硅太阳能电池扩散工序相关知识.ppt

《硅太阳能电池扩散工序相关知识.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、硅太阳能电池扩散工序相关知识1.目录目录半导体PN结扩散电池效率的损失扩散与栅线设计扩散与烧结在绝对温度T=0K时，所有的价电子都被共价键紧紧束缚在共价键中，不会成为自由电子，因此本征半导体的导电能力很弱，接近绝缘体。半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的材料。本征半导体：完全纯净的、结构完整、不含缺陷的半导体晶体。+4+4+4+4+4+4+4+4+42.1本征半导体2.半导体束缚电子这一现象称为本征激发，也称热激发。自由电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴当温度升高或受到光的照射时，束缚电子能量增高，有的电子可以挣脱原子核的束缚，而参与

2、导电，成为自由电子。自由电子产生的同时，在其原来的共价键中就出现了一个空位，称为空穴。2.1本征半导体2.半导体杂质元素：磷，砷多子：电子少子：空穴P：施主杂质(提供电子)+++++++++++++++多数载流子少数载流子正离子2.2.1N型半导体在本征Si和Ge中掺入微量五价元素后形成的杂质半导体。2.半导体2.2非本征半导体+4+4+4+4+4+4+4+4P+52.半导体2.2非本征半导体2.2.2P型半导体在本征Si和Ge中掺入微量三价元素后形成的杂质半导体。---------------负离子多数载流子少数载流子杂质元素：硼，铟多子：空穴

3、少子：电子P：受主杂质(提供空穴)+4+4+4+4+4+4+4+4B+33.PN结3.1结的种类同质结：相同材料形成的结(如不同参杂的硅片)异质结：不同材料形成的结半导体异质结(两种半导体材料之间组成的结)半导体-非半导体异质结(肖特基势垒结、MOS、MIS)结+++++++++++++++---------------多数载流子的扩散运动建立内电场P区N区3.PN结少数载流子的漂移运动多子扩散空间电荷区加宽内电场EIN增强少子漂移促使阻止空间电荷区变窄内电场EIN削弱3.2PN结的形成扩散运动和漂移运动达到动态平衡，交界面形成稳定的空间电荷区，

4、即PN结。3.PN结3.3能带图和光伏效应3.3.1基本概念能级：电位能的级别。能带：大量的能级形成能带。价带：在绝对零度下能被电子占满的最高能带，全充满的能带中的电子不能再固体中自由运动。导带：自由电子形成的能量空间。即固体结构内自由运动的电子所具有的能量范围。费米能级：该能级上的一个状态被电子占据的几率为1/2，用来衡量系统能级的水平。3.PN结3.3能带图和光伏效应3.3.2费米原理和费米能级一般而言，电子占据各个能级的几率是不等的。占据低能级的电子多而占据高能级的电子少。统计物理学指出，电子占据能级的几率遵循费米统计规律：在热平衡状态下，

5、能量为E的能级被一个电子占据的几率为：f(E)称为电子的费米分布函数，k、T分别为玻尔兹曼常数和绝对温度，EF称为费米能级。只要知道EF的数值，在一定温度下，电子在各量子态上的统计分布就完全确定了。在一定的温度下，费米能级附近的部分能量小于EF的电子会被激发到EF以上，温度越高，被激发的概率越大。3.PN结3.3能带图和光伏效应3.3.2费米原理和费米能级当E-EF＞5kT时，f(E)＜0.007当E-EF＜-5kT时，f(E)＞0.993k≈1.38x10-23J/K在参杂半导体中，如果是N型半导体，由于电子占据导带的几率较大，则EF的位置上移

6、靠近导带底，如果是P型半导体，EF下移靠近价带顶。参杂很重时，EF可以进入导带和价带。3.PN结3.3能带图和光伏效应3.3.3能带图3.PN结IRsRLRshILVIF电池工作时共有三股电流：光生电流IL，在光生电压V作用下的pn结正向电流IF，流经外电路的电流I，IL和IF都流经pn结内部，方向相反。根据pn结整流方程，在正向偏压V作用下，流过结的正向电流为IF=Is[exp(qV/koT)-1]电池与负载联通，流过负载的电流为I=IL-IF=IL-Is[exp(qV/koT)-1]由上式可得V=(koT/q)ln[(IL-I)/IS+1]3

7、.4等效电路图3.PN结合金结：熔化合金→再结晶（杂质分凝）→形成p-n结。生长结：拉制单晶；CVD；MBE。生长晶体时改变掺杂型号.扩散或离子注入结：在衬底中掺入反型杂质（杂质补偿）。高温扩散的概念：扩散机理有替位式扩散（例如硼、磷等在Si中的扩散）和间隙式扩散（如金在Si中的扩散）。杂质替位式扩散的速度慢，扩散温度高（800oC~1200oC），间隙式扩散的速度很快（在1000oC下10分钟就可扩散200~300μm的深度），扩散温度较低一些800oC~1050oC）。替位式扩散间隙式扩散3.5制备方法4.扩散假定在无对流液体（或气体）稀释溶

8、液中，按一维流动形式，每单位面积内的溶质传输可由如下方程描述：(1)式中J是单位面积溶质的传输速率（或扩散通量），N是溶质的浓度，假定它