晶体硅太阳能电池培训-扩散ppt课件.ppt

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1、扩散培训2011/07/23程春学/李皓山众阳光能1.光伏半导体基本知识2.扩散的目的3.扩散的原理扩散条件扩散化学反应4.扩散的工艺流程及异常处理5.方块电阻的测试6.影响扩散的因素7.扩散注意事项及安全换源要求石英管的清洗卫生要求化学品知识及安全措施光伏半导体基本知识晶体和硅晶体：晶体的重要特点是组成晶体的原子、分子、离子按一定规则周期排列着的。任一晶体都可以看成由微观粒子在三维空间按一定规则周期重复性排列所构成。晶体可以分为单晶体和多晶体。晶格：晶体的周期性结构称为晶体格子，简称晶格。单晶体：如果整个晶体是由单一的晶格连续组成，这种

2、晶体称为单晶体。多晶体：如果一个晶体是由相同结构的很多小晶粒无规则地堆积而成，成为多晶体。半导体：电阻率介于金属和绝缘体之间并有负的电阻温度系数的物质。按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体。如硅和锗是最常见的元素半导体。元素半导体都是晶体。半导体的特性：a)当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。b)向纯净的半导体中掺入杂质，会使它的导电能力明显改变。扩散就是向纯净的半导体中掺入杂质，以获得人们需要的导电性能。硅硅是最常见的半导体，元素周期表号是14，因此最外层有4个电子，不易得电子也不易失电子，化学性质比较稳定。太阳能电池是用

3、半导体硅做成的。在硅晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子与其相临的原子之间形成共价键，共用一对价电子。Si+4+4+4+4共价键共用电子对PN结其实纯净的半导体硅是没有大的实用价值，只有通过对其掺入不同杂质，使其导电性能发生改变，从而获得人们所需的性能，半导体才有其真正的实用价值。没有掺杂的半导体称为本征半导体，掺入杂质的半导体称为杂质半导体或非本征报导体。通常掺杂都是掺入三族或五族元素，使其成为P（positive）型或N（negative）型半导体。P型半导体：向

4、本征半导体中掺入硼等三族元素，使载流子主要为导电空穴的半导体。N型半导体：向本征半导体中掺入磷等五族元素，使载流子主要为自由电子的半导体。导电空穴自由电子+4+4+4+4束缚电子一、N型半导体在硅晶体中掺入少量的五价元素磷，晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，磷原子的最外层有五个价电子，其中四个与相邻的半导体原子形成共价键，必定多出一个电子，这个电子几乎不受束缚，很容易被激发而成为自由电子，这样磷原子就成了不能移动的带正电的离子。每个磷原子给出一个电子，称为施主原子。+4+4+5+4多余电子磷原子N型半导体中的载流子是什么？1.由施主原

5、子提供的电子，浓度与施主原子相同。2.本征半导体中成对产生的电子和空穴。掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数载流子（多子），空穴称为少数载流子（少子）。二、P型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼，晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，硼原子的最外层有三个价电子，与相邻的半导体原子形成共价键时，产生一个空穴。这个空穴可能吸引束缚电子来填补，使得硼原子成为不能移动的带负电的离子。由于硼原子接受电子，所以称为受主原子。+4+4+3+4空穴硼原子P型半导体中空穴是多子，电子是少子。太阳

6、能电池的心脏是一个PN结，需要强调的是，PN结不是简单地将两块不同类型的半导体连接在一起。要制造一个PN结，必须使一块完整的晶体硅的一部分是P型区域，另一部分是N区域，也就是在晶体内实现P型和N型半导体的接触。我们制造PN结，实质上是想办法使P型杂质在半导体晶体内部的一个区域占优势，而使N型杂质在半导体内部的另一个区域占优势，这样就在一块完整的半导体体硅中实现了P型和N型半导体的接触。我们用的硅片都是P型衬底的硅片，扩散是向硅片表面内掺入五族元素磷，使其在衬底和扩散面接触处形成PN结。PN结PN－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

7、－－++++++++++++++++++++P型半导体N型半导体内电场E++++太阳电池的工作原理是半导体的光电效应。光电效应：在光的照射下，使物体中的电子逸出的现象叫做光电效应(Photoelectriceffect)。金属材料发射的光电子数和照射发光强度成正比。仅当照射物体的光频率不小于某个确定值时，物体才能发出光电子，这个频率叫做极限频率(或叫做截止频率)，相应的波长λ。太阳电池的工作过程吸收光子，产生电子空穴对电子空穴对被内建电场分离，在PN结两端产生电势将PN结用导线连接，形成电流在太阳电池两端连接负载，实现了将光能向电能的转换

8、PN结的作用及太阳能电池工作原理当适当波长的光照射到半导体系统上，系统吸收光能后在两端产生电动势，这种现象称为光生伏特效应。当光照在由P型N型两种导电类型的半导体材料构成的PN结上，在一定的条