜转化为晶体硅太阳能电池。
高效晶体硅太阳能电池具有许多优点。
首先，它们具有较高的转换效率，通常在15％至25％之间。
这意味着电池可以将大部分太阳能转化为电能，提高能源利用效率。
其次，晶体硅太阳能电池寿命长，可持续使用25年以上。
此外，它们对光强的响应较好，即在弱光条件下仍能产生较高的电能输出。
最后，高效晶体硅太阳能电池的制造工艺相对成熟和稳定，成本相对较低。
高效晶体硅太阳能电池在各个领域都有广泛的应用。
在家庭屋顶和建筑物上安装太阳能电池板，可以将太阳能转化为电能，用于供电、照明和暖气等。
此外，高效晶体硅太阳能电池也广泛应用于太阳能电池板、太阳能电池组件、充电设备和太阳能灯等产品。
随着对可再生能源和环境保护的关注度不断增加，高效晶体硅太阳能电池的未来发展前景十分广阔。
为了提高其转换效率，研究人员正在不断改进太阳能电池设计和材料。
例如，人们正在研究如何改进波长选择器，以优化太阳能电池对不同波长的光线的吸收和利用效率。
此外，研究人员还在探索新型材料，如钙钛矿材料，以提高太阳能电池的效率和稳定性。
晶体硅太阳电池制造工艺原理
晶体硅太阳电池制造工艺原理晶体硅太阳电池的制造过程可谓是一场奇妙的科学之旅，真是让人眼花缭乱。
想象一下，阳光洒在大地上，能量在悄悄地流动。
我们要把这些阳光转化为电力，让我们的生活变得更加美好。
听起来是不是很神奇？晶体硅太阳电池就是这个过程的主角，仿佛是一个超级英雄，默默无闻却改变着世界。
今天就来聊聊这个小小电池的制造工艺，轻松有趣，不那么严肃。
咱们得从原料说起。
晶体硅，顾名思义，就是硅材料。
你可能会问，硅是什么？硅就是你手机里、电脑里那种闪闪发光的半导体材料。
它的来源可不少，地壳中硅的含量可是相当丰富，真的是取之不尽，用之不竭。
听起来好像很简单，但制作晶体硅可不是件容易事。
需要把原材料经过高温加热、熔炼，变成高纯度的硅。
这就像你在厨房做菜，火候掌握得当，才能做出一道美味的菜肴。
咱们要把这些高纯度的硅变成晶体。
通常有两种方法，分别是“Czochralski法”和“区熔法”。
这两个名字听起来高大上，其实也就是把硅加热到液态，然后慢慢冷却，让它自己结晶。
这个过程简直像是在看一场魔术表演，硅在温度的变化中，一点一点地形成晶体结构，犹如冰雪在阳光下融化成水，再慢慢结成冰。
晶体的质量和纯度直接关系到电池的效率，所以这个环节马虎不得。
晶体硅被切割成小小的硅片。
想象一下，厚厚的硅锭被切割得像切蛋糕一样，一片一片的，切得整整齐齐。
每一片都像是小小的太阳能接收器，准备好迎接阳光的洗礼。
切割后，硅片会被放入一个特殊的清洗池，彻底洗净，确保没有任何杂质。
这就像你在出门前认真打理自己的形象，确保看起来光鲜亮丽。
之后，硅片要经过一系列的掺杂工艺，这就像是在给电池“调味”。
掺杂就是在硅中加入一些其他的元素，像磷和硼，来改变它的电导性能。
这一步非常重要，因为晶体硅的电池能否高效工作，全靠这一招。
这种“调味”让硅片的电流变得更加流畅，简直就像是给水管疏通，让水流得更顺畅。
硅片就要涂上薄薄的一层抗反射膜，防止阳光反射出去。
听起来简单，但这可是个技术活，涂得太厚了反而不好，太薄了又不够用。
太阳能晶硅硅片成分
太阳能晶硅硅片成分1. 引言太阳能晶硅是目前应用最广泛的太阳能电池材料之一。
而太阳能晶硅硅片（Solar Silicon Wafer）则是太阳能电池的关键组成部分。
本文将介绍太阳能晶硅硅片的成分，包括硅材料的来源、提纯过程以及其他可能的掺杂材料等。
2. 硅材料的来源太阳能晶硅硅片的主要原材料是硅，而硅的主要来源是二氧化硅（SiO2）。
二氧化硅可以从许多地方获得，其中最常见的来源是石英矿石。
石英矿石是一种富含二氧化硅的矿石，广泛分布在地壳中。
其他一些来源包括硅酸盐岩石、硅酸盐砂等。
3. 硅材料的提纯过程获得的二氧化硅需要经过一系列的提纯过程，以得到高纯度的硅材料。
以下是一般的硅提纯过程：3.1 矿石破碎和磨粉石英矿石首先经过破碎和磨粉的处理，以获得细小的粉末。
3.2 碱浸提取石英粉末与氢氟酸（HF）和氢氧化钠（NaOH）等混合物反应，以去除石英中的杂质。
这个过程称为碱浸提取。
在这个过程中，杂质会被溶解，而纯净的二氧化硅则沉淀下来。
3.3 煅烧提取得到的二氧化硅沉淀会被煅烧，以进一步去除未被提取的杂质和水分。
煅烧过程通常在高温下进行，可使二氧化硅晶体的结构更加完整。
3.4 化学气相沉积（CVD）得到的高纯度二氧化硅通常不能直接用于制备太阳能晶硅硅片，还需要通过化学气相沉积（CVD）等技术进一步提纯。
CVD过程中，硅材料会被加热到高温，并与特定的气体反应生成高纯度的硅。
3.5 单晶硅棒制备CVD过程得到的高纯度硅再经过单晶硅棒制备的过程。
这个过程会将硅熔融，并用单晶硅种子晶化，最终形成硅棒。
3.6 硅棒切割和切片制备好的硅棒会被切割成合适的长度，然后通过切片机将其切割成薄片，即太阳能晶硅硅片。
4. 掺杂材料为了改变太阳能晶硅硅片的电导性质和增加光吸收能力，通常还会对硅进行掺杂，即向硅中引入其他杂质。
掺杂材料有两种类型：施主杂质和受主杂质。
4.1 施主杂质施主杂质是具有多余电子的杂质，当其被掺入晶体中时，会提供额外的电子，增加晶体的导电性。
晶体硅太阳能电池的制造工艺流程
晶体硅太阳能电池的制造工艺流程一、硅材料的准备首先，需要获取高纯度的硅材料作为太阳能电池的基础材料。
常用的硅材料有硅硷、多晶硅和单晶硅。
这些材料一般通过熔炼、洗涤和纯化等工艺步骤进行准备，以确保材料的纯度和质量符合要求。
二、硅片的制备在准备好的硅材料中，首先需要将硅材料熔化并形成硅棒。
硅棒可以采用单晶硅棒或多晶硅棒，通过将硅材料放入熔炉中进行熔化并慢慢降温，以获得纯度高的硅棒。
接下来，通过使用切割机将硅棒切割成很薄的硅片。
这些硅片称为硅片，硅片的厚度通常为几十微米到几百微米。
三、电池片的制备在硅片制备好后，需要对硅片进行一系列的加工工艺，以形成能够转化太阳能的电池片。
首先，通过在硅片表面涂上磷化剂，然后将硅片放入磷化炉中进行磷化反应，使硅片表面形成一层钙钛矿薄膜。
这一步骤的目的是增加太阳能的吸收能力。
接着，需要在硅片上涂覆一层导电膜。
最常用的导电膜是铝或铝合金，在硅片表面蒸镀一层铝膜。
该层铝膜将形成电场，使得硅片的上下两面形成正负两极。
最后，通过将硅片放入扫描激光器中进行图案化处理，将电池片分成多个小的电池单元，形成电池片。
四、组装在制造完电池片后，还需要将电池片组装成最终的太阳能电池模块。
电池片通过焊接或粘贴在玻璃基板上，并加上前电极和后电极，形成电池模块。
同时，还需将电池模块封装起来，以保护电池片并增加光的吸收。
最后，经过严格的测试和质量检查，太阳能电池模块将会被装配成太阳能电池板，并投入市场使用。
总结起来，晶体硅太阳能电池的制造工艺流程主要包括硅材料的准备、硅片的制备、电池片的制备和组装。
这些步骤涉及到多种物理、化学和加工工艺，需要高技术水平和严格的质量控制。
不断的研发和创新使得晶体硅太阳能电池在效率和可靠性方面得到了不断的提升。
晶体硅太阳电池材料的分类
晶体硅太阳电池材料的分类晶体硅太阳电池材料的分类有单晶硅、多晶硅和非晶硅三种。
下面将分别介绍这三种材料的特点和应用。
1.单晶硅单晶硅是最早被工业应用的太阳能电池材料之一，也是目前应用最广泛的晶体硅太阳电池材料。
单晶硅可以通过Czochralski法或浮区法生长，具有较高的结晶度和电学性能。
其特点主要包括：-高转换效率：由于单晶硅晶体的高纯度和完整的结构，其转换效率较高，可以达到20%以上。
-稳定性好：单晶硅材料的热稳定性较好，可以在高温环境下长期稳定运行。
-美观性强：单晶硅太阳电池具有均匀一致的外观，适用于建筑一体化设计。
-适用性广：单晶硅太阳电池材料可以应用于各种形状和大小的太阳能电池板。
2.多晶硅多晶硅是由多个晶体颗粒组成的太阳能电池材料，通过熔融和晶化的方法制备。
其特点主要包括：-成本低廉：多晶硅的制备过程简单，成本相对较低。
-转换效率较低：由于晶体颗粒的不规则排列和晶界缺陷等原因，多晶硅的转换效率一般在15%左右。
-适用范围广：多晶硅太阳电池材料适用于大面积应用，如在光伏电站和农业温室等较大区域的发电场景中。
3.非晶硅非晶硅是一种非晶态材料，与晶体硅相比，其主要特点包括：-制备简单：非晶硅可以通过化学气相沉积的方法制备，工艺简单。
-柔韧性强：由于非晶硅材料没有晶体结构，因此可以制备成薄膜材料，具有较好的柔性。
-转换效率较低：非晶硅太阳电池的转换效率一般在10%左右。
-适用性广：由于非晶硅可以制备成薄膜材料，因此可以应用于柔性电子产品中。
总的来说，单晶硅太阳电池具有高转换效率和稳定性好的特点，多晶硅太阳电池具有较低的制备成本和适用广泛的特点，非晶硅太阳电池具有制备简单和柔韧性强的特点。
不同的应用场景和需求可以选择不同类型的晶体硅太阳电池材料。
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根据流体力学，可以得到一维的杂质运动方程：
其中C是液体中的杂质浓度，它是位置x的函 数，D是杂质在液体中的扩散系数，v是液流速 度。（选固液交界面为坐标原点） 公式左边的第一项是由于液体中杂质扩散所引起 的杂质浓度增加率，第二项是由于液体流动所引 起的杂质浓度增加率，杂质浓度随时间的总增加 率就等于两者之和。
T Ks<1
液相 P 固-液两相平衡
N
固相
A c4 c3 c2
c1
c0
B→
区域熔炼装置图
石英套管 加热区域将熔化为液态,当加热 圈向右移动时,左边部分因离开 加热区而冷却凝固 . 因为杂质 B 在固相的浓度比较小,所以凝固 下来的固体端 B 的浓度较小 , 原 原 料 料的纯度比较高.加热圈从左移 动到右的过程 , 是将 B 从左边扫 到 右 边 的 过 程 . 每扫过一次,左边一端的纯度会提高一点,若如此反复扫荡数十 次,左边的原料纯度将极高.截下左边一段就可得到高纯A. 若杂质在固相中的浓度比较大,在液相中浓度较小,经过以上处 理过程后,杂质B被扫到左端.那么截下右边的一段可获得高纯A.
由于积累层比材料锭长小很多，故可以令：
将v＝－f（f是固液交界面的移动速度）带入得到
求得
在固液交界面，流向交界面的杂质流浓度 等于离开交界面的杂质流密度 fCs，故在x＝0处有边界条件：
其中CL和Cs分别是x＝0处液体中和固体中杂质 的浓度值。在杂质积累层以外的大部分液体中， 可近似认为C＝ CL0
由于硅的表面张力很大,在竖直棒中可以支 持1厘米直径的熔区而不需要任何形式的容器.反 复地沿棒移动熔区,区域提纯就可以在不用坩埚 的情况下进行.如果把籽晶放在棒的一端,也可以 用此法生长单晶. 用浮区技术生长的硅单晶比用石英坩埚生 长的硅单晶含氧量要低得多.
从理论上可以得出熔区长度与硅棒直径的关 系,如下图所示,熔区的长度不能太长,不然熔硅会 流下来,极限值为1.5厘米.
(2)提纯三氯甲硅烷(分馏提纯)
(3)用氢气还原三氯甲硅烷:
4。四碘化硅的热分解法
硅的卤化物中,相对来说,分解四碘化硅较易。 条件:750—850摄氏度,碘一般经过升华纯化.
一般是使四碘化硅通过1000摄氏度的石英管,管中置钽 带或钽丝,四碘化硅就在钽表面分解,Si沉积于钽的表面。 反应为可逆反应,温度越高,分解率就越大,1500摄氏度分 解率就相当大,可是Si就成为液体。
它有无定形和晶体两种同素异形体。 • 无定形硅为黑色，叫做硅藻土，常用作甘油 炸药（硝化甘油）的吸附体，也可作绝热、 隔音材料。 • 晶体硅为钢灰色，晶体硅属于原子晶体，硬 而有光泽，掺微量杂质的硅单晶可用来制造 大功率晶体管、整流器和太阳能电池等。
硅的化学制备
在自然界硅无游离状态，都存在于化 合物中。硅的化合物主要是二氧化硅（硅 石）和硅酸盐。例如，花岗岩是由石英、 长石、云母混合组成的，石英即是二氧化 硅的一种形式，长石和云母是硅酸盐。砂 子和砂岩是不纯硅石的变体，是天然硅酸 盐岩石风化后的产物。
晶体硅太阳电池及其材料简介
目录
• • • • • 太阳能概况 硅电池的发展 硅材料的制备 太阳能新产品 太阳电池的现状及未来
太阳能概况
太阳能是各种可再生能源中最重要的 基本能源 ，包括太阳的直接辐射和天空散 射辐射能量的总和。 它可以转化为其它形 式的能量。
太阳炉
风力发电
水利发电
太阳能电池是一种近年发展起来的新型的电池。太阳能 电池是利用光电转换原理使太阳的辐射光通过半导体物 质转变为电能的一种器件 。
一般是把石英与焦炭放在高温电炉中还原
这样被还原出来的硅的纯度约98％一99％， 称为冶金级硅（MG一Si）。
下面简单介绍几种获得高纯硅的化学提纯方法。
1. 四氯化硅的锌还原法 (制成四氯化硅液体)
条件： 450－5000 C
锌的纯度要求4个9，提纯四氯化硅,可用蒸馏精制法除 杂质Fe,Al,Ti,Cu,Mg等的氧化物.
七十年代开始，把硅太阳电池转向地面应 用。采用废次单晶硅或较纯的冶金硅专门生产太 阳能级硅材料，以及利用多晶硅生产硅太阳电池， 均能大幅度降低造价。近年来，非晶硅太阳电池 的研制迅速发展。
1.单晶硅太阳电池 2.多晶硅太阳电池 3.非晶硅太 阳电池
硅材料的制备
硅的相关知识:旧称矽（因矽和锡同音， 难于分辨，故于1953年将矽改称为硅 ）
由以上几个式子可以得到：
上式在 之内成立。 在 处，根据K有效 的定义，可以导出K有效 的表 达式：
从下图可以看出，当
时，分凝效应显著。
实际上，为了提高提纯效率，有人采用电磁 搅拌或机械搅拌的方法。
区域提纯（zone melting）
采用正常凝固的方法进行多次提纯， 必须每次提纯后,把锭的尾端或头端切去， 把杂质浓度较小的的部分保留下来继续提 纯，缺点是提纯的效率不高而且容易玷污。 可以把锭的一部分熔化成一熔区，并使熔 区从锭的一端移到另一端。这方法叫区域 提纯。
令C0 ＝1 可以得到右图
由图可以看出K大于1的杂质在锭头部的浓 度较大，K小于1，在尾部较多。又可以看出，K 比1小得越多，提纯效率越高。 实际上，在推导公式的时候假定了以下条件： （1）分布系数K是常数 （2）杂质在固体中无扩散 （3）杂质在液体中的分布始终是均匀的
பைடு நூலகம்
由于半导体材料中杂质浓度一般很微量，则K 便可看作是常数。 一般情况下，条件（2）也是近似成立的。理 论计算杂质在固体的扩散比分凝作用小得多。但 对于某些扩散系数很大的杂质，就需要考虑杂质 在固体中的扩散运动。 条件（3）相当于液体中的杂质浓度达到平衡 值。要求凝固过程足够慢。实际上，液体中杂质 分布均匀的条件有时是不成立的，常需要考虑凝 固速率的影响。
当K<1时，在凝固过程中，杂质不完全留 在固相，有一部分杂质跑到液相。当固液交界面 的移动速度f比杂质在液相的扩散速度不是很小 时，在交界面附近的液相中发生杂质堆积，积累 层很薄，厚度约为0.01cm,产生浓度梯度，故CL 不适用，引入CL0 为离开固液交界面大部分液相 中的杂质浓度。定义K有效 ： K有效 ＝Cs/ CL0 K有效叫有效分布系数。 一般情况， K有效和K是不相等的。
如图所示: 当Ks<1,故加入B后,A 的熔点将下降. 设原料中杂质B的初始浓度为c0, 升温至P点,使体系全部熔化,再使 体系冷却,首先结晶出来的固体组 成由N点表示.很明显,N点的杂质 浓度c1<c0. 进一步将N点的原料加温至全部 熔化,冷却后结晶出来的固体的纯 度将更高,多次重复此种操作,最后 结晶出来的晶体将极其纯净,从而 得到高纯A.
2. 四氯化硅的氢还原法
氢气的纯化:铜氨溶液去氧,浓硫酸,硅胶和五氧化二 磷去水。 可以获得8－9个N的高纯度硅。 缺点是反应速度慢(一般设备条件下,数十小时的化学 反应只能获得几十克的硅)，耗氢量大。可用火花放电 促进反应的进行,但是生产率还是较低。
3. 三氯甲硅烷的氢还原法: (1)制三氯甲硅烷
5。四碘化硅的氢还原法
这个方法比四碘化硅的热分解法的优势: 1.反应温度可以稍低一些 2.设备要求要简单一些 3.更易于获得较大的Si棒,利于无坩埚区域的提纯 这两种方法都获得了纯度为8个 N的Si
6。硅烷热分解法
反应条件:400—500摄氏度 特点:1.热分解的温度低,Si的生产率比较大 2.硅烷的制造较困难,且硅烷必须保藏在液态空气 中(沸点为-120摄氏度),它一遇空气就会爆炸。
悬浮熔区法
熔融的Si与碳强烈作用,故用石英坩埚,当采用 高频率感应加热时候,石英坩埚插在被涡电流加热 的石墨容器里,熔态Si与石英发生缓慢的作用,生成 SiO和氧,这些氧要进入熔态的Si中,所以发现从石 英坩埚中生长出来的晶体通常都含有大量的氧.虽 然作了很大的努力来生产纯的石英坩埚,但是对Si 所要求的标准纯度,用石英坩埚是很难达到的,因为 总不可避免地有一些杂质进入到熔融的Si中,为了 避免这种情况发生,P.H.Keck和W.van Horn提出 了一种巧妙的晶体生长方法.
实际结果与理论值差不多.至于硅棒直径粗细 问题,起初被人认为也有一个极限值,不能太大,但 后来发现这个分析的根据是不对的.已有提纯直 径约3厘米的硅棒.
硅单晶的生长
直拉法生长硅单晶,就是把具有一定晶向 的单晶------籽晶,插入到硅的熔体中,待充分 熔融后,控制一定的过冷温度,以一定的速度 将籽晶提升,新的晶体就在籽晶的下部不断 生长出来.
太阳能电池阵
光电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进 行光电转换的 。
栅指形状（减少接触电阻，尽量少挡住阳光）
硅电池的发展
以材料区分，太阳电池有晶硅电池， 非晶硅 薄膜电池，铜钢硒（CIS）电池， 碲化镉（CdTe）电池，砷化稼电池等， 而以晶硅电池为主导。
人们首先使用高纯硅制造太阳电池（即单 晶硅太阳电池）。由于材料昂贵，这种太阳电池 成本过高，初期多用于空间技术作为特殊电源， 供人造卫星使用。
实验表明,对于Si,大多 数K小于1,在0.0001--0.1 之间。
有一根长为T的材料锭,原来杂质的浓度为C0,具 有均匀的截面S,所以杂质原子数为TSC0.熔化后, 使锭由左至右慢慢凝固。由于杂质原子总数不变, 所以有
化简并将K=Cs/Cl 代入,可以得到微分方程
分离变量,并利用边界条件Cs (0)=kCl (0)=kCo 可得公式:
浇铸法是把硅的熔液在坩埚中缓慢冷却固 化的方法.目前在日本,美国,西德提出了几种制造 方法,与单晶硅相比,它们的生产率比较高,转换效 率也达到了较高的目标(10—16%)
当原料中含有多种杂质,其中一些杂质的Ks>1,一些杂质的Ks<1, 则可以经多次区域熔炼后,去掉左右两端含杂质多的部分,仅取 中间纯度高的部分.
实际上采用多个有一定间隔的熔区同时移 动,可以节省时间。
和正常凝固公式的推导类似,并采用相同的三个假 设.经计算可得到: