铝分层诱导晶化非晶硅的研究

铝诱导晶化(AIC)法是一种低成本、低温制备高质量多晶硅薄膜的方法.采用磁控溅射和自然氧化法在石英衬底上生长铝/三氧化二铝/非晶硅结构的材料,然后进行低温(低于硅铝共熔温度577℃)退火处理.通过共焦显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)和X射线衍射(XRD)手段进行表征.结果表明,退火后薄膜分为两层,上层是铝、非晶硅和多晶硅的连续混合膜,随退火时间增加,上层晶化率快速增加;下层形成了完全晶化的大尺寸多晶硅晶粒,晶粒结晶质量接近单晶硅;增加退火时间,下层晶粒增长很缓慢;降低退火温度,下层晶粒尺寸明显增大;形成的多晶硅薄膜均具有高度(111)择优取向.并且,进一步地对上述退火过程中样品的变化行为作出分析.     

太阳能电池用低掺杂率多晶硅薄膜的制备

通过铝诱导晶化非晶硅(Aluminum-Induced Crystallization, AIC)制备的多晶硅薄膜具有较高的铝掺杂浓度(2×10¹⁸ cm^-3), 不适宜作为薄膜太阳能电池的吸收层. 我们提出了QCGE AIC法, 即: 硅原子的快速扩散; 冷却成核; 晶粒的慢速生长; 铝原子的向外扩散.通过精确控制AIC过程中退火温度及模式制备了掺杂率为2×10¹⁶ cm^-3的高品质多晶硅薄膜. 二次离子质谱(Secondary-Ion-mass Spectroscopy, SIMS)结果表明: 制备多晶硅薄膜中铝残留浓度依赖于退火的温度模式; 霍尔效应测试结果表明: 制备多晶硅薄膜的掺杂率依赖于退火的温度和退火模式; 拉曼光谱表明: 通过QCGE AIC 制备的多晶硅薄膜中包含有少量由小颗粒硅组成的区域.     

低温铝诱导非晶硅晶化的热力学机理研究

采用磁控溅射方法沉积了Al/Si薄膜,通过自然氧化形成中间层,再结合快速光热退火制备出微晶硅.研究了铝诱导非晶硅晶化的两个热力学过程:Si的扩散和Si的形核长大.利用拉曼散射光谱仪和X射线衍射仪对薄膜进行了结构表征.结果表明:在铝诱导非晶硅的晶化过程中引入中间氧化层,有利于改善晶化效果,获得晶粒较大且结构均匀的薄膜;低温下,温度对Si的扩散起决定作用,过厚的氧化层会阻碍Si的扩散,使其浓度不能达到临界形核浓度,无法使非晶硅晶化;较大的Al晶粒及Al对Si晶粒的"润湿"能在低温下诱导非晶硅晶化.     

铝膜沉积温度对非晶硅薄膜晶化的影响

采用磁控溅射(Magnetron Sputtering,MS)方法,研究了不同的退火温度及铝的沉积温度对非晶硅薄膜晶化的影响.通过扫描电子显微镜(SEM)对不同温度沉积的铝薄膜表面结构及形貌进行了分析;并利用光学显微镜,拉曼散射仪(RAMAN)对退火后的薄膜表面形态和结构进行了分析.实验结果表明:适当温度退火可以有效提高对非晶硅的诱导作用,提高铝膜的沉积温度对于非晶硅薄膜晶化有促进作用;在650℃的退火温度下增加铝的沉积温度可显著提高非晶硅的晶化效果.     

多晶硅薄膜制备技术的研究进展

多晶硅薄膜是当前在能源科学和信息技术领域中广泛使用的功能材料,它兼具单晶硅和氢化非晶硅(a-Si:H)的优点.本文评论了近几年多晶硅薄膜制备技术的研究进展,着重讨论了每种方法薄膜的淀积机理,并预测了多晶硅薄膜制备技术的未来发展趋势.     

一种鉴别多晶硅晶粒优劣的方法

在国外,多晶硅太阳电池已和单晶硅电池并驾齐驱.在国内,多晶硅材料和电池也已投产.由于多晶硅生长方法和工艺条件的不同,将会产生晶粒质量上的差异.本文介绍一种鉴别晶粒优劣的方法,它与D.Leung等人的方法不同,是非破坏性的,用直接测量多晶硅扩散结的光电压来识别晶粒或者小区域质量的优劣. 用常规方法将P型多晶硅片清洗,腐蚀,扩散成n~+层,去除磷硅玻璃,背面印刷铝浆并烧结,然后在此面上再印刷并烧结一层银浆,使之与硅形成良好的欧姆接触,去除了硅片周边的扩散寄生结后,便可对扩散结的光电压进行测量.测量时,将数字万用表一棒与     

非晶硅／多晶硅太阳电池吸收层厚度的设计优化

为非晶彬多晶硅太阳电池设计增加了一层重掺杂的非晶硅薄膜作为背场,利用AMPS程序模拟发现电池的光伏性能明显改善．模拟中还发现,有无背场时,电池的转换效率分别在吸收层厚度为5μm和15μm时达到峰值,故有背场的太阳电池更有利于节约材料,降低成本．     

太阳能电池及材料研究和发展现状

文章介绍了不同材料的太阳能电池,如单晶硅、多晶硅、多晶硅薄膜、非晶硅薄膜、CuInSe2、CdTe、染料敏化等太阳电池主要制备工艺、典型结构与特性.简要说明不同电池商品化生产情况及光伏产业发展趋势.     

益阳市典型天气条件下3种硅太阳能电池的光电效率测试比较

测试了益阳市4种典型天气(晴天、少云、多云、阴雨)条件下的太阳能单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅薄膜电池的性能参数,比较了3种太阳能电池的光电转换效率,测试结果表明:在晴天和少云的天气下,单晶硅太阳能电池效率最高,约为10.0%左右,多晶硅电池次之,为9.0%左右,非晶硅电池的光电效率最低,为4.5%左右,随着云层的增厚,单晶硅、多晶硅电池光电效率下降,而非晶硅薄膜电池光电效率略有上升,该测试结果对长江中游地区应用太阳能光伏系统具有一定的参考价值.     

太阳能电池技术进展与趋势

本文主要介绍太阳能电池的最新技术进展和太阳能电池的应用,阐述了单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳电池、化合物薄膜太阳能电池及染料敏化太阳能电池的技术进展和发展前景.     

Thermoelectric effect of silicon films prepared by aluminum-induced crystallization

Aluminum-induced crystallized silicon films were prepared on glass substrates by magnetron sputtering. Aluminum was added in the silicon films intermittently by the regular pulse sputtering of an aluminum target. The amount of aluminum in the silicon films can be controlled by regulating the aluminum sputtering power and the sputtering time of the undoped silicon layer; thus, the Seebeck coefficient and electrical resistivity of the polycrystalline silicon films can be adjusted. It is found that, when the sputtering power ratio of aluminum to silicon is 16%, both the Seebeck coefficient and the electrical resistivity decrease with the increasing amount of aluminum as expected; the Seebeck coefficient and the electrical resistivity at room temperature are 0.185-0.285 mV/K and 0.30-2.4 Ω·cm, respectively. By reducing the sputtering power ratio to 7%, however, the Seebeck coefficient does not change much, though the electrical resistivity still decreases with the amount of aluminum increasing; the Seebeck coefficient and electrical resistivity at room temperature are 0.219-0.263 mV/K and 0.26-0.80 Ω·cm, respectively.     

在铝诱导下非晶硅薄膜低温快速晶化研究

在镀铝 (0 .5～ 4μm)的玻璃基底上用射频辉光放电化学气相沉积法沉积 1～ 4μm厚的α- Si薄膜 (基底沉积温度为 30 0℃ ,沉积速率为 1 .0μm/h) ,然后样品在共熔温度下、 N2 气保护中热退火 ,可使其快速晶化成多晶硅薄膜 .结果表明 :在铝薄膜的诱导下 α- Si薄膜在温度 550℃附近退火 5min即可达到晶化 ,X-射线衍射分析显示样品退火 30 min形成的硅层基本全部晶化 ,且具有良好的晶化质量 .     

Al2O3衬底上多晶硅薄膜的外延和区熔再结晶

研究了陶瓷衬底上多晶硅薄膜的生长和区熔再结晶.利用快速热化学气相沉积(RTCVD)方法,在低成本的Al2O3衬底上沉积了重掺杂的致密多晶硅薄膜,薄膜的晶粒尺寸在微米级.经区熔再结晶(ZMR)后,薄膜的晶粒尺寸有了较大的提高,而且迁移率较高,这样的薄膜可以用作晶体硅薄膜太阳电池的籽晶层.最大的晶粒达到毫米量级,空穴迁移率超过50 cm2·V-1·s-1.在籽晶层上外延的活性层形貌与此类似.这些结果显示这种薄膜在光伏应用方面有较大的潜力.     

原子层沉积增强微纳结构硅电池的光电性能

本文用原子层沉积技术在硅表面沉积氧化铝作为钝化层、掺铝氧化锌薄膜作为透明电极，应用于有金字塔结构和黑硅结构的光伏电池上。通过反射光谱、电流-电压曲线、外量子效率等测试，比较平面硅、金字塔绒面硅和黑硅三种不同结构电池的光电性能。通过在金字塔结构表面沉积10个循环氧化铝作为钝化层，180 nm掺铝氧化锌作为透明电极，光电转换效率达到11.23%，短路电流28.72 mA/cm2，开路电压0.548 V，填充因子0.71。相比于没有钝化层和掺铝氧化锌薄膜的样品，电池各方面性能都得到提高。将该钝化层和透明电极应用于黑硅电池上获得了8.89%的光电转换效率。证明掺铝氧化锌作为透明电极、氧化铝作为钝化层，对微纳结构电池性能有明显提高。     

Al熔体与非晶SiO2的扩散反应动力学

利用SiO2玻璃尺寸大的特点,研究了Al与SiO2玻璃反应组织和反应动力学.实验发现,长时间反应可以得到Al/Al2O3复合组织,在Al熔体和Al/Al2O3复合组织间存在扩散过渡层.测定了扩散过渡层和Al/Al2O3复合层的生长动力学.分析了扩散过渡层的动力学规律.讨论了Si对扩散过渡层和复合层形成动力学的影响, 发现Al/Al2O3复合层形成的抛物线动力学特征.     

用铝合金中间层连接Si_3N_4和低碳钢

利用Thermorestor-W焊接热模拟试验机,采用适当的焊接参数和工艺,能够用铝合金中间层固相扩散连接Si_3N_4和低碳钢。在连接温度下,铝合金Si_3N_4进入孔洞中形成机械连接,而铝合金与Si_3N_4连接的主要机理是铝与Si_3N_4发生固相反应生成AlN。当温度大于530℃时,铝合金/Si_3N_4界面Al,Si扩散层厚度基本上不随温度升高而变化。Si_3N_4/铝合金/低碳钢接头的剪切强度取决于铝合金/钢界面强度,且随扩散连接温度上升而增加。     

交流阻抗谱技术用于研究塔中沙漠油田接地材料的腐蚀行为

在从室温到６０℃的４种温度下测定了７种接地材料在新疆塔中沙漠环境中的电极电位和极化曲线,并用电化学交流阻抗谱（ＥＩＳ）分析了温度对材料腐蚀速度和界面电阻的影响规律。实验结果表明,这７种材料的腐蚀速度相差３个数量级。常温下,钢、镀锌钢的腐蚀速度最高,高硅铸铁、铝的最低。界面双电层电容相差４～５个数量级,铜的电容最小,钢、镀锌钢的最高。随着温度的升高,高硅铸铁的腐蚀速度下降,其余材料的腐蚀速度都随温度的升高而增大     

低阻硅TSV与铜填充TSV热力学特性对比分析

对低阻硅TSV以及铜填充TSV的热力学性能通过有限元仿真的方法进行对比分析.低阻硅TSV在绝缘层上方以及低阻硅柱上方的铝层区域中凸起最为显著,且高度分别为82 nm和76 nm;铜填充TSV的凸起位置主要集中在通孔中心铜柱的上方,最大值为150 nm.应力方面,低阻硅TSV在绝缘层两侧的应力最大,且最大值为1 005 MPa;铜填充TSV在中心铜柱外侧应力最大,且最大值为1 227 MPa.另外,两种结构TSV的界面应力都在靠近TSV两端时最大.低阻硅TSV界面应力没有超过400 MPa,而铜填充TSV在靠近其两端时界面应力已经超过800 MPa.综上所述,相比于铜填充TSV,低阻硅TSV具有更高的热力学可靠性.      

Deformation mechanism and microstructures on polycrystalline aluminum induced by high-current pulsed electron beam

In this paper, we present an experimental investigation of deformation twinning in polycrystalline aluminum exposed to high-current pulsed electron beam (HCPEB) irradiation. The residual tensile stress with about 10 2 MPa was introduced in the irradiated surface layer. The feature characteristic irradiated with various numbers of pulses was investigated. The formation of a large number of twin bands on the surface irradiated with multiple pulses was determined. The experimental observations indicated that the deformation twinning was indeed triggered during HCPEB irradiation. It is suggested that high value of stress and strain rate induced by rapid heating and cooling due to HCPEB irradiation may cause the shifting of whole atomic planes simultaneously. Additionally, some slipping systems may be suppressed due to the geometric confinement by thinned size of surface layer, which can promote the initiation of deformation twinning.