单晶硅电池的扩散原理与因素

单晶硅电池的扩散原理与因素第一页，共三十九页，2022年，8月28日硅的结构第二页，共三十九页，2022年，8月28日扩散－－机制杂质原子硅原子a硅原子填隙原子替位式（Ｂ、Ｐ）填隙式

P:1.3*1021cm-3第三页，共三十九页，2022年，8月28日扩散的原理如果晶体中有杂质,就会沿浓度梯度扩散:当杂质原子总量恒定时,(饱和,再分布)当表面浓度恒定时,(再分布时通源)第四页，共三十九页，2022年，8月28日PB第五页，共三十九页，2022年，8月28日扩散－－－源三氯氧磷，液态，使用温度0℃（冰水浴）

熔点1.25℃，沸点105.30℃，蒸汽压高，

（冰水浴），挥发性强，蒸汽有毒。温度高会爆裂饱和推结：磷活化、生长氧化层POCl3+3O2P4O10+6Cl2P4O10+5Si5SiO2+4P第六页，共三十九页，2022年，8月28日

注意事项

极易水解，在潮湿的空气中，因水解产生酸雾，水解产生的HCl熔于源中会使源变成淡黄色，必须换源。

POCl3+3H2O

H3PO4+HCl系统不干燥时，POCl3+２H2O

HPO３+HCl，HPO３

是一种白色粘滞性液体，对硅片有腐蚀作用，并使石英舟粘在管道上不易拉出；扩散时氧气要适中．多：浓度上不去；少：会腐蚀片子对管道有腐蚀作用换源要在通风橱中第七页，共三十九页，2022年，8月28日扩散的测试

四探针方法电流方向ＰＮIRS=4.5324V/I目前测试时调好修正因子，就可以直接读数第八页，共三十九页，2022年，8月28日绒面产生原理第九页，共三十九页，2022年，8月28日腐蚀速率快慢由下列三个反应速度来决定。1、腐蚀液流至被腐蚀物表面的移动速率；2、腐蚀液与被腐蚀物表面产生化学反应的反应速率；3、生成物从被腐蚀物表面离开的速率。腐蚀的反应物和生成物是利用腐蚀液之浓度梯度然产生的扩散现象来达到传质的目的。所以，1、3又可称为扩散限制溶解过程（diffusion－limiteddissolution），通过搅拌可以提高。2的速率取决于腐蚀温度、材料、腐蚀液种类及浓度，和搅拌方式无关，被成为反应限制溶解过程（reaction－ratelimiteddissolution）。各向异性就是由化学反应的各向速率不同造成的。第十页，共三十九页，2022年，8月28日1、水分子的屏蔽效应（screeningeffect）阻挡了硅原子与OH根离子的作用，而水分子的屏蔽效应又以原子排列密度越高越明显。2、在{111}晶面族上，每个硅原子具有三个共价健与晶面内部的原子健结及一个裸露于晶格外面的悬挂健，{100}晶面族每一个硅原子具有两个共价健及两个悬挂健，当刻蚀反应进行时，刻蚀液中的OH－会跟悬挂健健结而形成刻蚀，所以晶格上的单位面积悬挂健越多，会造成表面的化学反应自然增快。各向异性的原因图3悬挂健对反应的影响第十一页，共三十九页，2022年，8月28日影响因素分析NaOH浓度无水乙醇或异丙醇浓度制绒槽内硅酸钠的累计量制绒腐蚀的温度制绒腐蚀时间的长短槽体密封程度、乙醇或异丙醇的挥发程度硅的刻蚀速率与表面原子密度、晶格方向、掺杂浓度、腐蚀液成分、浓度、温度、搅拌等参数有关第十二页，共三十九页，2022年，8月28日各个因素作用扩散控制过程反应控制过程NaOH溶液浓度反应温度制绒的根本IPA浓度NaSiO3浓度提高溶液浓稠度，控制反应速度硅片表面原始状态氢气泡密度及大小以及在硅片表面停留的时间决定金字塔形貌搅拌提高反应物疏运速度，提高氢气泡脱附作用图4氢气泡作用第十三页，共三十九页，2022年，8月28日不同IPA浓度下温度和NaOH溶液浓度对反应速度的影响对反应速度的影响第十四页，共三十九页，2022年，8月28日一定温度下NaOH溶液浓度和IPA含量对反应速率的影响第十五页，共三十九页，2022年，8月28日关键因素的分析

——NaOH的影响0.5%1.5%5.5%第十六页，共三十九页，2022年，8月28日关键因素的分析

——温度的影响80℃85℃90℃第十七页，共三十九页，2022年，8月28日关键因素的分析

——IPA浓度的影响0％5％10％第十八页，共三十九页，2022年，8月28日如何检测硅酸钠含量硅酸钠具体含量测量是没必要的，只要判定它的含量是否过量即可。实验是用100%的浓盐酸滴定，若滴定一段时间后出现少量絮状物，说明硅酸钠含量适中；若滴定开始就出现一团胶状固体且随滴定的进行变多，说明硅酸钠过量。第十九页，共三十九页，2022年，8月28日

烧结曲线第二十页，共三十九页，2022年，8月28日背电极第二十一页，共三十九页，2022年，8月28日第二十二页，共三十九页，2022年，8月28日第二十三页，共三十九页，2022年，8月28日沉积铝厚度的影响第二十四页，共三十九页，2022年，8月28日弯曲随铝浆丝印质量增加而增加。第二十五页，共三十九页，2022年，8月28日前电极第二十六页，共三十九页，2022年，8月28日欧姆接触形成有如下几个步骤：1有机物挥发2玻璃料在减反射膜表面聚集3玻璃料腐蚀穿过减反射膜4玻璃料通过与Si发生氧化还原反应产生腐蚀坑

PbO+SiPb+SiO2

5Ag晶粒在冷却过程中于腐蚀坑处结晶第二十七页，共三十九页，2022年，8月28日由于玻璃料对Si表面腐蚀具有各向异性，导致在Si表面形成了倒三角形的腐蚀坑。因此Ag晶粒在腐蚀坑处结晶时与Si表面接触的一侧呈倒金字塔状，而与玻璃料接触的一侧则成圆形。第二十八页，共三十九页，2022年，8月28日关于Ag晶粒的析出机理的解释有：

（1）与PbO和Si发生的氧化还原反应类似，玻璃料中的Ag2O与Si发生如下反应：

Ag2O+Si——Ag+SiO2（2）Ag和被腐蚀的Si同时融入玻璃料中。冷却时，玻璃料中多余的Si外延生长在基体上，Ag晶粒则在Si表面随机生长。第二十九页，共三十九页，2022年，8月28日（3）在烧结过程中通过氧化还原反应被还原出的金属Pb呈液态，当液态铅与银相遇时，根据Pb-Ag相图银粒子融入铅中形成Pb-Ag相。Pb-Ag熔体腐蚀Si的<100>晶面。冷却过程中,Pb和Ag发生分离，Ag在<111>晶面上结晶，形成倒金字塔形。第三十页，共三十九页，2022年，8月28日导电机理第三十一页，共三十九页，2022年，8月28日1Ag晶粒和栅线直接接触2通过极薄的玻璃层隧道效应3通过金属颗粒沉积的玻璃层的多重隧道效应第三十二页，共三十九页，2022年，8月28日影响因素浆料性质烧结工艺（最高温度）浆料成分玻璃料的熔点第三十三页，共三十九页，2022年，8月28日第三十四页，共三十九页，2022年，8月28日700℃740℃760℃780℃800℃820