近空间升华法氧气氛下CdTe源的性能
碲化镉薄膜技术
碲化镉薄膜技术一、前言碲化镉（CdTe）是一种广泛应用于太阳能电池领域的半导体材料，其优异的光电性能使得它成为了高效、低成本的太阳能电池材料之一。
而碲化镉薄膜技术则是制备高效太阳能电池的关键步骤之一。
二、碲化镉薄膜制备方法1. 化学气相沉积法化学气相沉积法（CVD）是制备碲化镉薄膜的主要方法之一。
该方法利用气相反应在基底表面上生长出具有良好结晶性和较高质量的碲化镉薄膜。
在CVD过程中，通常采用氢气和甲基铟作为反应气体，将其通过加热后喷洒到基底表面上，形成CdTe晶体生长。
2. 溅射法溅射法是另一种常用的制备碲化镉薄膜的方法。
该方法利用离子束轰击靶材，将靶材中的CdTe原子释放出来并沉积在基底表面上。
溅射法可以控制CdTe薄膜的成分和结构，从而得到高质量的CdTe薄膜。
3. 其他方法除了CVD和溅射法之外，还有其他一些制备碲化镉薄膜的方法，如热汽相沉积法、电化学沉积法等。
这些方法各有优缺点，可以根据实际需要选择合适的方法。
三、碲化镉薄膜制备过程中的关键参数1. 温度在制备碲化镉薄膜时，温度是一个非常重要的参数。
温度过高会导致CdTe晶体生长速率过快，而温度过低则会影响CdTe晶体生长质量。
因此，在选择制备方法时需要考虑到适当的反应温度范围。
2. 压力在CVD和溅射法中，压力是一个重要参数。
压力过高会导致反应气体浓度不均匀，从而影响CdTe晶体生长质量。
因此，在制备过程中需要控制好反应气体压力。
3. 反应气体浓度在CVD中，反应气体浓度对于CdTe晶体生长速率及其质量都有很大影响。
因此，在制备过程中需要精确控制反应气体浓度。
4. 基底表面处理在制备碲化镉薄膜时，基底表面的处理也是非常重要的。
基底表面的不平整和杂质会影响CdTe晶体生长质量。
因此，在制备前需要对基底进行适当的清洗和处理。
四、碲化镉薄膜在太阳能电池中的应用碲化镉薄膜是太阳能电池中最重要的组成部分之一。
由于其优异的光电性能，碲化镉薄膜可以转换太阳光能为电能，并且具有高效、低成本等优点。
半导体制造技术期末题库参考答案
（1） 、杂质分布形式：在表面浓度 Cs 一定的情况下，扩散时间越长，杂质 主要特点： 扩散的就越深，扩到硅内的杂质数量也就越多。
x 2 Dterfc 1 （2）、结深： j
CB A Dt Cs
x2
Cs 4 Dt C ( x, t ) | x ,t e （3）、杂质浓度梯度： x Dt
4、写出菲克第一定律和第二定律的表达式，并解释其含义。
费克第一定律 C 杂质浓度 D 扩散系数(单位为 cm2/s) J 材料净流量（单位时间内流过单位面积的原子个数） 解释：如果在一个有限的基体中杂质浓度 C(x, t)存在梯度分布，则杂质 将会产生扩散运动，杂质的扩散流密度 J 正比于杂质浓度梯度 C/ x，比 例系数 D 定义为杂质在基体中的扩散系数。 1、杂质的扩散方向是使杂质浓度梯度变小。如果扩散时间足够长，则杂质分布 逐渐变得均匀。 2、当浓度梯度变小时，扩散减缓。 3、D 依赖于扩散温度、杂质的类型以及杂质浓度等。 菲克第二定律
可得
代入第一定律方程则得到第二方程。即杂质在材料
中沿某一方向浓度随时间变化率是由于扩散所引起的。
5、以 P2O5 为例，多晶硅中杂质扩散的方式及分布情况。
由于 P2O5 的晶粒较大，因此主要形成 B 类分
6.分别写出恒定表面源扩散和有限表面源扩散的边界条件、初始条件、 扩散杂质的分布函数，简述这两种扩散的特点
如果假设扩散系数 D 为常数，这种假设在低杂质浓度情况下是正确的，则得
解释： 菲克第二定律即为一维扩散方程 沿扩散方向，从 x 到 x+Δx，面积为Δs 的一个小体积元内的杂质数量随时间的 变化情况。设在小体积元Δv=ΔxΔs 内的杂质分布是均匀的。体积元内的杂质 浓 度 为 C(x, t) ， 经 过 Δ t 时 间 ， 该 体 积 元 内 杂 质 变 化 量 为 ，杂质在 x 处的扩散流密度分别为 J(x,t)则 在 Δ t 时 间 内 通 过 x 处 和 x+ Δ x 处 的 杂 质 流 量 差 为 ，假设体积元内的杂质不产生也不消失，
ceo2 氧空位 光催化 -回复
ceo2 氧空位光催化-回复什么是氧空位光催化？氧空位光催化（Oxygen vacancy photocatalysis）是一种新兴的光催化技术，利用了氧空位在光催化反应中的作用。
氧空位是指晶体中的氧原子在晶格中存在缺陷的情况。
通过引入氧空位缺陷，可以改变晶体的物理和化学性质，从而提高光催化反应的效率和选择性。
氧空位光催化的原理是什么？在光催化反应中，光子被吸收并激发催化剂表面上的电子，使其跃迁到能量更高的状态。
在常规的光催化过程中，激发的电子通常会重新回到基态，这导致光催化反应的效率较低。
而在氧空位光催化中，氧空位能够在光催化过程中作为捕获器接收激发的电子，并将其稳定在晶体表面的氧空位上。
这一过程会延长电子的寿命，从而增强光催化反应的效果。
氧空位光催化的应用领域有哪些？氧空位光催化技术具有广泛的应用潜力。
它可以应用于可见光催化分解有机污染物、水分解制氢、二氧化碳还原制备可燃气体等多个领域。
此外，氧空位光催化还可以应用于光催化电池、光催化合成和光催化电解等领域。
这些应用潜力使得氧空位光催化成为环境保护和能源转换领域的热门研究方向。
如何制备具有高效氧空位光催化性能的材料？制备具有高效氧空位光催化性能的材料是氧空位光催化技术的关键。
有多种方法可以制备这类材料，其中一种常用的方法是通过缺陷工程来引入氧空位。
这可以通过控制材料合成的条件，例如调节反应温度、压力和反应介质的组成来实现。
此外，还可以采用离子注入、高能球磨等物理和化学方法来实现材料的氧空位控制。
这些制备方法的选择取决于具体的材料和所需的氧空位性能。
氧空位光催化的优势和挑战是什么？氧空位光催化技术具有许多优势。
首先，氧空位具有优异的电子传输性质，能够有效地提高光催化反应的效率。
其次，氧空位催化剂具有较高的稳定性，能够在长时间的光催化反应中保持高效性能。
此外，氧空位材料还具有较高的选择性，能够在光催化反应中实现特定产物的选择性合成。
然而，氧空位光催化技术也面临着一些挑战。
碲锌镉_碲化镉_概述及解释说明
碲锌镉碲化镉概述及解释说明1. 引言1.1 概述本文旨在对碲锌镉（CdZnTe）和碲化镉（CdTe）这两种材料进行综述和解释说明。
碲锌镉是一种重要的半导体材料，具有广泛的应用领域，尤其在电子器件制造、医学影像和核辐射检测领域中具有重要作用。
同时，本文也将详细讨论了碲化镉的定义、结构以及其在电子器件中的应用。
1.2 文章结构本文将按照以下顺序来展开对碲锌镉和碲化镉的概述和解释说明：第一部分是引言，介绍文章的主题、目的以及整体结构安排；第二部分将对碲锌镉进行全面而深入地概述，包括其定义、性质以及应用领域；第三部分将集中讨论碲化镉的解释说明，包括其定义、结构、制备方法和工艺，以及在电子器件中的应用；最后一部分是结论，对碲锌镉和碲化镉进行总结，并展望未来发展趋势，并提出相关研究建议或改进措施等内容。
1.3 目的本文旨在提供关于碲锌镉和碲化镉的全面且深入的解释说明，从而帮助读者更好地理解这两种材料的定义、性质、应用以及制备方法。
同时，通过对未来发展趋势的展望和研究建议的提出，鼓励进一步探索和利用碲锌镉和碲化镉在各个领域中的潜力。
2. 碲锌镉的概述2.1 碲锌镉的定义碲锌镉（CZT）是一种重要的半导体材料，由碲、锌和镉元素组成。
它具有独特的晶体结构和物理化学性质，使得它在电子器件领域展现出极高的应用价值。
2.2 碲锌镉的性质碲锌镉具有多种优异性能。
首先，它是一种直接带隙半导体材料，其能隙约为1.44 eV至2.25 eV之间，可以通过控制配比实现不同带隙能量。
其次，碲锌镉具有较高的载流子迁移率和较低的雪崩倍增因子，这使得它在高速电子传输和辐射探测等方面表现出色。
此外，碲锌镉还具有较高的工作温度范围（室温至数百摄氏度），对辐射环境具有良好的适应性，并且对光谱响应范围广泛。
2.3 碲锌镉的应用领域由于碲锌镉独特的性质，它在众多领域具有广泛的应用。
首先，碲锌镉被广泛应用于高能物理实验和核医学领域中的辐射探测器件制造。
【国家自然科学基金】_cdte薄膜_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140729
科研热词 静电自组装 透明高阻膜 近空间升华 荧光 纳米薄膜 xps sno2 cdte量子点 cdte电池 cdte cdo
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
2011年 科研热词 量子点 核壳 高折射率 近空间升华 载流子浓度 谷胱甘肽 薄膜太阳能电池 聚合物 羟基磷灰石 纳米晶 电子性质 深能级瞬态谱 水溶性 杂化膜修饰电极 杂化材料 微波 圆二色谱法 合成 功能性材料 dna cdte太阳电池 cdte多晶薄膜 cdte/cds量子点 cds 推荐指数 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2010年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
科研热词 透明导电薄膜 界面扩散 渐变带隙 深能级瞬态谱(dlts) 未掺杂sno2薄膜 太阳电池 复合速率 制备温度 光电转换效率 cdte薄膜 cdte太阳能电池 cdte太阳电池 cdte cdsxte1-x cds/ccdte太阳电池 cds
2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
科研热词 薄膜 碲化镉 太阳电池 高转化效率 镉排放 铜掺杂硫化镉 背接触 等离子体 碲化镉太阳能电池 化学浴沉积 刻蚀 全周期分析 光致发光 光伏 vse2薄膜 cdte薄膜太阳电池 cdte薄膜
碲化镉薄膜太阳能电池的研究现状及进展
碲化镉薄膜太阳能电池的研究现状及进展范文涛;朱刘【摘要】Cadmium telluride thin film solar cells has become a hot spot in the global photovoltaic research field. This paper gives a brief of the characteristics of CdTe thin film solar cells, introduces the CdTe at home and abroad research status and industrial progress in the field of thin film solar cells.%碲化镉薄膜太阳能电池已成为全球光伏领域研究热点之一.本文阐述了碲化镉薄膜太阳能电池的特性,介绍并探讨了国内外碲化镉薄膜太阳能电池领域的研究现状及产业化进展.【期刊名称】《材料研究与应用》【年(卷),期】2017(011)001【总页数】3页(P6-8)【关键词】碲化镉;太阳能电池;研究现状【作者】范文涛;朱刘【作者单位】广东先导稀材股份有限公司,先进材料研究院,广东清远 511517;广东先导稀材股份有限公司,先进材料研究院,广东清远 511517【正文语种】中文【中图分类】TK51二十一世纪世界各国加速发展各种可再生能源，希望可以解决日益严重的温室效应、能源枯竭和环境污染等全球性危机．太阳能产业是未来能源的一个主导产业，亦是国家和地方政府大力扶植的战略新兴产业，市场潜力巨大．目前，太阳能电池市场主要产品是硅系太阳能电池，占市场总额的80%以上[1]，但晶硅电池的高成本和生产过程的高污染等问题一直困扰着太阳能电池市场，随着薄膜太阳能电池技术的不断发展，未来薄膜太阳能电池将成为太阳能电池领域的主导技术，并被广泛应用．目前有市场前景的薄膜太阳能电池主要有三种，分别是非晶硅、碲化镉(CdTe)和铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池，而碲化镉薄膜太阳能电池是其中的佼佼者，与传统的单晶硅太阳能电池相比，其具有成本低，弱光性更好等优势．除了光伏发电之外，未来薄膜电池还可以应用于汽车、手机等设备上，其发展前景极为可观．CdTe薄膜太阳电池与其他化合物薄膜电池相比具有以下特点：(1)CdTe的禁带宽度(约1.45 eV)与太阳能光谱相匹配，高于硅材料100倍的吸收系数等材料特性，适合制备高效薄膜太阳电池，其理论转换转化率为28%[2]；(2)CdTe相比硅材料具有功率温度系数低和弱光效应好等特性，表明碲化镉太阳能电池更适于沙漠、高温等复杂的地理环境，以及在清晨、阴天等弱光环境下也能发电；(3)CdTe属于简单的二元化合物，易生成单相材料，已有多种技术可制备10%以上的CdTe小面积电池，其中CSS(近距离升华)[3]和VTD(气相输运沉积)[4]技术具有沉积速率高、原材料利用率高、生产成本低，以及所制备的膜质好、晶粒大等优点，应用最为广泛，可实现规模化生产．碲化镉薄膜太阳能电池结构简单，其生产时间与硅系太阳能相比大大缩短，只需几小时就可以完成由玻璃到成品的出货．目前组件成本可做到0.5美元/W左右，当组件效率上升，成本还有进一步下降的空间．太阳能电池的发展已经走进了第三代，以碲化镉为代表的化合物薄膜太阳能电池发展迅速．国际上碲化镉薄膜太阳电池的研究和制造十分活跃，在1963年，Cusano[5]研制出了以碲化镉为n型和以碲化亚铜为p型结构的电池，其光电转化效率为7%，这无疑是碲化镉薄膜电池的一个开端．在1982年，Tyan等人[6]用化学沉积方法在CdTe上蒸镀一层CdS，首次制备出异质结构p-CdTe/n-CdS薄膜太阳能电池，其转换效率超过10%，这是现在CdTe薄膜太阳能电池产业化的原型．在1993年，美国佛罗里达大学科研人员采用近空间升华法制备出 CdTe 薄膜太阳能电池，其转换效率为15.8%[7]．在2004年，我国学者吴选之[8]制备出碲化镉太阳能电池，其转换效率达到了16.5%．慢慢地碲化镉薄膜材料逐渐被认为是一种高效、廉价的太阳能电池材料，也开始由实验室研究阶段走向规模化工业生产．目前，美国的First Solar公司凭借这方面的技术已经奠定了全球薄膜光伏的龙头地位，该公司受益于研发费用的投入，碲化镉太阳能电池的转换效率逐年增长，在2016年初生产的碲化镉太阳能电池实验室转换效率已经达到22.1%，并还有进一步提升的空间．碲化镉光伏电池中由于存在镉元素，产品在使用过程中人们一直担忧其是否对人体有害，对此学者也进行了深入的研究．根据美国Brookhaven国家实验室(BNL)报告[9]，CdTe 薄膜组件中CdTe用量很小，1 MW的CdTe组件仅需约250 kg的CdTe．CdTe被密封在两块玻璃之间，常温下没有Cd的释放，即使在1100 ℃的高温下，99.96%的CdTe都被熔化的两块玻璃封住而没有泄露．比较其他几种太阳电池及其它能源，碲化镉薄膜太阳能电池的镉排放量仅为0.3 g/GWh，而多晶硅的为0.6 g/GWh、单晶硅的为0.7 g/GWh、煤炭的为3.7 g/GWh、石油的为44.3 g/GWh，在CdTe太阳电池组件制备和使用全寿命期内，总的镉释放量最低、最为安全．刘向鑫等人[10]结合中国实际国情，对碲化镉产业镉的排放问题进行了研究，结果发现碲化镉光伏发电形式的镉总排放率只有火力发电的1/13，表明CdTe不同于元素镉，其是稳定的化合物，能被安全使用，碲化镉光伏产品是环保友好的．在重视环保的美国和德国等发达国家，碲化镉太阳电池的研究和产业化技术一直得到很好地发展．碲化镉中的碲为稀有金属，碲化镉薄膜电池每年耗碲约120 t，业内部分人士担心Te资源不足给碲化镉薄膜太阳能电池未来的发展造成障碍[11]．目前全世界碲储量有40～50 kt，世界碲产量约400～600 t/a[12]，人们担心碲的产量满足不了碲化镉薄膜太阳能电池发展的需要．当碲化镉薄膜层厚度约为3 μm，组件转化率在10%的情况下，每1 GW的CdTe组件将要消耗100 t碲，但随着技术的发展，碲化镉薄膜厚度将更薄，组件转化率将进一步提高，接近其理论效率，每1 GW的CdTe组件消耗碲含量将大幅降低；当大规模组件效率达到15%，厚度减少到0.2 μm时，每1 GW的消耗碲含量只需4.4 t[13]．碲资源的消耗的问题不应该静态的去看待，毋庸置疑，随着科学技术的提升碲的消耗量将大大降低．同时，碲资源的回收利用将大大缓解资源不足的情况．目前，全球范围内具备能够量产碲化镉薄膜电池组件技术的企业有美国的第一太阳能公司、德国的Calyxo公司以及中国的龙焱能源等．美国第一太阳能公司First Solar是薄膜电池的龙头企业，成立于1998年，2002年生产出第一块光伏电池产品后就以惊人速度扩张，短短几年其产量翻翻，并在2006年底在美国纳斯达克上市，代号FSLR．从First Solar公司2015年的年报中可以看出[13]：该公司实验室制造的碲化镉组件效率首次超越多晶硅组件转换效率，达到创纪录的18.6%，其实验室电池转换效率已经达到21.5%，并在2016年刷新了其原有记录达到22.1%；其量产组件的转换效率也是逐渐增长，从2006年的9.5%到2011年的11.9%，再到2015年的15.6%；该公司2015年的光伏组件产量达到了2.5 GW，销售量达36亿美元，其碲化镉薄膜光伏组件产量约占全球碲化镉薄膜光伏组件总产量的95%以上．德国CalyxoGmbH公司成立于2005年，是一家生产碲化镉薄膜太阳能电池组件制造商和光伏发电系统供应商，在德国拥有25 MW和60 MW 两条碲化镉薄膜太阳能电池组件生产线，2012年Calyxo公司碲化镉薄膜太阳能电池组件的生产成本约为0.8美元/W，中期的目标是将生产成本降低到0.5美元/W，目前该公司碲化镉薄膜太阳能电池组件的转换效率达到13.4%，其实验室电池转换效率已达16.2%，并得到德国SGS测试机构的验证[14]．国内碲化镉薄膜太阳能研究及产业化起步较晚，目前处于初期阶段．2001年四川大学太阳能组研制出碲化镉太阳电池，其转换效率达11.6%，并建立了全部由中国生产设备构成的0.3 MW 中试生产线[15]．2012年龙焱能源建立了一条具有完全自主知识产权、全国产化、全自动化的30 MW碲化镉薄膜电池组件生产线，生产的组件平均效率达到了11.4%，并具有良好的稳定性；2014年龙焱能源制备的碲化镉组件产品转换效率达到13%，并得到中国计量科学研究院检测认证，其组件产品系列已获得美国、欧洲、澳大利亚等全球各地知名认证机构的产品认证[16]．2015年美国第一太阳能碲化镉光伏产品产量产量达到2.5 GW，而国内碲化镉产品占光伏市场的容量很少，因此碲化镉薄膜太阳能电池的市场成长空间很大，有着非常好的市场前景．碲化镉薄膜太阳能电池具有光电转换效率高、功率温度系数低、弱光效应好、易制备、生产成本低等优势，已经在光伏市场上占有一席之地．目前，研究人员和生产厂商研究的焦点仍是降低生产成本和提高光电转换效率，产业化的升级将进一步提高碲化镉薄膜太阳能电池的竞争力．国内的碲化镉薄膜太阳能电池的产业化仍存在很大的发展空间和市场前景．【相关文献】[1] 朱卫东,张阳. 中国薄膜太阳电池技术发展现状与趋势[J]. 中国基础科学，2013，15(2)：7-10．[2] KAZMERSKI L L．Solar photovoltaics R&D at the tipping point：A 2005 technology overview[J]．Journal of Electron Spectroscopy & Related Phenomena，2006，150 (2-3)：105-135．[3] WU X，DHERE R G，ALBIN D S，et al．High-efficiency CTO/ZTO/CdS/CdTe polycrystalline thin-film solar cells[C]．Colorado：NCPV Program Review Meeting，2001：47-48．[4] BONNET A，NIEMEGEERS D. A model for the effects of the CdC12 treatment on theperformance of CdTe/CdS solar cells[C]．Barcelona：Spain，1997：2079-2082．[5] CUSANO D A. CdTe solar cells and photovoltaic hetero junctions in II-VI compounds [J]. Solid-State Electronics，1963，6(3)：217-218.[6] TYAN Y S，PEREZALBUERNE E A. Efficient thin-film CdS/CdTe solar cells[C]．New York：Electrical and Electronics Engineers， 1982：794-800．[7] FEREKIDES C，BRITT J，MA Y，et al. High efficiency CdTe solar cells by close spaced sublimation[C]．Piscataway：IEEE，1993：389-393．[8] WU Xuanzhi．High-efficiency polycrystalline CdTe thin-film solar cells[J]．Solar Energy，2004，77(6)：803-814.[9] FTHENAKIS V M. Life cycle impact analysis of cadmium in CdTe PV production[J]. Renewable & Sustainable Energy Reviews，2004，8(4)：303-334.[10] 刘向鑫，杨兴文. 中国国情环境下 CdTe 光伏的全周期镉排放分析[J]. 科学通报，2013，58：1833-1844.[11] 陈少纯，顾珩，高远，等．稀散金属产业的观察与思考[J].材料研究与应用，2009，3(4)：216-222.[12] 王晓民，李刚．世界碲、镉及碲化镉经济现状和前景[J]. 世界有色金属，2010(9)：28-31.[13] ZWEIBEL K．Engineering the impact of tellurium supply on cadmium telluride photovoltaics[J]．Science，2010，328：699-701.[14] BAUER M，FRENCK J，FRITSCHE J，et al. Calyxo's advanced CdTe module designed for hot climates[C]. Piscataway：IEEE，2013：1935-1937．[15] 吴选之．碲化镉薄膜太阳电池的产业化[J]．太阳能，2012(19)：9-14．[16] 冯良桓，蔡伟，郑家贵，等．碲化锌复合背接触层对碲化镉太阳电池性能的影响[J]．太阳能学报，2001， 22(4)：401-408．。
太阳能电池的分类
太阳能电池的分类太阳能电池发展划分为三代。
第一代是以单晶硅、多晶硅为代表的硅晶太阳能电池。
以晶硅为材料的第一代太阳能电池技术已经发展成熟且应用最为广泛。
但由于单晶硅太阳能电池对原料要求过高以及多晶硅太阳a能电池复杂的生产工艺等缺点，促使人们开始研发第二代薄膜太阳能电池，其中以碲化镉(CdTe)、砷化镓(GaAs)及铜铟镓硒化合物(CIGS)为代表的太阳能电池开始成为研究热点。
与晶硅电池相比，薄膜太阳能电池所需材料较少且容易大面积生产，故在降低成本方面显现优势，其效率也在逐步提高。
第三代则是基于高效、绿色环保和先进纳米技术的新型太阳能电池，如染料敏化太阳能电池(DSSCs)、钙钛矿太阳能电池(PSCs)和量子点太阳能电池(QDSCs)等。
目前，各类太阳能电池都取得较大的发展，形成了以晶硅太阳能电池为基础，薄膜太阳能电池为发展对象及以DSSCs、PSCs和QDSCs为前沿的太阳能电池发展格局。
1.第一类太阳能电池1.1单晶硅太阳能电池单晶硅是所有晶硅太阳能电池中制造工艺及技术最成熟和稳定性最高的一类太阳能电池。
理论上，光伏响应材料的最佳禁带宽度在1.4 eV左右，而单晶硅的禁带宽度为1.12 eV，是已知自然界中存在的和最佳禁带宽度最为接近的单质材料。
单晶硅太阳能电池主要通过硅片的清洗和制绒、扩散制结、边缘刻蚀、去磷硅玻璃、制备减反射膜、制作电极、烧结等工艺制备而成。
经过多年的发展，单晶硅太阳能电池的制造工艺和效率都有了很大的改进和提升。
单晶硅太阳能电池以其高效率和稳定性，在光伏行业占有统治地位，而且还会维持很长一段时间。
但是由于硅电池所需硅材料的纯度需达到99.9999%，造成单晶硅的价格居高不下，另外，复杂的制造工艺也导致其难以大范围推广使用。
因此在后续的单晶硅太阳能电池发展历程中，主要的方向应该是简化其生产过程和所需硅材料的提纯工艺以期降低单晶硅太阳能电池的生产成本，加快其普及化进程。
1.2多晶硅太阳能电池相比单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池对原材料的纯度要求较低，原料来源也较广泛，因此成本要比单晶硅太阳能电池低很多。
半导体制造技术题库答案
1.分别简述RVD和GILD的原理，它们的优缺点及应用方向。
快速气相掺杂(RVD, Rapid Vapor-phase Doping) 利用快速热处理过程(RTP)将处在掺杂剂气氛中的硅片快速均匀地加热至所需要的温度，同时掺杂剂发生反应产生杂质原子，杂质原子直接从气态转变为被硅表面吸附的固态，然后进行固相扩散，完成掺杂目的。
同普通扩散炉中的掺杂不同，快速气相掺杂在硅片表面上并未形成含有杂质的玻璃层；同离子注入相比(特别是在浅结的应用上)，RVD技术的潜在优势是：它并不受注入所带来的一些效应的影响；对于选择扩散来说，采用快速气相掺杂工艺仍需要掩膜。
另外，快速气相掺杂仍然要在较高的温度下完成。
杂质分布是非理想的指数形式，类似固态扩散，其峰值处于表面处。
气体浸没激光掺杂(GILD: Gas Immersion Laser Doping) 用准分子激光器(308nm) 产生高能量密度(0.5—2.0J/cm2)的短脉冲(20-100ns)激光，照射处于气态源中的硅表面；硅表面因吸收能量而变为液体层；同时气态掺杂源由于热解或光解作用产生杂质原子；通过液相扩散，杂质原子进入这个很薄的液体层，溶解在液体层中的杂质扩散速度比在固体中高八个数量级以上，因而杂质快速并均匀地扩散到整个熔化层中。
当激光照射停止后，已经掺有杂质的液体层通过固相外延转变为固态结晶体。
由液体变为固态结晶体的速度非常快。
在结晶的同时，杂质也进入激活的晶格位置，不需要近一步退火过程，而且掺杂只发生在表面的一薄层内。
由于硅表面受高能激光照射的时间很短，而且能量又几乎都被表面吸收，硅体内仍处于低温状态，不会发生扩散现象，体内的杂质分布没有受到任何扰动。
硅表面溶化层的深度由激光束的能量和脉冲时间所决定。
因此，可根据需要控制激光能量密度和脉冲时间达到控制掺杂深度的目的。
2.集成电路制造中有哪几种常见的扩散工艺？各有什么优缺点？扩散工艺分类：按原始杂质源在室温下的相态分类，可分为固态源扩散，液态源扩散和气态源扩散。
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第２９卷第１期 ２００８年１月
半导体学报
ＪｏＵＲＮＡＬ ＯＦ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲＳ Ｖｏ１．２９ Ｎｏ．１
Ｊａｎ．，２００８
近空间升华法氧气氛下ＣｄＴｅ源的性能＊ 曾广根 黎 兵 郑家贵 李愿杰 张静全 李 卫 雷 智 武莉莉 蔡亚平 冯良桓 （四川大学材料科学与工程学院，成都６１００６４） 摘要：在用近空间升华法制备ＣｄＴｅ多晶薄膜时，由于ＣｄＴｅ源在有ｏ２的环境下多次使用，造成了源表面氧化，进而失效， 严重影响所沉积的ＣｄＴｅ多晶薄膜性能．文中研究了多次使用后ＣｄＴｅ源结构形貌、成分等性能．结果表明：多次使用后的 ＣｄＴｅ源表面有变黄的趋势，源表面有ＣｄＯ粉末的存在，经Ｈｚ在一定条件的高温还原，可以去除表面的氧化物，为源的重 复使用奠定基础．
关键词：近空间升华；ＣｄＴｅ；ＣｄＯ ＰＡＣＣ：６８５５；７２８０Ｅ；７３６０Ｆ 中图分类号：ＴＭ９１４．４ ２ 文献标识码：Ａ 文章编号：０２５３—４１７７（２００８）０１—０１３３・０３
１ 引言 多年的研究表明ＣｄＴｅ多晶薄膜是一种高效、廉 价、稳定的光伏器件材料，目前利用近空间升华法制备 的小面积ＣｄＴｅ电池的效率已经达到１６％，大面积组件 已经达到１０．１％．许多国家ＣｄＴｅ薄膜太阳电池已经由 实验阶段走向规模工业化生产［１］．在制备ＣｄＴｅ多晶薄 膜时，通常是用近空间升华法将粉末ＣｄＴｅ原料沉积在 石墨或石英玻璃上作为源，然后将源沉积在ＣｄＳ衬底 上面．因此源质量的好坏是制备高质量ＣｄＴｅ薄膜的关 键．为了降低成本，源需要多次重复使用．实验证明：要 获得高质量的ＣｄＴｅ多晶薄膜，必须在沉积过程中适量 加入ｏｚ Ｌ２叫］，因此研究源在ｏ。气氛下多次使用后结构 性能的变化，以及对所制备的ＣｄＴｅ薄膜性能的影响具 有重要的理论意义和应用价值，目前尚未见报道．本文 研究了ＣｄＴｅ源在ｏ２气氛下多次使用后结构与性能的 变化，提出了高温Ｈ。还原的方法． ２ 实验 ２．１ ＣｄＴｅ源的制备 利用近空间升华法在Ｈ。气氛下制备ＣｄＴｅ源，其 沉积装置见图１．沉积过程分为源的升华、输运、沉积成 核和膜的形成．源和衬底的距离为２～５ｒａｍ，沉积室充 入Ｈ２，工作气压为１～１００Ｐａ．使用纯度为５Ｎ的ＣｄＴｅ 块作母源，源的温度为５７０￣６５０℃，衬底温度为４７０～ ５２０℃．由于ＣｄＴｅ在高于４５０℃时升华分解成Ｃｄ和 Ｔｅｚ，当它们沉积在较低温度的衬底上时又会合成为 ＣｄＴｅ，形成实验所用的ＣｄＴｅ源． 母源表面的反应方程式为： ２ＣｄＴｅ（ｓ）－￣２Ｃｄ（ｇ）＋Ｔｅｚ（ｇ） 衬底表面的反应方程式为： ２Ｃｄ（ｇ）＋Ｔｅｚ（ｇ）－－￣２ＣｄＴｅ（ｓ） 同样，利用ＣＳＳ法沉积ＣｄＴｅ多晶薄膜，其机理与 制备ＣｄＴｅ源一样，不同之处在于所用的工作气体是Ａｒ ＋ｏ，［ｚＩ．
２．２测试 用三星数码相机对源的整个形貌颜色状况进行了 表征；用丹东射线仪器集团公司生产的Ｙ一４Ｑ进行Ｘ射 线衍射（ＸＲＤ）测试，使用铜靶Ｋ 线，扫描范围为１０。～ ９０。，扫描速度为０．０３。／ｓ；使用日本精工ＳＰＡ４００原子力 显微镜观察氧化程度不同的ＣｄＴｅ源制备的ＣｄＴｅ多晶 薄膜的表面形貌．
３结果与讨论
３．１源表面形貌分析 由于源经多次使用，表面形貌尤其是色泽会发生变
图１ ＣＳＳ法装置示意图 Ｆｉｇ．１ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｏｆ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｏｆ ｃｌｏｓｅ－ｓｐａｃｅｄ ｓｕｂｌｉｍａｔｉｏｎ ｄｅｐｏ・ ｓｉｔｉｏｎ
＊国家高技术研究发展计划（批准号：２００１ＡＡ５１３０１０），国家自然科学基金（批准号：６０５０６００４），博士点基金（批准号：２００５０６１００２４），四川省应用基础研 究（批准号：２００６Ｊ１３—０８３）资助项目 ｛通信作者．Ｅｍａｉｌ：ｌｉｂｉｎｇ７０（￣１２６．ｃｏｍ ２００７－０６－１３收到，２００７・０８－３０定稿 ＠２００８中国电子学会
维普资讯 http://www.cqvip.com １３４ 半导体学报 第２９卷 ■■■ 图２不同氧化程度ＣｄＴｅ源表面颜色图 Ｆｉｇ．２ Ｓｕｒｆａｃｅ ｃｏｌｏｒ ｏｆ ｔｈｅ ＣｄＴｅ ｓｏｕｒｃｅｓ
化．图２为各样品的表面色泽图，它们的制备条件如表１ 所示．从图２可以看出，新制备的ＣｄＴｅ源表面有金属 光泽，致密而均匀，非常适合沉积ＣｄＴｅ多晶薄膜．但是 随着在有ｏ。的氛围下使用次数的增加，源表面色泽开 始发生变化，使用１０次后源样品２表面部分区域开始 泛黄，但其他区域仍然具有金属光泽．当使用次数更多 时，如样品３表面已经出现深褐色的区域，且整个源表 面已无金属光泽，源表面颗粒较大．在Ｈ。氛围下对多次 使用后的源进行高温还原反应，如样品４，表面有一层 黑色粉末存在，并且很容易从基底的ＣｄＴｅ源去除．去 除掉黑色粉末的样品５表面恢复金属光泽，且致密．出 现这种情况，原因是ＣｄＴｅ源表面已经被氧化，而经Ｈ２ 高温还原，被氧化的表面又被还原成ＣｄＴｅ所致．
表１样品制备条件 Ｔａｂｌｅ １ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅｓ
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图３样品的ＸＲＤ图 Ｆｉｇ．３ ＸＲＤ ｐｒ６ｆｉｌｅｓ ｆｏｒ ｓａｍｐｌｅｓ
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图４ １，３，５号样品的ＸＲＤ图 Ｆｉｇ．４ ＸＲＤ ｐｒｏｆｉｌｅｓ ｏｆ ｓａｍｐｌｅｓ １，３，５
３．２ ＸＲＤ分析 我们测试了１，２，３，５ 号样品的ＸＲＤ图谱，以便从 结构上对其进行研究． 如图３所示，所有样品的ｘＲＤ图谱都显示了具有 高度择优取向的特点，其中２０＝２３．８。，３９．３。，４６．５。， ５６．８。，６２．４。，７１．２。，７６．３ ，８４．５ ，８９．２。分别对应ＣｄＴｅ 多晶的（ＩＩＩ），（２２０），（３１１），（４００），（３３１），（４２２）， （５１１），（４４０），（５３１）晶面的衍射峰．值得关注的是，样品 ２，３在２０＝３３．１。，３８．３。，５５．３。都出现了次级衍射峰，它 们与ＣｄＴｅ粉末样品的衍射峰位置无法对应．我们将样 品３的ｘＲＤ图谱与样品１，５做了对比，如图４所示．图 ４（ａ）为３０ ＜２ ＜６０。区域的局部放大图，经过与标准卡 片对照，发现这三个位置分别对应于ＣｄＯ的三强峰位 置（图４中编号为６的曲线为ＣｄＯ的标准三强峰ｘＲＤ 图），即２０＝３３．１。，３８．３ ，５５．３。对应ＣｄＯ的（ＩＩＩ）， （２００），（２２０）晶面．由此可见，样品１和样品５为纯 ＣｄＴｅ，而样品２，３为已被氧化的ＣｄＴｅ与ＣｄＯ的混合 物，并且随着使用次数的增加，ＣｄＯ的衍射峰有增强
图５样品２（ａ）和样品３（ｂ）沉积的ＣｄＴｅ多晶薄膜的ＡＦＭ图 Ｆｉｇ．５ ＡＦＭ ｐｈｏｔｏｓ ｏｆ ＣｄＴｅ ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ｏｎ ｓａｍｐｌｅ ２（ａ）ａｎｄ ｓａｍｐｌｅ ３（ｂ） 、
Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ ０ ５ ４ ３ ２ １ ． ． 扫【ｓＩＩ 备一 臣．）（ 维普资讯 http://www.cqvip.com 第１期 曾广根等： 近空间升华法氧气氛下ＣｄＴｅ源的性能 １３５ 的趋势．出现这种情况是因为在近空间升华法中，为了 得到均匀化学组分的ＣｄＴｅ，Ｃｄ和Ｔｅ 不能直接升华到 衬底上，需要和保护气体的分子碰撞后再沉积到衬底 上，沉积时通常用Ｈｅ，Ａｒ等惰性气体，它们不与ＣｄＴｅ， Ｃｄ，Ｔｅｚ反应．但是由于在ＣｄＳ衬底上制备ＣｄＴｅ多晶 薄膜时需引入ｏ 气，而ｏ。的氧化性比Ｔｅｚ强，因此，在 这一过程中还存在以下几个反应： ＣｄＴｅ（ｓ）＋Ｏ２（ｇ）－－￣ＣｄＯ（ｓ）＋Ｔｅｚ（ｇ） ＣｄＯ（ｓ）－－￣Ｃｄ（ｇ）＋Ｏ２（ｇ） ２Ｃｄ（ｇ）＋Ｔｅ２（ｇ）－－￣２ＣｄＴｅ（ｓ） 由此可见，有相当一部分源表面的ＣｄＴｅ在沉积过 程中被腔室内的ｏ 氧化，但是经过Ｈ 在高温（５７０～ ６５０℃）还原后，经历下面反应： Ｃｄ０（ｓ）＋Ｈ２（ｇ）－－￣Ｃｄ（ｇ）＋Ｈ２ｏ（ｇ） 能有效去除表面的ＣｄＯ，从而达到洁净源的目的． 图中样品５未见其他杂峰，就是最好的证明。。 ￣７］． ３．３ ＡＦＭ图 图５是利用近空间升华法在同样条件下样品２，３ 作为源沉积的ＣｄＴｅ多晶薄膜表面ＡＦＭ图．由图可以 看出，随着源使用次数的增加（即氧化程度的增加），所 沉积的样品表面愈发不均匀，尤其样品３源所制备的样 品，已出现细微的砂眼，这将形成漏电通道，对后期薄膜 太阳电池的性能产生不利的影响．由此可见，随着样品 使用次数的增加，为保证所制备的薄膜均匀致密，有必 要对源进行高温还原处理＿６］． ４ 结论 利用近空间升华法制备ＣｄＴｅ多晶薄膜时，由于工 作气氛中含有ｏｚ，经过多次高温使用，ＣｄＴｅ源表面不 可避免的被氧化，并且随着使用次数的增加，源表面被 氧化的程度有加剧的趋势，这不利于沉积高质量的 ＣｄＴｅ多晶薄膜．经过高温Ｈ 氛围的还原反应，可以有 效去除源表面的ＣｄＯ粉末，从而保证了源可以重复使 用，并制备出高质量的ＣｄＴｅ多晶薄膜．
致谢样品的ＸＲＤ测试分析是在朱居木教授、晋勇高 级工程师的热心支持下完成的；ＡＦＭ测试是由四川大 学分析测试中心田云飞老师完成的，对他们的友好帮助 表示诚挚的感谢．
参考文献 ［１］
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Ｗｕ ｘ，Ｄｈｅｒｅ Ｒ Ｇ，Ａｌｂｉｎ Ｄ Ｓ，ｅｔ ａ１．Ｈｉｇｈ．ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ＣＴｏ／ＺＴｏ／ ＣｄＳ／ＣｄＴｅ ｐ０ｌｙｃｒｙｓｔａｌｈｎｅ ｔｈｉｎ—ｆｉｌｍ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌｓ．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＮＣＰＶ Ｐｒｏｇｒａｍ Ｒｅｖｉｅｗ Ｍｅｅｔｉｎｇ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，２００１：４７ Ｆｅｎｇ Ｌｉａｎｇｈｕａｎ，Ｚｈａｎｇ Ｊｉｎｇｑｕａｎ，Ｃａｉ Ｗｅｉ，ｅｔ ａ１．Ｐｒｏｐｅｒｉｅｓ ｏｆ ＣｄＴｅ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ ａｎｄ ＣｄＴｅ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌｓ ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ｉｎ ａｒｇｏｎ ａｎｄ ｏｘｙ． ｇｅｎ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ．Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ，２００５，２６（４）： ７１６（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）［冯良桓，张静全，蔡伟，等．氩氧气氛下沉积的 ＣｄＴｅ薄膜及太阳电池的性质．半导体学报，２００５，２６（４） ７１６３ Ｗｕ Ｌｉｌｉ，Ｆｅｎｇ Ｌｉａｎｇｈｕａｎ，Ｃａｉ Ｗｅｉ，ｅｔ ａ１．Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｈｏ－ ｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｏｎ ＣＳＳ ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ＣｄＴｅ ｆｉｌｍｓ．Ｃｈｉ． ｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ，２００３，２４（８）：８２７（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）［武 莉莉，冯良桓，蔡伟，等．近空间升华沉积ＣｄＴｅ薄膜的微结构和ＰＬ 谱．半导体学报，２００３，２４（８）：８２７］ Ｒｏｇｅ Ｄ Ｈ，Ｌｅｖｉ Ｄ Ｈ，Ｍａｔｓｏｎ Ｒ Ｊ，ｅｔ ａ１．Ｔｈｅ ｒｏｌｅ ｏｆ ｏｘｙｇｅｎ ｉｎ ＣｄＳ／ＣｄＴｅ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌｓ ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ｂｙ ｃｌｏｓｅ．ｓｐａｃｅｄ ｓｕｂｌｉｍａｔｉｏｎ．２５ｔｈ ｌＥＥＥ ＰＶＳＣ，１９９６：７７７ Ｒｏｓｅ Ｄ Ｈ．Ｈａｓｏｏｎ Ｆ Ｓ，Ｄｈｅｒｅ Ｒ Ｇ，ｅｔ ａ１．Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｉｅｓ ｆｏｒ ＣｄＳ／ＣｄＴｅ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌｓ．Ｐｒｏｇｒ Ｐｈｏｔｏｖ Ｒｅｓ Ａｐｐｌ，１９９９，７（５）：３３１ Ｂｒｉｔｔ Ｊ，Ｆｅｒｅｋｉｄｅｅｓ Ｃ．Ｒｅｃｅｎｔ ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ ＣｄＴｅ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌｓ ｂｙ ｃｌｏｓｅ． ｓｐａｃｅｄ．ｓｕｂｌｉｍａｔｉｏｎ（ＣＳＳ）．Ｐｒｏｃ １１ｔｈ Ｅｕｒｏｐｅａｎ ＰＶＳＥＣ，１９９２：２７６ Ｉｋｅｇａｍｉ Ｓ，Ｎａｋａｎｏ Ａ．Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｏｘｙｇｅｎ ｏｎ ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｓｃｒｅｅｎ．ｐｒｉｎｔｅｄ ＣｄＳ／ＣｄＴｅ ｓｏｌａｒ ｅｅｌｌ ａｎｄ ｍｏｄｕｌｅ．Ｉｎｔ Ｊ Ｓｏｌａｒ Ｅｎ． ｅｒｇｙ，１９９２，１２：５３