掺硼纳米硅颗粒的脉冲放电制备及测试分析

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1、掺硼纳米硅颗粒的脉冲放电制备及测试分析张伟汪炜常州大学机械工程学院南京航空航天大学机电学院摘要：以掺硼硅锭（电阻率0.01Q•cm）作为原材料，在液体介质屮采用脉冲放电法制备出掺硼纳米硅颗粒。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、纳米粒径电位分析（PSDA）、原子发射光谱（1CP-0ES）等测试手段对获得的产物进行测试分析，绝大部分纳米硅颗粒尺寸集中在30fi0rnn，其硼含量的质量分数为19X10-4%。在此基础上，将制备纳米硅颗粒配制为质量分数为15%的纳米硅浆料，通过丝网印刷在太阳硅片上，经85（TC高温烧结后，硅片表面

2、方阻可由100QD/降到30QQ/o关键词：掺硼;纳米硅颗粒;脉冲放电;纳米硅浆料方阻;作者简介：张伟（1984—），男，博士、讲师，主要从事精密特种加工和光伏方面的研光。zwzy666@nuaa.edu.cn收稿日期：2015-11-06基金：江苏省高等学校自然科学研究面上项目（17KJB460001）PREPARATIONANDCHARACTERIZATIONOFBORONDOPEDSILICONNANOPARTICLESBYPULSEDELECTRICALDISCHARGEZhangWeiWangWeiSchoolofMechanic

3、alEngineering，ChangzhouUniversity;CollegeofMechanicalandElectricalEngineering,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics;Abstract：Inconjunctiontothissystem,amethodofpreparingsiliconnanoshperesfromborondopedsiliconingot(resistivity0.01•cm)byutilizingpulseddischargeinliqu

4、id,hasbeenintroduced.Thecharacterizationofthesesi1iconnanoparticleswithSRM,XRD,PSDAandTCP-OESshowsthatdiameterofmostsiliconNPsisabout30-60nm,andtheboroncontentpresentisapproximately19X10"1%.Testsampleofnanosiliconpasteconsisting15%ofsiliconnanoshperesisthenpreparedandscree

5、n-printedonsiliconsolarwafer.Afterbeingsinteredat850°C,theresultantsolarwafersheetresistancewasmeasuredtobedecreasedfrom100Q/□to30Q/□.Keyword：borondoped;siliconnanoparticles;pulsedelectricaldischarge;nanosiliconpaste;sheetresistance;Received：2015-11-060引言在光伏行业，硅片的掺杂十分重耍，所掺

6、入的杂质原子主耍有硼和磷。近年来，基于丝网印刷的硅片掺杂得到越来越多的关注，其设备简单，有利于实现大规模生产。不同种类的丝网印刷掺杂浆料相继被报道XLil。掺杂纳米硅颗粒作为掺杂浆料的主要成分，当前的制备方法有激光烧蚀m、等离子体法［io］、热分解法［11］等，但这些方法都存在产率低、成本高等不足。脉冲放电法制备纳米颗粒是将电能直接转换为高温热能而使材料气化，并在介质中形成纳米颗粒。该方法只有设备稳定可靠且成木低、能量利用率高、能实现连续生产等优势。国外学者对脉冲放电制备纳米颗粒进行了一些研宄如Tabrizi等［12］利用脉冲放电法制备YA

7、u纳米颗粒。本文以掺硼硅碇作为原材料，在去离子水中，采用脉冲放电方法，获得大量硅颗粒，利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、纳米粒径电位分析（PSDA）、原子发射光谱（ICP-OES）对产物颗粒进行详细表征和分析。在此基础上，将所制备的纳米硅颗粒配制成纳米硅浆料，并采用丝网印刷技术，以太阳能级硅片为基底进行扩散试验，并测试扩散区域的方阻。1脉冲放电制备纳米硅颗粒1.1制备过程脉冲放电原理如图1所示，工具电极和工件电极分别接在脉冲电源的两端，当两极相互靠近到达放电间隙时，击穿工作液，形成等离子放电通道，产生放电。脉冲放电通道瞬间

8、温度高达10000°C,此温度足以达到大多数材料的气化点，因此在材料的去除过程屮，表面的材料被气化，以原子或原子团的形式被去除而进入工作液中，与工作液原子碰撞、冷却，最终形成纳米