Part4光伏材料与器件2017秋季-硅薄膜太阳电池h上课讲义.pptx

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1、光伏材料与器件2017.9作业（20171113）：以report的形式，根据自己的理解，提出提高晶硅电池效率的方式，可以是课堂讲过的内容；也可以是根据自己的想法见解，提出一些新的、独到的idea，欢迎天马行空式的想法。下节课上课前提交，经评议后抽出优秀作业课堂点评，满分10分真空系统应包括：待抽空的容器(真空室)获得真空的设备(真空泵)测量真空的器具(真空计)必要的管道、阀门和其他附属设备真空的获得真空的获得前级泵：能使压力从一个大气压开始变小，进行排气的泵常称为“前级泵”。次级泵：只能从较低压力抽到更低压力的真空泵称为“次级泵”。极限真空：任何一个真空系统，都不可能得到绝对真空，而是具有

2、一定的压强，称为极限压强或极限真空。抽气速率：指在规定压强下单位时间所抽出气体的体积，它决定抽真空所需要的时间。真空泵分为：输运式真空泵、捕获式真空泵输运式真空泵采用对气体的压缩方式将气体分子输送至真空系统之外。捕获式真空泵依靠在真空系统内凝结或吸附气体分子的方式将气体捕，排出于真空系统之外。输运式真空泵：旋转式机械真空泵、复合分子泵捕获式真空泵：油扩散泵、分子筛吸附泵、溅射离子泵、低温泵真空的获得至今还没有一种泵能直接从大气一直工作到超高真空，常常需要把２～３种真空泵组合起来构成复合排气系统以达到所需要的高真空真空的获得薄膜制备技术物理气相沉积技术(PhysicalVaporDeposit

3、ion)真空蒸发沉积薄膜溅射沉积薄膜化学气相沉积技术(ChemicalVaporDeposition)外延膜沉积技术(Epitaxy)匀胶机(Spin-coating)喷涂(Spraycoating)刮涂(Bladecoating)真空蒸发镀膜法(简称真空蒸镀)是在真空室内，加热蒸发容器中待形成薄膜的源材料，使其原子或分子从表面汽化逸出，形成蒸气流，入射到固体(称为衬底、基片或基板)表面，凝结形成固态薄膜的方法。真空蒸发沉积薄膜真空蒸发沉积薄膜随着集成电路制造技术的发展，不但对沉积的薄膜质量要求越来越高，而且要沉积的薄膜种类也越来越多。目前已有各种不同类型的真空蒸发设备。根据不同的目的，从简

4、单的电阻加热蒸发到极为复杂的分子束外延设备。主要有：电阻式加热蒸发电子束加热蒸发激光加热蒸发电弧加热蒸发高频感应加热蒸发利用一些高熔点、低蒸气压的金属（W，Mo,Ta等）制成各种形状的加热器；一方面作为加热，同时支撑被加热的物质。（低压大电流）由于电阻加热蒸发源结构简单、价廉易作，故应用普遍。采用电阻加热法时应考虑蒸发源的材料和形状。电阻式加热蒸发电子束通过5-10KV的电场后被加速，然后聚焦到被蒸发的材料表面，把能量传递给待蒸发的材料使其熔化并蒸发。无污染：与坩埚接触的待蒸发材料保持固态不变，蒸发材料与坩埚发生反应的可能性很小。（坩埚水冷）电子束加热装置及特点电子束加热装置及特点难熔物质的

5、蒸发：适合制备高纯、难熔物质薄膜可同时安置多个坩埚，同时或分别蒸发多种不同物质。大部分电子束蒸发系统采用磁聚焦或磁弯曲电子束，蒸发物质放在水冷坩埚内，可以制备光学、电子和光电子领域的薄膜材料。如Mo、Ta、Nb、MgF2、Ga2Te3、TiO2、Al2O3、SnO2、Si等等。利用激光作为热源使待蒸发材料蒸发。激光蒸发属于在高真空条件下制备薄膜的技术。激光源放在真空室外边，激光束通过真空室窗口打到待蒸发材料上使其蒸发，沉积在衬底上。适合制备高纯，难熔物质薄膜激光加热蒸发可用来制备光学薄膜：Sb2S3,ZnTe,MoO3,PbTe,Ge,Si制备陶瓷薄膜：Al2O3,Si3N4；氧化物薄膜：S

6、nO2，ZnO；超导薄膜YBCO。利用电弧放电加热：无污染适合制备高纯，难熔导电物质薄膜缺点：产生微米级的电极颗粒原理：用欲蒸发的材料做电极，通过调节真空室内电极间的距离来点燃电弧，而瞬间的高温电弧将使电极端部产生蒸发从而实现薄膜的沉积．在较低的反应气体压强下，经电弧蒸发可得到一些陶瓷薄膜。如在氮气氛下，对金属Ti和Zr（锆）起弧制的TiN和ZrN薄膜，在氧气氛下，Al起弧制得氧化铝薄膜。真空室电极衬底电弧加热蒸发在高频初级感应线圈的作用下，通过坩埚或被加热物质本身的感生电流加热实现对源物质的加热。（高频高压小电流）高频感应加热优点：设备简单，操作容易，所制备的薄膜纯度比较高，厚度控制比较准

7、确，成膜速率快缺点：薄膜与衬底附着力较小，工艺重复性不理想，台阶覆盖能力差。溅射的定义用带有几百电子伏特以上动能的粒子或粒子束轰击固体表面，使靠近固体表面的原子获得入射粒子所带能量的一部分而脱离固体进入到真空中，这种现象称为溅射。溅射沉积薄膜溅射的物理过程：荷能离子与物质的相互作用溅射一般是在辉光放电过程中产生的，辉光放电是溅射技术的基础。溅射方法和溅射装置：直流溅射射频溅射磁控溅射反应溅射直流溅射电压约1~