單晶硅電池的擴(kuò)散原理與因素

單晶硅電池的擴(kuò)散原理與因素第1頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期一硅的結(jié)構(gòu)第2頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期一擴(kuò)散－－機(jī)制雜質(zhì)原子硅原子a硅原子填隙原子替位式（Ｂ、Ｐ）填隙式

P:1.3*1021cm-3第3頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期一擴(kuò)散的原理如果晶體中有雜質(zhì),就會(huì)沿濃度梯度擴(kuò)散:當(dāng)雜質(zhì)原子總量恒定時(shí),(飽和,再分布)當(dāng)表面濃度恒定時(shí),(再分布時(shí)通源)第4頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期一PB第5頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期一擴(kuò)散－－－源三氯氧磷，液態(tài)，使用溫度0℃（冰水?。?/p>

熔點(diǎn)1.25℃，沸點(diǎn)105.30℃，蒸汽壓高，

（冰水?。?，揮發(fā)性強(qiáng)，蒸汽有毒。溫度高會(huì)爆裂飽和推結(jié)：磷活化、生長(zhǎng)氧化層POCl3+3O2P4O10+6Cl2P4O10+5Si5SiO2+4P第6頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

注意事項(xiàng)

極易水解，在潮濕的空氣中，因水解產(chǎn)生酸霧，水解產(chǎn)生的HCl熔于源中會(huì)使源變成淡黃色，必須換源。

POCl3+3H2O

H3PO4+HCl系統(tǒng)不干燥時(shí)，POCl3+２H2O

HPO３+HCl，HPO３

是一種白色粘滯性液體，對(duì)硅片有腐蝕作用，并使石英舟粘在管道上不易拉出；擴(kuò)散時(shí)氧氣要適中．多：濃度上不去；少：會(huì)腐蝕片子對(duì)管道有腐蝕作用換源要在通風(fēng)櫥中第7頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期一擴(kuò)散的測(cè)試

四探針?lè)椒娏鞣较颍校蜪RS=4.5324V/I目前測(cè)試時(shí)調(diào)好修正因子，就可以直接讀數(shù)第8頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期一絨面產(chǎn)生原理第9頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期一腐蝕速率快慢由下列三個(gè)反應(yīng)速度來(lái)決定。1、腐蝕液流至被腐蝕物表面的移動(dòng)速率；2、腐蝕液與被腐蝕物表面產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率；3、生成物從被腐蝕物表面離開(kāi)的速率。腐蝕的反應(yīng)物和生成物是利用腐蝕液之濃度梯度然產(chǎn)生的擴(kuò)散現(xiàn)象來(lái)達(dá)到傳質(zhì)的目的。所以，1、3又可稱為擴(kuò)散限制溶解過(guò)程（diffusion－limiteddissolution），通過(guò)攪拌可以提高。2的速率取決于腐蝕溫度、材料、腐蝕液種類及濃度，和攪拌方式無(wú)關(guān)，被成為反應(yīng)限制溶解過(guò)程（reaction－ratelimiteddissolution）。各向異性就是由化學(xué)反應(yīng)的各向速率不同造成的。第10頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1、水分子的屏蔽效應(yīng)（screeningeffect）阻擋了硅原子與OH根離子的作用，而水分子的屏蔽效應(yīng)又以原子排列密度越高越明顯。2、在{111}晶面族上，每個(gè)硅原子具有三個(gè)共價(jià)健與晶面內(nèi)部的原子健結(jié)及一個(gè)裸露于晶格外面的懸掛健，{100}晶面族每一個(gè)硅原子具有兩個(gè)共價(jià)健及兩個(gè)懸掛健，當(dāng)刻蝕反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，刻蝕液中的OH－會(huì)跟懸掛健健結(jié)而形成刻蝕，所以晶格上的單位面積懸掛健越多，會(huì)造成表面的化學(xué)反應(yīng)自然增快。各向異性的原因圖3懸掛健對(duì)反應(yīng)的影響第11頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期一影響因素分析NaOH濃度無(wú)水乙醇或異丙醇濃度制絨槽內(nèi)硅酸鈉的累計(jì)量制絨腐蝕的溫度制絨腐蝕時(shí)間的長(zhǎng)短槽體密封程度、乙醇或異丙醇的揮發(fā)程度硅的刻蝕速率與表面原子密度、晶格方向、摻雜濃度、腐蝕液成分、濃度、溫度、攪拌等參數(shù)有關(guān)第12頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期一各個(gè)因素作用擴(kuò)散控制過(guò)程反應(yīng)控制過(guò)程N(yùn)aOH溶液濃度反應(yīng)溫度制絨的根本IPA濃度NaSiO3濃度提高溶液濃稠度，控制反應(yīng)速度硅片表面原始狀態(tài)氫氣泡密度及大小以及在硅片表面停留的時(shí)間決定金字塔形貌攪拌提高反應(yīng)物疏運(yùn)速度，提高氫氣泡脫附作用圖4氫氣泡作用第13頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期一不同IPA濃度下溫度和NaOH溶液濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響對(duì)反應(yīng)速度的影響第14頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一定溫度下NaOH溶液濃度和IPA含量對(duì)反應(yīng)速率的影響第15頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期一關(guān)鍵因素的分析

——NaOH的影響0.5%1.5%5.5%第16頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期一關(guān)鍵因素的分析

——溫度的影響80℃85℃90℃第17頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期一關(guān)鍵因素的分析

——IPA濃度的影響0％5％10％第18頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期一如何檢測(cè)硅酸鈉含量硅酸鈉具體含量測(cè)量是沒(méi)必要的，只要判定它的含量是否過(guò)量即可。實(shí)驗(yàn)是用100%的濃鹽酸滴定，若滴定一段時(shí)間后出現(xiàn)少量絮狀物，說(shuō)明硅酸鈉含量適中；若滴定開(kāi)始就出現(xiàn)一團(tuán)膠狀固體且隨滴定的進(jìn)行變多，說(shuō)明硅酸鈉過(guò)量。第19頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

燒結(jié)曲線第20頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期一背電極第21頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第22頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第23頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期一沉積鋁厚度的影響第24頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期一彎曲隨鋁漿絲印質(zhì)量增加而增加。第25頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期一前電極第26頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期一歐姆接觸形成有如下幾個(gè)步驟：1有機(jī)物揮發(fā)2玻璃料在減反射膜表面聚集3玻璃料腐蝕穿過(guò)減反射膜4玻璃料通過(guò)與Si發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生腐蝕坑

PbO+SiPb+SiO2

5Ag晶粒在冷卻過(guò)程中于腐蝕坑處結(jié)晶第27頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期一由于玻璃料對(duì)Si表面腐蝕具有各向異性，導(dǎo)致在Si表面形成了倒三角形的腐蝕坑。因此Ag晶粒在腐蝕坑處結(jié)晶時(shí)與Si表面接觸的一側(cè)呈倒金字塔狀，而與玻璃料接觸的一側(cè)則成圓形。第28頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期一關(guān)于Ag晶粒的析出機(jī)理的解釋有：

（1）與PbO和Si發(fā)生的氧化還原反應(yīng)類似，玻璃料中的Ag2O與Si發(fā)生如下反應(yīng)：

Ag2O+Si——Ag+SiO2（2）Ag和被腐蝕的Si同時(shí)融入玻璃料中。冷卻時(shí)，玻璃料中多余的Si外延生長(zhǎng)在基體上，Ag晶粒則在Si表面隨機(jī)生長(zhǎng)。第29頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（3）在燒結(jié)過(guò)程中通過(guò)氧化還原反應(yīng)被還原出的金屬Pb呈液態(tài)，當(dāng)液態(tài)鉛與銀相遇時(shí)，根據(jù)Pb-Ag相圖銀粒子融入鉛中形成Pb-Ag相。Pb-Ag熔體腐蝕Si的<100>晶面。冷卻過(guò)程中,Pb和Ag發(fā)生分離，Ag在<111>晶面上結(jié)晶，形成倒金字塔形。第30頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期一導(dǎo)電機(jī)理第31頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1Ag晶粒和柵線直接接觸2通過(guò)極薄的玻璃層隧道效應(yīng)3通過(guò)金屬顆粒沉積的玻璃層的多重隧道效應(yīng)第32頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期一影響因素漿料性質(zhì)燒結(jié)工藝（最高溫度）漿料成分玻璃料的熔點(diǎn)第33頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第34頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期一700℃740℃760℃780℃800℃820℃第35