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上篇 光伏材料物理实用基础篇 1

模块一 光伏材料基础 2

1.1 光伏材料的分类 2

1.1.1 硅材料 2

1.1.2 化合物半导体薄膜材料 3

1.2 半导体材料的物理特性 4

1.2.1 半导体材料的共性 4

1.2.2 硅材料的特殊物理性质 4

1.2.3 化合物半导体材料的特殊性质 5

实训一 采用四探针测试仪测量硅材料的电阻 7

思考题 8

模块二 晶体结构与缺陷 9

2.1 晶体的构造 9

2.1.1 晶体与非晶体 9

2.1.2 晶体的格子构造 9

2.1.3 晶胞与14种空间结构 9

2.2 晶体的特性 11

2.2.1 晶体的规则外形 11

2.2.2 晶体的固定熔点 11

2.2.3 晶体的各向异性 12

2.2.4 晶体的解理性 13

2.2.5 晶体的稳定性 13

2.3 典型的晶体结构 13

2.3.1 晶体的分类 13

2.3.2 半导体材料的典型结构 13

2.4 晶面、晶向 15

2.4.1 晶面指数 15

2.4.2 晶向指数 15

2.4.3 晶面间距 15

2.4.4 晶面夹角 15

2.5 晶体缺陷 16

2.5.1 点缺陷 16

2.5.2 线缺陷 17

2.5.3 面缺陷 17

2.5.4 体缺陷 19

实训二 采用X射线衍射法测试硅片的表面取向 19

思考题 20

模块三 杂质与缺陷能级 21

3.1 能带的形成 21

3.1.1 电子的共有化 21

3.1.2 能级、能带、能隙 21

3.1.3 导体、半导体、绝缘体的能带结构 22

3.2 半导体中的杂质与掺杂 22

3.2.1 半导体纯度的表示 22

3.2.2 半导体的杂质效应及影响 22

3.2.3 半导体的掺杂与型号 23

3.2.4 电子、空穴的产生 24

实训三 傅里叶红外光谱仪测试硅晶体中杂质含量 24

思考题 25

模块四 热平衡状态下的载流子和非平衡状态下的载流子 26

4.1 热平衡状态下的载流子 26

4.1.1 费米分布函数 26

4.1.2 状态密度 27

4.1.3 导带电子浓度和价带空穴浓度 27

4.1.4 本征半导体的载流子浓度 28

4.1.5 掺杂半导体的载流子浓度 28

4.2 非平衡状态下的载流子 29

4.2.1 非平衡载流子的产生与复合 29

4.2.2 非平衡载流子的寿命 30

实训四 采用少子寿命仪测量硅片的少子寿命 30

思考题 31

模块五 P-N结 32

5.1 P-N结的形成 32

5.1.1 载流子的扩散运动 32

5.1.2 载流子的飘移运动 32

5.2 P-N结的制备及杂质分布图 33

5.3 P-N结的能带结构及接触电势 33

5.4 P-N结的特性 34

5.4.1 P-N结的电流电压特性 34

5.4.2 P-N结的电容特性 34

5.4.3 P-N结的击穿效应 34

5.4.4 P-N结的光伏效应 35

思考题 35

下篇 光伏材料化学实用基础篇 36

模块六 光伏材料化学特性 37

6.1 硅及其重要化合物 37

6.1.1 硅 37

6.1.2 二氧化硅 41

6.1.3 氮化硅 42

6.1.4 碳化硅 42

6.1.5 四氯化硅 43

6.1.6 三氯氢硅 43

6.1.7 硅酸 44

6.1.8 硅烷 44

6.1.9 锗 45

6.2 GaAs 45

6.3 CdTe薄膜材料的工艺化学原理 46

思考题 47

模块七 外延工艺化学原理 48

7.1 外延工艺中气相抛光原理 48

7.2 外延生长的化学原理 49

7.3 氢气的纯化 50

7.3.1 分子筛纯化氢气的原理 50

7.3.2 分子筛的类型和组成 50

7.3.3 分子筛的特性 51

7.3.4 分子筛的再生 51

7.4 常用的脱水剂（干燥剂） 51

7.5 脱氧剂——105催化剂 52

7.6 钯管的纯化原理 53

7.7 氢气中其他杂质的净化剂 53

模块八 化学清洗及纯水的制备 54

8.1 化学清洗 54

8.1.1 硅片表面沾污的杂质 54

8.1.2 化学清洗的原理 55

8.1.3 硅片清洗的一般步骤及注意事项 60

8.2 纯水的制备 60

模块九 硅片表面的化学机械抛光 62

9.1 表面抛光的分类 62

9.2 表面抛光的原理 62

9.2.1 铬离子化学机械抛光 62

9.2.2 二氧化硅胶体化学机械抛光 62

模块十 半导体材料化学腐蚀原理 64

10.1 化学腐蚀的原理 64

10.1.1 半导体材料的腐蚀 64

10.1.2 二氧化硅的腐蚀 65

10.1.3 氮化硅的腐蚀 66

10.1.4 金属的腐蚀 66

10.2 影响化学腐蚀的因素 68

模块十一 扩散制结化学原理 70

11.1 扩散基本理论 70

11.1.1 扩散杂质的选择 70

11.1.2 扩散原理 71

11.2 磷扩散化学原理 73

11.2.1 液态源 73

11.2.2 气态源 75

11.2.3 固态源 75

11.3 硼扩散化学原理 75

11.3.1 液态源 76

11.3.2 固态源 77

11.3.3 气态源 77

模块十二 刻蚀工艺化学原理 79

12.1 光刻 79

12.2 聚乙烯醇肉桂酸酯光刻胶 80

12.3 光刻工艺的化学原理 82

12.4 其他光致抗蚀剂的介绍 84

模块十三 表面钝化和镀减反射膜的化学原理 88

13.1 二氧化硅钝化膜 88

13.2 磷硅玻璃钝化膜 91

13.3 氮化硅钝化膜 92

13.4 三氧化二铝钝化膜 94

模块十四 丝网印刷 98

14.1 丝网印刷的浆料组成 98

14.2 丝网印刷制备电极的原理 99

14.3 丝网印刷化学品的防护 101

模块十五 化学储能电池 104

15.1 铅酸蓄电池 104

15.2 锂离子电池 107

15.3 镍氢电池 108

参考文献 110