【2017年整理】电池系列之方块电阻

电池系列之方块电阻 摘要:本篇是丫丫自“半导体基础知识”篇之后，再次回归基础知识的学习 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 。蒸发铝膜、导电漆膜、印制电路板铝箔膜等薄膜状导电材料，衡量它们厚度的最好方法就是测试它们的方阻。本篇学习记录主要涉及方阻的概念、意义、测量方法等。 一、基本概念 方阻就是方块电阻，又称面电阻，指一个正方形的薄膜导电材料边到边“之”间的电阻，如图一所示，即B边到C边的电阻值。方块电阻有一个特性，即任意大小的正方形边到边的电阻都是一样的，不管边长是1米还是0.1米，它们的方阻都是一样，这样方阻仅与导电膜的厚度等因素有关。 方块电阻的计算公式:Rs=ρ/t (其中ρ为块材的电阻率,t为块材厚度) 二、利用方阻监控扩散 方块电阻是一个二级概念，真正的核心是扩散深度。一般扩散深度会影响电性能参数，因为扩散深度无法测量，所以只能通过测电阻来大概反映扩散深度和扩散浓度。 他是一个深度和浓度，以及体材料多重作用的结果，至于其和电性能参数各值之间的线性关系，目前没有什么特定方程式，都是通过经验来控制在一定的方位，做到30-50的都有。方阻一般只是在扩散后进行监控，监控方阻就是为了监控扩散的稳定性。测试方阻跟最后的烧 结工序的影响也是很重要的，因为结的深度也会影响你最后烧结的深度，否则有可能出现Rs的异常。所以方阻也是烧结条件的重要指标。 一般结深则电阻小，掺杂浓度高。 电阻小了，掺杂量就高了，表面死层就会多，这样会牺牲很多电流;电阻大了，电流的收集就会比较困难;方阻要做高，是需要其他相关条件保障的，假如其他条件不满足，效率反而会降低。一般扩散温度越高，时间越长，流量越大，方阻就越小，结就越深。 除了扩散之外，生产中的其它工序对方阻也会产生影响。一般如果是稳定生产，方阻也是稳定的。后道生产中，假如出现大量问题片，看症状跟方阻有可能相关的，就可以去反查工序中是否出现了问题，即使电池也是可以测试的。但是这个只能相对参考，一般公司都会规定方阻多少到多少之间的片子可以进入 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 ，另外的就要返工，但是因为是抽检，谁又能保障进入流程的都是好的呢，甚至员工有可能会偷懒，好的片子坏的片子都流入流程。 三、方阻的测量 1、 铜棒测方阻 可不可以用万用表电阻档直接测试图一所示的材料呢,不可以的，因万用表的表笔只能测试点到点之间的电阻，而这个点到点之间的电阻不表示任何意义。如要测试方阻，首先我们需要在A边和B边各压上一个电阻比导电膜电阻小得多的圆铜棒，而且这个圆铜棒光洁度要高，以便和导电膜接触良好。 这样我们就可以通过用万用表测试两铜棒之间的电阻来测出导电薄膜材料的方阻。如果方阻值比较小，如在几个欧姆以下，因为存在接触电阻以及万用表本身性能等因素，用万用表测试就会存在读数不稳和测不准的情况。这时就需要用专门的用四端测试的低电阻测试仪器，如毫欧计、微欧仪等。测试方法如下:用四根光洁的圆铜棒压在导电薄膜上，如图二所示。 四根铜棒用A、B、C、D表示，它们上面焊有导线接到毫欧计上，我们使BC之间的距离L等于导电薄膜的宽度W，至于AB、CD之间的距离没有要求，一般在10--20mm就可以了，接通毫欧计以后，毫欧计显示的阻值就是材料的方阻值。 这种测试方法的优点是: (1)用这种方法毫欧计可以测试到几百毫欧，几十毫欧，甚至更小的方阻值。 (2)由于采用四端测试，铜棒和导电膜之间的接触电阻，铜棒到仪器的引线电阻，即使比被测电阻大也不会影响测试精度。 (3)测试精度高。由于毫欧计等仪器的精度很高，方阻的测试精度主要由膜宽W和导电棒BC之间的距离L的机械精度决定，由于尺寸比较大，这个机械精度可以做得比较高。在实际操作时，为了提高测试精度和为了测试长条状材料，W和L不一定相等，可以使L比W大很多，此时方阻Rs=Rx*W/L,Rx为毫欧计读数。 2、四探针法测方阻 铜棒测方阻的方法虽然精度比较高，但比较麻烦，尤其在导电薄膜材料比较大，形状不整齐时，很难测试，这时就需要用专用的四探针探头来测试材料的方阻，如图三所示。 探头由四根探针阻成，要求四根探针头部的距离相等。四根探针由四根引联接到方阻测试仪上，当探头压在导电薄膜材料上面时，方阻计就能立即显示出材料的方阻值，具体原理是外端的两根探针产生电流场，内端上两根探针测试电流场在这两个探点上形成的电势。因为方阻越大，产生的电势也越大，因此就可以测出材料的方阻值。需要提出的是虽然都是四端测试，但原理上与图二所示用铜棒测方阻的方法不同。因电流场中仅少部分电流在BC点上产生电压(电势)。所示灵敏度要低得多，比值为1:4.53。 影响探头法测试方阻精度的因素: (1)要求探头边缘到材料边缘的距离大大于探针间距，一般要求10倍以上。 (2)要求探针头之间的距离相等，否则就要产生等比例测试误差。 (3)理论上讲探针头与导电薄膜接触的点越小越好。但实际应用时，因针状电极容易破坏被测试的导电薄膜材料，所以一般采用圆形探针头。 3、实际测量中需要注意的问题 (1)如果被测导电薄膜材料表面上不干净，存在油污或材料暴露在空气中时间过长，形成氧化层，会影响测试稳定性和测试精度。在测试中需要引起注意。 (2)如探头的探针存在油污等也会引起测试不稳，此时可以把探头在干净的白纸上滑动几下擦一擦可以了。 (3)如果材料是蒸发铝膜等，蒸发的厚度又太薄的话，形成的铝膜不能均匀的连成一片，而是形成点状分布，此时方块电阻值会大大增加，与通过称重法计算的厚度和方阻值不一样，因此，此时就要考虑到加入修正系数。 (4)上面介绍的测量方法适用于批量测试，假如是做研究，还需要遮光，最好 美乐博的无接触扫描型测试，可精确反应面内各区域的方阻情况。 用施 电池系列之电池入门篇 丫丫语录: 单晶硅电池片的生产流程主要也就是清洗制绒——扩散——刻蚀——去PSG——PECVD——印刷烧结——测试分选，刚开始记起来我也很没有概念，去了几次车间，就比较牢固的印在脑子里了。所以建议有条件的朋友能进车间看看，有个直观印象，我想会更好些。 摘要:初识光伏篇中丫丫带领我们学习了太阳能行业的相关背景知识和晶体硅太阳能电池的工作原理，本篇我们将继续跟随丫丫的脚步，探秘晶体硅太阳能电池的实际生产过程。 一、基本概念 1、制绒 制绒，是指处理硅片的一种工艺方法，利用硅的各向异性腐蚀特性，使用腐蚀液在硅片表面刻出类似于金字塔或者是蜂窝状的结构。制绒按硅原料的不同可分为单晶制绒与多晶制绒，按腐蚀液的酸碱性可分为酸制绒与碱制绒。 2、掺杂 掺杂就是使杂质进入晶片内部，并在晶片中的某区域以一定浓度分布，从而改变器件的电学性能，掺入的杂质可以是IIIA族和VA族的元素。利用掺杂技术，可以制作PN结、欧姆接触区以及电阻等各种器件。常用的掺杂技术有扩散和离子注入两种。 3、PN结 采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体(通常是硅或锗)基片上，在它们的交界面就形成空间电荷区，又称PN结。PN结具有单向导电性。 4、等离子体刻蚀 等离子体刻蚀(也称干法刻蚀)是集成电路制造中的关键工艺之一，其目的是完整地将掩膜图形复制到硅片表面，其范围涵盖前端CMOS栅级(Gate)大小的控制，以及后端金属铝的刻蚀及Via和Trench的刻蚀。刻蚀的工艺水平直接影响最终产品质量及生产技术的先进性。 5、PSG PSG(Phospho Silicate Glass)是磷硅玻璃的意思，在太阳能电池片的扩散工艺后，硅片表面会形成一层PSG，必须去除。 二、晶体硅太阳能电池片的生产工艺与设备 生产电池片的工艺比较复杂，一般要经过硅片检测、表面制绒、扩散制结、去磷硅玻璃、等离子刻蚀、镀减反射膜、丝网印刷、快速烧结和检测分装等主要步骤。 电池片生产工艺流程 下面依序介绍晶硅太阳能电池片生产的各项工艺与设备。 1、硅片检测 硅片是太阳能电池片的载体，硅片质量的好坏直接决定了太阳能电池片转换效率的高低，因此需要对来料硅片进行检测。该工序主要用来对硅片的一些技术参数进行在线测量，这些参数主要包括硅片表面不平整度、少子寿命、电阻率、P/N型和微裂纹等。 目前通用的硅片检测设备分自动上下料、硅片传输、系统整合部分和四个检测模块。其中，光伏硅片检测仪对硅片表面不平整度进行检测，同时检测硅片的尺寸 和对角线等外观参数;微裂纹检测模块用来检测硅片的内部微裂纹;另外还有两个检测模组，其中一个在线测试模组主要测试硅片体电阻率和硅片类型，另一个模块用于检测硅片的少子寿命。在进行少子寿命和电阻率检测之前，需要先对硅片的对角线、微裂纹进行检测，并自动剔除破损硅片。硅片检测设备能够自动装片和卸片，并且能够将不合格品放到固定位置，从而提高检测精度和效率。 2、表面制绒 单晶硅绒面的制备是利用硅的各向异性腐蚀，在每平方厘米硅表面形成几百万个四面方锥体也即金字塔结构。由于入射光在表面的多次反射和折射，增加了光的吸收，提高了电池的短路电流和转换效率。 制绒按硅原料的不同可分为单晶制绒与多晶制绒，按腐蚀液的酸碱性可分为酸制绒与碱制绒。硅的各向异性腐蚀液通常用热的碱性溶液，可用的碱有氢氧化钠，氢氧化钾、氢氧化锂和乙二胺等。大多使用廉价的浓度约为1%的氢氧化钠稀溶液来制备绒面硅，腐蚀温度为70-85?。为了获得均匀的绒面，还应在溶液中酌量添加醇类如乙醇和异丙醇等作为络合剂，以加快硅的腐蚀。 制备绒面前，硅片须先进行初步表面腐蚀，用碱性或酸性腐蚀液蚀去约20,25μm，在腐蚀绒面后，进行一般的化学清洗。经过表面准备的硅片都不宜在水中久存，以防沾污，应尽快扩散制结。 3、扩散制结 太阳能电池需要一个大面积的PN结以实现光能到电能的转换，而扩散炉即为制造太阳能电池PN结的专用设备。管式扩散炉主要由石英舟的上下载部分、废气室、炉体部分和气柜部分等四大部分组成。扩散一般用三氯氧磷液态源作为扩散源。把P型硅片放在管式扩散炉的石英容器内，在850---900摄氏度高温下使用氮气将三氯氧磷带入石英容器，通过三氯氧磷和硅片进行反应，得到磷原子。经过一定时间，磷原子从四周进入硅片的表面层，并且通过硅原子之间的空隙向硅片内部渗透扩散，形成了N型半导体和P型半导体的交界面，也就是PN结。这种方法制出的PN结均匀性好，方块电阻的不均匀性小于百分之十，少子寿命可大于10ms。 管式扩散炉 制造PN结是太阳电池生产最基本也是最关键的工序。因为正是PN结的形成，才使电子和空穴在流动后不再回到原处，这样就形成了电流，用导线将电流引出，就是直流电。 4、去PSG 去PS工艺用于太阳能电池片生产制造过程中，是通过化学腐蚀法也即把硅片放在氢氟酸溶液中浸泡，使其产生化学反应生成可溶性的络和物六氟硅酸，以去除扩散制结后在硅片表面形成的一层磷硅玻璃。在扩散过程中，POCL3与O2反应生成P2O5淀积在硅片表面。P2O5与Si反应又生成SiO2和磷原子，这样就在硅片表面形成一层含有磷元素的SiO2，称之为磷硅玻璃。 去磷硅玻璃的设备一般由本体、清洗槽、伺服驱动系统、机械臂、电气控制系统和自动配酸系统等部分组成，主要动力源有氢氟酸、氮气、压缩空气、纯水，热排风和废水。氢氟酸能够溶解二氧化硅是因为氢氟酸与二氧化硅反应生成易挥发的四氟化硅气体。若氢氟酸过量，反应生成的四氟化硅会进一步与氢氟酸反应生成可溶性的络和物六氟硅酸。 全自动去PSG清洗设备 5、等离子刻蚀 由于在扩散过程中，即使采用背靠背扩散，硅片的所有表面包括边缘都将不可避免地扩散上磷。PN结的正面所收集到的光生电子会沿着边缘扩散有磷的区域流到PN结的背面，而造成短路。因此，必须对太阳能电池周边的掺杂硅进行刻蚀，以去除电池边缘的PN结。通常采用等离子刻蚀技术完成这一工艺。 等离子刻蚀是在低压状态下，反应气体CF4的母体分子在射频功率的激发下，产生电离并形成等离子体。等离子体是由带电的电子和离子组成，反应腔体中的气体在电子的撞击下，除了转变成离子外，还能吸收能量并形成大量的活性基团。活性反应基团由于扩散或者在电场作用下到达SiO2表面，在那里与被刻蚀材料表面发生化学反应，并形成挥发性的反应生成物脱离被刻蚀物质表面，被真空系统抽出腔体。 等离子清洗刻蚀机 6、镀减反射膜 抛光硅表面的反射率为35%，为了减少表面反射，提高电池的转换效率，需要沉积一层氮化硅减反射膜。现在工业生产中常采用PECVD设备制备减反射膜。 PECVD设备 PECVD即等离子增强型化学气相沉积。它的技术原理是利用低温等离子体作能量源，样品置于低气压下辉光放电的阴极上，利用辉光放电使样品升温到预定的温度，然后通入适量的反应气体SiH4和NH3，气体经一系列化学反应和等离子体反应，在样品表面形成固态薄膜即氮化硅薄膜。一般情况下，使用这种等离子增强型化学气相沉积的方法沉积的薄膜厚度在70nm左右。这样厚度的薄膜具有光学的功能性。利用薄膜干涉原理，可以使光的反射大为减少，电池的短路电流和输出就有很大增加，效率也有相当的提高。 7、丝网印刷 太阳电池经过制绒、扩散及PECVD等工序后，已经制成PN结，可以在光照下产生电流，为了将产生的电流导出，需要在电池表面上制作正、负两个电极。制造电极的方法很多，而丝网印刷是目前制作太阳电池电极最普遍的一种生产工艺。 太阳能电池丝网印刷生产线 丝网印刷是采用压印的方式将预定的图形印刷在基板上，该设备由电池背面银铝浆印刷、电池背面铝浆印刷和电池正面银浆印刷三部分组成。其工作原理为:利用丝网图形部分网孔透过浆料，用刮刀在丝网的浆料部位施加一定压力，同时朝丝网另一端移动。油墨在移动中被刮刀从图形部分的网孔中挤压到基片上。由于浆料的粘性作用使印迹固着在一定范围内，印刷中刮板始终与丝网印版和基片呈线性接触，接触线随刮刀移动而移动，从而完成印刷行程。 8、快速烧结 经过丝网印刷后的硅片，不能直接使用，需经烧结炉快速烧结，将有机树脂粘合剂燃烧掉，剩下几乎纯粹的、由于玻璃质作用而密合在硅片上的银电极。当银电极和晶体硅在温度达到共晶温度时，晶体硅原子以一定的比例融入到熔融的银电极材料中去，从而形成上下电极的欧姆接触，提高电池片的开路电压和填充因子两个关键参数，使其具有电阻特性，以提高电池片的转换效率。 光伏烧结炉 烧结炉分为预烧结、烧结、降温冷却三个阶段。预烧结阶段目的是使浆料中的高分子粘合剂分解、燃烧掉，此阶段温度慢慢上升;烧结阶段中烧结体内完成各种物理化学反应，形成电阻膜结构，使其真正具有电阻特性，该阶段温度达到峰值;降温冷却阶段，玻璃冷却硬化并凝固，使电阻膜结构固定地粘附于基片上。 9、外围设备 在电池片生产过程中，还需要供电、动力、给水、排水、暖通、真空、特汽等外围设施。消防和环保设备对于保证安全和持续发展也显得尤为重要。一条年产50MW能力的太阳能电池片生产线，仅工艺和动力设备用电功率就在1800KW左右。工艺纯水的用量在每小时15吨左右，水质要求达到中国电子级水GB/T11446.1-1997中EW-1级技术 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。工艺冷却水用量也在每小时15吨左右，水质中微粒粒径不宜大于10微米，供水温度宜在15-20?。真空排气量在300M3/H左右。同时，还需要大约氮气储罐20立方米，氧气储罐10立方米。考虑到特殊气体如硅烷的安全因素，还需要单独设置一个特气间，以绝对保证生产安全。另外，硅烷燃烧塔、污水处理站等也是电池片生产的必备设施。 三、参考 资料 新概念英语资料下载李居明饿命改运学pdf成本会计期末资料社会工作导论资料工程结算所需资料清单 丫丫学电池系列之初识光伏篇 摘要:初识光伏篇主要讲述太阳能行业的发展历史、太阳能利用的基本方式，及以图片的形式向初入门的朋友展示晶体硅太阳电池的工作原理及应用。 一、基本概念 、太阳能 1 太阳能(Solar)一般指太阳光的辐射能量。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等等。狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。 2、光生伏打效应、太阳电池 太阳辐射能光子转变为电能的过程，叫“光生伏打效应”，人们把能产生“光生伏打效应”的器件称为“光伏器件”;因为半导体P-N结器件在阳光下的光电转换效率最高，所以通常把这类光伏器件称为“太阳电池”。能产生光伏效应的材料有许多种，如:单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等，它们的发电原理基本相同，利用光电材料吸收光能后发生光电于转换反应。 3、晶体硅太阳电池 制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础，根据所用材料的不同，太阳能电池可分为:1、硅太阳能电池;2、以无机盐如砷化镓III-V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池;3、功能高分子材料制备的大阳能电池;4、纳米晶太阳能电池等。目前技术最成熟，并最具有商业价值的太阳电池要算晶体硅太 阳电池，即单晶硅太阳电池和多晶硅太阳电池的统称，商品化太阳电池市场80%是晶体硅太阳电池。 二、太阳能行业的发展历史 太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。据记载，人类利用太阳能已有3000多年的历史。而真正将太阳能作为“近期急需的补充能源”，“未来能源结构的基础”，则是近来的事。 20世纪70年代以来，太阳能科技突飞猛进，太阳能利用日新月异。这一阶段美国、日本等国家为了摆脱对进口石油资源的依赖，加强了对太阳能研究工作的支持。我国也在1975年后将太阳能研究和推广工作纳入政府 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 ，提供专项经费和物资支持。但直到20世纪90年代初，太阳能技术仍然没有重大突破，提高效率和降低成本的目标没有实现，导致太阳能产品价格居高不下，缺乏竞争力。 进入20世纪90年代，各国政府意识到大量燃烧矿物能源对于环境和生态造成的巨大破坏，开始以另一种眼光看待太阳能利用。1992年世界环境与发展大会之后，世界各国加强了清洁能源技术的开发，将利用太阳能与环境保护结合在 一起，使太阳能利用工作走出低谷，逐渐得到加强。我国也相继制订了《中国21 1996 ~ 2010年)，明确提出世纪议程》、《新能源和可再生能源发展纲要》 ( 我国在1996-2010年新能源和可再生能源的发展目标、任务以及相应的对策和措施 。这些文件的制定和实施，对进一步推动我国太阳能事业发挥了重要作用。 三、太阳能利用的主要方式 太阳能利用基本方式可以分为如下4大类。 (1)光热利用 它的基本原来是将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。目前使用最多的太阳能收集装置，主要有平板型集热器、真空管集热器和聚焦集热器等3种。通常根据所能达到的温度和用途的不同，而把太阳能光热利用分为低温利用(,200?)、中温利用(200,800?)和高温利用(,800?)。目前低温利用主要有太阳能热水器、太阳能干燥器、太阳能蒸馏器、太阳房、太阳能温室、太阳能空调制冷系统等，中温利用主要有太阳灶、太阳能热发电聚光集热装置等，高温利用主要有高温太阳炉等。 (2)太阳能发电 未来太阳能的大规模利用是用来发电。利用太阳能发电的方式有多种。目前已实用的主要有以下两种。 ?光—热—电转换。即利用太阳辐射所产生的热能发电。一般是用太阳能集热器将所吸收的热能转换为工质的蒸汽，然后由蒸汽驱动气轮机带动发电机发电。前一过程为光—热转换，后一过程为热—电转换。 ?光—电转换。其基本原理是利用光生伏打效应将太阳辐射能直接转换为电能，它的基本装置是太阳能电池。 (3)光化利用 这是一种利用太阳辐射能直接分解水制氢的光—化学转换方式。 (4)光生物利用 通过植物的光合作用来实现将太阳能转换成为生物质的过程。目前主要有速生植物(如薪炭林)、油料作物和巨型海藻。 四、晶体硅太阳电池的工作原理及示意图 各类太阳电池的发电原理基本相同，现以晶体硅太阳电池为例描述光发电过程。 P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P,N结。太阳电池吸收太阳光能后，激发产生电子、空穴对，电子、空穴对被半导体内部P-N结自建电场分开，电子流入n区，空穴流入p区，形成光生电场。将晶体硅太阳电池的正、负电极与外接电路连接，外接电路中就有光生电流流过。这个过程的的实质是:光子能量转换成电能的过程。 在实际运用中，通常将多个太阳电池片串、并联成一定电性能的太阳电池串，封装成具有机械强度的太阳电池组件。太阳电池方阵是太阳电池的组合体，将多个组件固定在支架上，用导线连在一起，产生系统所需的电压和电流。 五、晶体硅太阳电池的制作过程介绍 硅系列太阳能电池中，单晶硅大阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。其生产过程大致可分为五个步骤:a、提纯过程 b、拉棒过程 c、切片过程 d、制电池过程 e、封装过程。 以下为从矿石到太阳能电池各个生产阶段的成品图片: , 矿石 , 硅铁 , 金属硅 , 单晶硅棒、多晶硅棒 , 单晶硅棒切片 , 太阳能电池片 , 太阳能电池 六、参考资料 预告:丫丫学电池系列的下一篇“电池入门篇”，将向广大网友介绍晶体硅太阳能电池生产的工艺流程，并附有solarzoom综合群No.1出品的精品培训PPT，敬请期待～ 丫丫学电池系列之直拉法与区熔法 摘要:本篇丫丫向我们展示了何谓“带着问题去学习”。丫丫在阅读前辈总结的“太阳能级硅单晶切片产品规格”贴子时产生了疑问，最后在论坛高手的帮助下找到了答案。 一、基本概念 1、CZ 直拉法(CZ)全称Czochralski，是生产单晶硅棒最常用的工艺，将多晶体硅料放入坩埚中加热熔化，待温度合适后，经过将籽晶浸入、熔接、引晶、放肩、转肩、等径、收尾等步骤，完成一根单晶锭的拉制。 直拉法生产单晶硅棒示意图 2、区熔法 如果需要生长及高纯度的硅单晶，其技术选择是悬浮区熔提炼，该项技术一般不用于GaAs。区熔生长技术的基本特点是样品的熔化部分是完全由固体部分支撑的，不需要坩埚。 区熔法生产单晶硅棒示意图 3、各向异性 晶体的各向异性即沿晶格的不同方向，原子排列的周期性和疏密程度不尽相同，由此导致晶体在不同方向的物理化学特性也不同，这就是晶体的各向异性。晶体的各向异性具体表现在晶体不同方向上的弹性模量、硬度、断裂抗力、屈服强度、热膨胀系数、导热性、电阻率、电位移矢量、电极化强度、磁化率和折射率等都是不同的。 二、引发讨论的原贴 太阳能级硅单晶切片产品规格 单晶硅制备方法 CZ 导电类型 P 晶向 <100>?3? 掺杂剂 B 位错密度(Nd) ?3000/cm2 氧含量(O2) ?1.0?1018/cm3 碳含量(C) ?5.0?1017/cm3 少数载流子寿命(τd) ,10μs 电阻率范围(ρ) 0.5-3Ωcm3-6Ωcm 外观 无裂纹，无硬伤 准方型单晶片规格 125mm×125mm?0.25mm 直径 150?0.25mm 边长 125?0.25mm 垂直度 90??0.3? 硅片厚度 200?30μm 总厚度变化(TTV) ?30μm 线痕 ?20μm Warp/Bow ?50μm 三、答疑解惑 丫丫阅读原贴后提出了三个疑问，首先来看第一个。 Q1:为啥制备法限定直拉法,不是说悬浮区熔法得到的棒子纯度更高吗,是因为成本问题吗,两种方法制得的硅棒成本比大概是多少呢, 最佳回答(由“dg11510”提供):区融法得到的是高纯单晶硅，制备方法一般是将一根多晶硅棒悬浮区融，将杂质赶到硅棒的另一侧，这样得到的是低杂质浓度、更低缺陷的单晶硅。因为材料非常纯，电阻值非常大，一般在变压器中使用，是不会用作电池材料的。 区融法的棒子非常贵，成本确实高。培养一个直拉法做单晶硅棒的人才一般需要3个月，区融法人才一年能培养出来就不错了，设备也很贵，原料也贵。 Q2:我知道晶体具有各向异性的特征，那么<100>?3?的晶向具有哪些物理性质和化学性质呢,或者干脆问100、110、111三种晶向的物理和化学性质各有什么不同, 最佳回答(由“dg11510”提供):画一个单晶硅晶胞，你会发现，不同晶向的原子面密度不一样，化学键强度也不一样，破坏所需要的能量也就不一样。碱腐蚀就是利用不同晶向的化学键强度不同腐蚀的，俗话说柿子要捡软的捏，一个道理，都是键强不同的结果。 Q3:位错密度定义为单位体积的晶体中位错线的总长度。 还有种说法是“位错是一种特殊的很重要的晶体缺陷。其特点是围绕着一根很长的线(相对于晶体来说)，在一定范围内原子发生了有规律的错动，都离开了他们原来的平衡位置，所以叫位错。 所谓位错密度就是:在金属晶体中的位错是相当多的，通常以通过单位面积上的位错线的根数来衡量，称为位错密度。 在通常的退火情况下，一般金属或合金中的位错密度约为10000—10000000根/平方厘米，经过冷加工后可增加至1000000000000—10000000000000根/平方厘米，而且位错的组态也变得非常复杂，有时好像乱麻或乱发似的纠结在一起 ，称之为位错发团，其分布极不均匀。 ” 那么这里的位错密度的要求其意义何在, 最佳回答(由“dg11510”提供):位错密度可以定义为单位面积位错的根数，也可以定义为单位体积内位错的长度。不管如何定义，你求出来的结果都是一样的，看它们的单位就知道了，一个意思。 Q3问的还是不够明确。 四、参考资料 丫丫学电池系列之硅片清洗与制绒 本文是丫丫学电池系列的第五篇，丫丫学电池系列由solarzoom资深版主"yusl2008"的技术学习与分享帖整理而来，原贴首发于Solarzoom论坛"晶体硅电池技术"版块，现仍在连载中。"yusl2008"版主连载本文时融合了自己的学习历程，技术讲解由浅入深，特别适合新手学习。现Solarzoom将丫丫学电池系列再次整理发布，欢迎之前没有机会参与讨论的广大网友，一起来分享这道技术大餐。 摘要:本篇是丫丫对硅片清洗与制绒工艺的学习心得与体会。单晶硅电池片的生产流程主要是清洗制绒——扩散——刻蚀——去PSG——PECVD——印刷烧结 ——测试分选，清洗与制绒是单晶硅电池片生产的第一步。 一、晶体硅生产中的清洗与制绒 经切片、研磨、倒角、抛光等多道工序加工成的硅片，其表面已吸附了各种杂质，如颗粒、金属粒子、硅粉粉尘及有机杂质，硅片清洗的目的就是要消除各类污染物，且清洗的洁净程度直接影响着电池片的成品率和可靠率。在太阳能电池的制备过程中要进行多次清洗，其中，一次清洗(即扩散前清洗)，主要是利用NaOH、HF、HCL等化学液对硅片进行腐蚀处理，完成去损伤层、制绒、去硅酸钠、去金 属离子等工艺。 半导体太阳能硅片行业清洗设备 1、清洗 清洗的目的: ?去除硅片表面的机械损伤层。 ?对硅片的表面进行凹凸面(金字塔绒面)处理，增加光在太阳电池片表面的折射次数，利于太阳电池片对光的吸收，以达到电池片对太阳能价值的最大利用率。 ?清除表面硅酸钠、氧化物、油污以及金属离子杂质。 化学清理原理: ?HF去除硅片表面氧化层。 ?HCl去除硅片表面金属杂质:盐酸具有酸和络合剂的双重作用，氯离子能与溶解片子表面可能沾污的杂质，铝、镁等活泼金属及其它氧化物。但不能溶解铜、 银、金等不活泼的金属以及二氧化硅等难溶物质。 安全提示:NaOH、HCl、HF都是强腐蚀性的化学药品，其固体颗粒、溶液、蒸汽会伤害到人的皮肤、眼睛、呼吸道，所以操作人员要按照规定穿戴防护服、防护面具、防护眼镜、长袖胶皮手套。一旦有化学试剂伤害了员工的身体，马上用 纯水冲洗30分钟，送医院就医。 2、制绒 制绒的目的:减少光的反射率，提高短路电流(Isc)，最终提高电池的光电转换 效率。 制绒的原理: 利用低浓度碱溶液对晶体硅在不同晶体取向上具有不同腐蚀速率的各向异性腐蚀特性，在硅片表面腐蚀形成角锥体密布的表面形貌 ，就称为表面织构化。角 锥体四面全是由〈111〉面包围形成。 反应式为:Si+2NaOH+H2O ?Na2SiO3 +2H2? 影响绒面的因素: ?NaOH浓度 ?无水乙醇或异丙醇浓度 ?制绒槽内硅酸钠的累计量 ?制绒腐蚀的温度 ?制绒腐蚀时间的长短 ?槽体密封程度、乙醇或异丙醇的挥发程度 二、答疑解惑 针对第一部分中的说明，丫丫提出了五个疑问，首先来看第一个。 Q1:碱溶液很多，为什么用NaOH，而不用KOH或其他,各种碱溶液的成本及 制绒效果大概是什么样的, 最佳回答(由“rrfuture”提供):采用NaOH，是因为它廉价阿。 Q2:NaOH的浓度和温度计时间长短的具体影响有无参数可考, 最佳回答(由“heirn”提供):制绒时的浓度为2%，这个时候是各向异性腐蚀， 在高浓度的NaOH(30%)中是各向同性腐蚀。 理论温度在90-95度，时间在15-20分钟，具体自己摸索，呵呵。 Q3:醇的作用是什么,类似催化剂吗,它会带来什么副作用, 最佳回答(由“heirn”提供):醇的作用是保护金字塔的塔尖，形成金字塔，一般用5%的溶液，多了金字塔太多，个体就小，效果不好;少了金字塔的个体 就过大，覆盖面积也有限，效果也不好。 还有就是醇起湿润表面的作用，产生更规则和稳定的气泡。 Q4:啥叫各向异性腐蚀, 最佳回答(由“heirn”提供):简单的说对晶体而言，有100，110，111等各种晶面，硅在弱碱下，由于自身晶体排列的特性，所以在111这个平面上的原子 密度最大，所以腐蚀速度慢，才能形成金字塔的结构。 Q5:为什么说经过制绒提高了电池的短路电流, 最佳回答(由“heirn”提供):因为减少了反射，相当于增加了入射的光强， 短路电流与光强相关，光强越强，短路电流越大。 三、参考资料 (2009—2012)高考试题阿伏伽德罗常数汇编练习版 1((09年福建理综?8)设N为阿伏伽德罗常数，下列叙述正确的是 A A(24g镁的原子量最外层电子数为N A -1，B(1L0.1mol?L乙酸溶液中H数为0.1N A 1mol甲烷分子所含质子数为10N C(A D(标准状况下，22.4L乙醇的分子数为N A 2((09年广东化学?6)设N代表阿伏加德罗常数(N)的数值，下列说法正确的是 A A A(1 mol 硫酸钾中阴离子所带电荷数为N A B(乙烯和环丙烷(CH)组成的28g混合气体中含有3N个氢原子 36 A C(标准状况下，22.4L氯气与足量氢氧化钠溶液反应转移的电子数为N A 3+D(将0.1mol氯化铁溶于1L水中，所得溶液含有0.1NFe A 3((09年广东理基?20)设N代表阿伏加德罗常数(N)的数值，下列说法正确的是 AA A(22(4 L Cl中含有N个C1分子 2A2 -1+ B(1 L 0(1 mol?L NaSO溶液中有0(1 N个Na24A C(1 mol H与1 mol C1反应生成N个HCl分子 22A 2+D(1 mol Ca变成Ca时失去的电子数为2N A 4((09年海南化学?8)下列叙述正确的是(用N代表阿伏加德罗常数的值) A A(2.4g金属镁变为镁离子时失去的电子数为0.1N A B(1molHCl气体中的粒子数与0.5 mo1/L盐酸中溶质粒子数相等 C(在标准状况下，22.4LCH与18gHO所含有的电子数均为10 N 42A D(CO和N为等电子体，22.4L的CO气体与lmol N所含的电子数相等 225((09年江苏化学?4)用N表示阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是 A ,A(25?时，pH=13的1.0L Ba(OH)溶液中含有的OH数目为0.2N2A B(标准状况下，2.24L Cl与过量稀NaOH溶液反应，转移的电子总数为0.2N 2A C(室温下，21.0g乙烯和丁烯的混合气体中含有的碳原子数目为1.5NA D(标准状况下，22.4L 甲醇中含有的氧原子数为1.0N A6((09年上海化学?12)N代表阿伏加德罗常数。下列有关叙述正确的是 A A(标准状况下，2.24LHO含有的分子数等于0.1N 2A ,1B(常温下，100mL 1mol?LNaCO溶液中阴离子总数大于0.1N 23A C(分子数为N的CO、CH混合气体体积约为22.4L，质量为28g A24 D(3.4gNH中含N—H键数目为0.2N3A 7((09年浙江理综?8)用N表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A A(标准状况下，5.6 L NO和5.6 L O混合后的分子总数为0.5 N 2A B(1 mol乙烷分子含有8 N个共价键 A C(58.5 g氯化钠固体中含有N个氯化钠分子 A D(在1 L 0.1 mol/L碳酸钠溶液中阴离总数大于0.1 NA 8. (2010广东理综卷)设 为阿伏加德罗常数的数值，下列说法正确的是 nA A.16g 中含有4个C-H键 CHn4A ，,1NaClB.1mol?溶液含有个 NaLnA C.1mol Cu和足量稀硝酸反应产生 个NO分子 nA D.常温常压下，22.4L 中含有 个分子 COCOn2A29.(2010福建卷)表示阿伏伽德罗常数，下列判断正确的是 NA 18A(在18中含有个氧原子 NgOA2 B(标准状况下，22(4L空气含有个单质分子 NA C(1 molCl参加反应转移电子数一定为2 N2A ，，,1D(含NaNamolL 个的溶解于1L水中，的物质的量浓度为 NNaOA2 10.(2010上海卷)N表示阿伏加德罗常数，下列叙述正确的是 A A(等物质的量的N和CO所含分子数均为N 2A B(1.7g HO中含有的电子数为0.9 N 22A C(1mol NaO 固体中含离子总数为4 N 22A D(标准状况下，2.24L戊烷所含分子数为0.1 N A11.(2010江苏卷)设N为阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是 A ,11L0.1mol LNHNONA(常温下，的溶液中氮原子数为0.2 43A NB(1mol羟基中电子数为10 A INC(在反应中，每生成3mol转移的电子数为6 A2 CH—ND(常温常压下，22.4L乙烯中键数为4 A N12.(2010四川理综卷)表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A NA.标准状况下，22.4L二氯甲烷的分子数约为个 A NSOSOB.盛有的密闭容器中含有个氧原子，则的物质的量为0.5mol A22 4NC.17.6g丙烷中所含的极性共价键为个 A 2ND.电解精炼铜时，若阴极得到电子数为个，则阳极质量减少64g A 13.(2011广东高考9)设n为阿伏伽德罗常数的数值，下列说法正确的是 A A.常温下，23g NO含有n个氧原子 2A -1―B(1L0.1mol•L的氨水含有0.1n个OH A C(常温常压下，22.4LCCl含有个n个CCl分子 4A4 2+ D(1molFe与足量的HO溶液反应，转移2n个电子 22A 14.(2011新课标全国)下列叙述正确的是 23A.1.00mol NaCl中含有6.02?10个NaCl分子 +23 B. 1.00mol NaCl中,所有Na的最外层电子总数为8?6.02?10 -1C.欲配置1.00L ,1.00mol.L的NaCl溶液，可将58.5g NaCl溶于1.00L水中 D.电解58.5g 熔融的NaCl，能产生22.4L氯气(标准状况)、23.0g金属钠 15.(2011海南)设N是阿伏加德罗常数的数值，下列说法正确的是 A 3+A.1molAl离子含有的核外电子数为3NA B.1molCl与足量的铁反应，转移的电子数为3N 来2A[ +C.10LpH=1的硫酸溶液中含有的H离子数为2NA -D.10LpH=13的NaOH溶液中含有的OH离子数为NA 16( (2011全国II卷12)N为阿伏伽德罗常数，下列叙述错误的是 A A(18gHO中含的质子数为10N 2A B(12g金刚石含有的共价键数为4N A C(46gNO和NO混合气体中含有原子总数为3N 224A D(1 mol Na与足量O反应，生成NaO和NaO的混合物，钠失去N个电子 2222A17.(2011江苏高考8)设N为阿伏伽德罗常数的值。下列叙述正确的是 A A.1mol甲醇中含有C—H键的数目为4N A ,B.25?,pH,13的NaOH溶液中含有OH的数目为0.1N A C.标准状况下，2.24L已烷含有分子的数目为0.1N A D.常温常压下，NaO与足量HO反应,共生成0.2molO,转移电子的数目为0.4N 2222A18(2012?广东)(设N为阿伏加德罗常数的数值，下列说法正确的是 A A(常温下，4g CH含N个C—H共价键 4A B(1 mol Fe与足量稀HNO反应，转移个2N个电子 3A —C(1L 0.1 mol/L NaHCO溶液中含有0.1N个HCO 3A3 D(常温常压下，22.4L的NO和CO混合气体含有2N个O原子 22A19(2012?四川)设N为阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是 A A(标准状况下，33.6L氟化氢中含有氟原子的数目为1.5NA B(常温常压下，7.0g乙烯与丙烯的混合物中含有氢原子的数目为NA C(50mL 18.4mol/L浓硫酸与足量铜微热反应，生成SO分子数目为0.46N2A D(某密闭容器盛有0.1molN和0.3molH，在一定条件下充分反应，转移电子的数目22 为0.6NA 20(2012?四川)向27.2gCu和CuO的混合物中加入某浓度的稀硝酸0.5L，固体完全反应，2 生成NO和Cu(NO)，在所得溶液中加入1.0mol/L的NaOH溶液1.0L，此时溶液呈中性。32 金属离子已完全沉淀，沉淀质量为39.2g。下列有关说法不正确的是 A(Cu与CuO的物质的量之比为2?1 2 B(硝酸的物质的量浓度为2.6mol/L C(产生的NO在标准状况下的体积为4.48L D(Cu、CuO与硝酸反应后剩余HNO为0.2mol 23 21(2012?海南)(N为阿伏加德罗常数的数值，下列说法中正确的是 A A(在密闭容器中加入l.5mol H和0.5molN，充分反应后可得NH为N 223A B(一定条件下，2.3g的Na完全与O反应生成3.6g产物时失去的电子数为0.1N 2A -12-C(1.0L的0.1 mol?LNaS溶液中含有的S离子数为0.1N 2A D(标准状况下，22.4L的CCl中含有的CCl分子数为N 44A 22(2012?全国新课标卷)NA表示阿伏加德罗常数的值，下列叙述中不正确的是 A.分子总数为NA的NO和CO的混合气体中含有的氧原子数为2NA 22 B.28g乙烯和环丁烷(CH)的混合气体中含有的碳原子数为2NA 48 C.常温常压下，92g的NO和NO混合气体含有的原子数为6NA 224 D.常温常压下，22.4L氯气与足量镁粉充分反应，转移的电子数为2NA 23(2012?江苏)设N 表示阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A A( 标准状况下，0. 1 mol Cl 溶于水，转移的电子数目为0. 1N 2A B( 常温常压下，18 g HO 中含有的原子总数为3N 2A C( 标准状况下，11. 2 L CHCHOH 中含有的分子数目为0. 5N 32A D( 常温常压下，2. 24 L CO 和CO 混合气体中含有的碳原子数目为0. 1N 2A24(2012?上海)(工业上将氨气和空气的混合气体通过铂,铑合金网发生氮氧化反应，若有标准状况下yL氨气完全反应，并转移n个电子，则阿伏加德罗常数N可表示为 A 11.2n5V22.4n22.4VA( B( C( D( 5V11.2n5n5V