搜索
试题1.论述硅基体电阻率对电池电参数的影响硅片的电阻率与Be的浓度有直接的关系。在其他条件不变时，硅片本体产生的饱和暗电流与Be的掺杂浓度成反比。饱和暗电流间接决定了电池片的开路电压，因此，可以通过加大Be的浓度得到较高的电压。另一方面，提高Be的浓度将减少硅片的少子寿命，进而降低电池的电流产生能力，甚至导致电压下降。通常，硅片的电阻率控制在0.3-3Ωcm，1Ωcm最为常见2.论述制绒工艺中各参数对制绒腐蚀效果的影响腐蚀液的成分对腐蚀速率的影响很大。腐蚀液成分相当于电化学反应的化学当量摩尔比时，腐蚀速率最大。若腐蚀液中HF的含量较多，则腐蚀过程受氧化反应控制，若腐蚀液中HNO3含量较多，腐蚀过程受反应生成物溶解速率的限制。因为氧化反应对硅片晶向、掺杂浓度和晶体缺陷比较敏感，所以HF含量较多时，硅片表面腐蚀速率不均匀。因此在生产中，通常采用HNO3含量较多的腐蚀液。由于NO2还会大量的溶解在腐蚀液中，温度越低，溶解在溶液中的NO2越少。因此工艺温度越高，腐蚀速率越快，但有时为了改善腐蚀的表面质量使用较低的工艺温度。在腐蚀过程中，硅片表面会析出气体，阻碍反应的进行，并导致局部过热，另外，腐蚀速率对腐蚀液的浓度很敏感，因此要有足够的循环量，以保证腐蚀的均匀性。由于半导体在光照的情况下会激发电子空穴对，使载流子浓度增加，进而促进腐蚀中电化学反应的进行。在腐蚀速率较大时，一般不受光照的影响。而腐蚀速率较慢时，光照的影响较大。3.简述目前太阳能电池制作工艺中采用的扩散方法a．液态源掺杂：液态源杂质POCl3通过气相传输的方式送入封闭的石英管。携带气体N2携带液态源POCl3进入工艺腔室并与O2反应：P2O5使表面的硅原子氧化，并释放出自由的磷原子，并在硅片表面形成磷硅玻璃：b.涂源法扩散：将雾态的杂质源H3PO4直接涂在硅片表面，并在高温下进行扩散。H3PO4在高温下发生分解：c.溶胶-凝胶法：将杂质源涂在硅片表面，并旋转硅片，在离心力的作用下，杂质源在硅表面形成薄层，并在高温下进行扩散。4.论述扩散死层的形成机制，并提出消除扩散死层的方法经过高温扩散后，扩散到硅中的磷呈现类似高斯分布，硅片表面的电活性磷的浓度为在扩散温度下磷在硅中的固溶度，而超过固熔度的磷将结合进富磷的凝结物中。由于硅片表面存在过量的磷，使少子寿命大量减少，复合增加，由于在这个区域激发的电荷很快被复合而不能被PN结收集，使得硅片表面区域中吸收的光大量损失，因此临近硅表面的区域产生死层。并且在临近硅片表面吸收的光中，波长越短，损失效果越明显。为了消除死层，可以使用很浅的结，同时使表面磷的浓度保持在固熔度以下，同时，由于扩散方阻变大，使正面电极与基地不能形成良好的欧姆接触，因此需要使用相对密集的上电极栅线。5.论述在制备SiO2的工艺中，氯改善SiO2的特性的机制在氧化气氛中，加入氯可以使SiO2的特性得到很大的改善，主要有：1)钝化可移动离子，特别是钠离子2)增加氧化层下硅少子寿命3)减少SiO2的缺陷4)降低SiO2/Si的界面态密度和表面固定电荷密度5)减少在氧化过程中诱生的堆垛层错6.论述掺杂杂质磷对多晶硅氧化过程的影响当掺杂磷的硅氧化时，由于磷在硅和SiO2中的扩散系数不同，产生分凝，在分凝过程中，只有少量的磷分凝到SiO2中，大部分磷因分凝聚集到硅表面，这个到浓度的磷使费米势发生偏移，因而增加了表面的空位密度，而这些空位提供了额外的氧化点，增强了氧化速率。7.论述SiN/SiO2复合膜对太阳能电池的作用和钝化机制，SiN/SiO2复合膜具有双层减反射的效果；另外，与单层的SiN相比，SiO2的热应力与Si热应力更接近，因此SiN/SiO2复合膜的热稳定性优于SiN薄膜；在SiN膜中，离子的扩散和漂移速度远小于SiO2膜，因此SiN/SiO2复合介质能有效地阻止离子沾污；钠离子在SiN膜中的溶解度比在SiO2薄膜中的溶解度高出数百倍，因此SiN薄膜对钠离子具有提取作用；SiN/SiO2复合介质中，SiO2薄膜中的正电荷可以被吸收到SiN/SiO2界面中，有利于控制移动电荷，因此可以改善稳定性。8.论述PECVD制备SIN薄膜的机理在低压下，射频发生器产生高频电场，使电极间的气体发生辉光放电，产生非平衡等离子体，这时反应气体的分子、原子和离子均处于环境温度，而电子被电场加速，获得很高的能量，将反应气体分子激活，使原本高温下才发生的反应在低温下发生。在一定衬底温度下，等离子气氛下的化学反应为SiH4+NH3→SiN+H+9.论述电池中开路电压和短路电流的影响因素，及开路电压和短路电流的损失机制由可知，电池的开路电压取决于饱和电流和光生电流，而饱和电流依赖于电池中的复合。开路电压损失主要由电池的表面复合，本体复合以及耗尽层的复合决定。由可知，短路电流密度取决于光子的收集能力，和光子的扩散长度，因此短路电流依赖于电池的面积，表面钝化效果和减反射膜的特性。短路电流的损失主要有电池表面的光学反射，正面电极的遮光，电池内部的陷光特性，以及电池的本体和表面复合。10.论述烧结工艺形成欧姆接触的机制电极金属材料和半导体单晶硅在温度达到共晶温度时，单晶硅原子按相图以一定的比例量溶入到熔融的合金电极材料中去。溶入的单晶硅原子数目决定于合金温度和电极材料的体积，烧结合金温度愈高，电极金属材料体积愈大，则溶入的硅原子数目也愈多，这时状态被称为晶体电极金属的合金系统。如果此时温度降低，系统开始冷却，这时原先溶入到电极金属材料中的硅原子重新以固态形式结晶出来，也就是在金属和晶体接触界面上生长出一层外延层。如果外延层内含有足够量的与原先晶体材料导电类型相同杂质成份，这就获得了用合金法工艺形成欧姆接触。11.论述硅片各向同性腐蚀的腐蚀原理，及工艺参数对腐蚀效果的影响硅片经过线锯切割后，表面因加工应力而形成一层损伤层及污染，损伤深度与线锯切割中切割液的成分等因素有关。要除去多晶硅表面的这层损伤层，并形成凹凸的粗糙表面，以达到减反射的效果，可以使用各向同性腐蚀系统。各向同性腐蚀系统中，硅的各晶向受到均匀的化学腐蚀。目前广泛采用的各向同性腐蚀系统是HF+HNO3方法。酸性各向同性腐蚀的反应机制包括2个步骤：A．HNO3氧化硅片表面形成氧化物：反应过程为Si+4HNO3=SiO2+4NO2+2H2O该反应进行的很慢上一反应生成的NO2与H2O反应：2NO2+H2O=HNO2+HNO3生成的HNO3继续和Si反应Si+4HNO2=SiO2+4NO+2H2O反应速率比Si+HNO3快上一反应生成的NO与HNO3反应生成HNO2:3HNO3+2NO+H2O=3HNO2最后的2个反应交替进行，促进氧化反应的进行。B.HF与氧化物生成可溶性的络合物：反应过程为：SiO2+4HF=SiF4+2H2OSiF4+2HF=H2SiF4整个腐蚀过程是氧化反应和络合反应的综合过程。腐蚀液的成分对腐蚀速率的影响很大。腐蚀液成分相当于电化学反应的化学当量摩尔比时，腐蚀速率最大。若腐蚀液中HF的含量较多，则腐蚀过程受氧化反应控制，若腐蚀液中HNO3含量较多，腐蚀过程受反应生成物溶解速率的限制。因为氧化反应对硅片晶向、掺杂浓度和晶体缺陷比较敏感，所以HF含量较多时，硅片表面腐蚀速率不均匀。因此在生产中，通常采用HNO3含量较多的腐蚀液。由于NO2还会大量的溶解在腐蚀液中，温度越低，溶解在溶液中的NO2越少。因此工艺温度越高，腐蚀速率越快，但有时为了改善腐蚀的表面质量使用较低的工艺温度。在腐蚀过程中，硅片表面会析出气体，阻碍反应的进行，并导致局部过热，另外，腐蚀速率对腐蚀液的浓度很敏感，因此要有足够的循环量，以保证腐蚀的均匀性。由于半导体在光照的情况下会激发电子空穴对，使载流子浓度增加，进而促进腐蚀中电化学反应的进行。在腐蚀速率较大时，一般不受光照的影响。而腐蚀速率较慢时，光照的影响较大。12、在涉及到太阳光做光源时，常用到AirMass（AM）的概念简述AM0、AM1、AM1.5和AM2.0的区别？。AM0：表示太阳光通过的大气量为零，即为大气层以外的太阳光。其值就是太阳常数，为140mW/cm2。宇宙用的太阳能电池的特性，通常是对AM0的太阳光而言的。AM1：表示太阳在正上方、恰好是赤道上海拔为零米处正南中午时的垂直日射光。晴朗时的光强约为100mW/cm2，该值有时被称为一个太阳。所谓太阳的单位多半用于聚光型的太阳能电池，例如三个太阳意味着300mW/cm2。AM1.5和AM2：分别指天顶角为48度和60度时的太阳光，光强是100mW/cm2和75mW/cm2。13、何谓费米能级？写出费米分布函数.对于能量为E的一个量子态被一个电子占据的几率f(E)为：f(E)=1+exp[(E-Ef)/kT]f(E)称为电子的费米分布函数，它是描写热平衡状态下，电子在允许的量子态上如何分布的一个统计分布函数。式中k是波耳兹曼常数，T是绝对温度。EF称为费米能级或费米能量，它和温度、半导体材料的导电类型、杂质的含量以及能量零点的选取有关。EF是一个很重要的物理参数，只要知道了EF的数值，在一定温度下，电子在各量子态上的统计分布就完全确定。14、简述酸性制绒和碱性制绒工艺的区别？酸性制绒：硅片经过线锯切割后，表面因加工应力而形成一层损伤层及污染，损伤深度与线锯切割中切割液的成分等因素有关。要除去多晶硅表面的这层损伤层，并形成凹凸的粗糙表面，以达到减反射的效果，可以使用各向同性腐蚀系统。各向同性腐蚀系统中，硅的各晶向受到均匀的化学腐蚀。目前广泛采用的各向同性腐蚀系统是HF+HNO3方法。碱性制绒：利用碱性溶液对单晶硅片进行各向异性腐蚀的特点来制备绒面。当各向异性因子=10时（所谓各向异性因子就是（100）面与（111）面单晶硅腐蚀速率之比），可以得到整齐均匀的金字塔形的角锥体组成的绒面。绒面具有受光面积大，反射率低的特点。可提高单晶硅太阳电池的短路电流，从而提高太阳电池的光电转换效率。15、简述少子寿命与太阳电池的关系？16、请问样品的厚度与少子寿命的关系，还有探头离样品的高度对测试的影响？从理论上讲，少子寿命于样品厚度有直接关系（如公式3-01），样品越厚，测试寿命越大越接近体寿命。而实际上，表面复合的影响大于扩散寿命的影响，只要表面处理得好，不同厚度样品的测试寿命相差很小。17、简述薄膜太阳电池和晶体硅太阳电池各自的优势和缺点。晶体硅太阳电池：基于硅片技术，硅料成本较高、工艺较成熟，转换效率高；薄膜太阳电池：基于薄膜技术，节省硅料成本，对工艺环境和设备要求较高，技术含量高，且转换效率较低，具有功率效率衰减效应。18、.详细阐述PECVD工艺中，SiN:H中H的钝化和扩散机制采用等离子增强型化学气相沉积PECVD法制备的SiN减反射膜不仅可以有效地降低硅片的反射率，从减反射膜扩散到硅表面、体内以及晶界处的H还可以钝化基体的表面态、缺陷和杂质的电活性，降低态密度和电池表面的复合速率，增加少子寿命，从而提高电池的开路电压和短路电流。而且沉积的SiN还可以防止H逸出。在使用PECVD方法沉积SiN时，由于反应气体中含H，一部分H保留在SiN中，在高温过程中，H从SiN中释放并扩散到硅中，H与硅的悬挂键结合，起到钝化作用。对基体的钝化需要原子态的H，因为原子态的H具有足够大的扩散系数进行本体钝化。SiN:H薄膜中提供H原子的量与薄膜释放的一般模式的H（通常为分子态）成反比。致密的SiN:H薄膜将降低H的扩散系数，阻止H从薄膜中逸出并扩散到硅基体中。另外，从SiN扩散到Si中的氢分子并不一定是从Si-H和N-H键释放的氢原子。在扩散过程中，还可能会发生氢的离解，再结合和俘获。这一动态过程会随着H2的离解能而变化，并影响H的扩散过程和在薄膜与基体的界面处提供H的能力。较高的薄膜密度会束缚大H2分子的运动，进而增加硅或氮的悬挂键离解并形成悬挂氢的可能性。