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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 GaAs45

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