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下面我們來了解一下特殊氣體在太陽能電池生產工藝與光纖預制棒生產工藝中的應用

太陽能電池的應用

太陽能電池的應用 1839年法國科學家 E Becquerel發現液體的光 生伏特效應 (簡稱光伏效應)。1954年 , 美國貝爾實驗室研制出單晶硅太陽能電池。

太陽能電池的原理是基于半導體的光伏效應 , 將太陽輻射直接轉換成電能。在pn結的內建電場作用下 , n區的空穴向p區運動 , 而p區的電子向 n區運動 , 最后造成在太陽能電池受光面 (上表面) 有大量負電荷 (電子) 積累 , 而在電池背光面 (下表面) 有大量正電荷 (空穴) 積累。如在電池上、下表面做上 金屬電極 , 并用導線接上負載 , 在負載上就有電流通過。只要太陽光照不斷 , 負載上就一直有電流通過。

太陽能電池的應用首先是在太空領域。1958 年 , 美國首顆以太陽能電池作為信號系統電源的衛星先鋒一號發射上天。隨后 , 太陽能電池在照明、信號燈、汽車、電站等領域被廣泛采用。特別是與LED技術的結合 , 給太陽能電池的普及帶來了巨大潛力。

晶體硅太陽能電池生產工藝和氣體應用商業化生產的晶體硅太陽能電池通常采用多晶 硅材料。硅片經過腐蝕制絨 , 再置于擴散爐石英管內 , 用 POCl3 擴散磷原子 , 以在 p型硅片上形成深 度約 015μm 左右的 n型導電區 , 在界面形成 pn 結。隨后進行等離子刻蝕刻邊 , 去除磷硅玻璃。接著在受光面上通過 PECVD制作減反射膜 , 并通過絲網印刷燒結工藝制作上下電極。 晶體硅電池片生產中的擴散工藝用到 POCl3 和 O2。減反射層 PECVD 工藝用到 SiH4、NH3 , 刻蝕 工藝用到 CF4。其發生的化學反應分別為 : POCl3 +O2 → P2O5 +Cl2 P2O5 + Si → SiO2 + P SiH4 + NH3 → SiNx: H + H2 CF4 + O2 + Si → SiF4 + CO2

薄膜太陽能電池生產工藝和氣體應用 商業化生產的薄膜太陽能電池分為非晶硅 ( a2 Si) 薄膜和非晶/微晶硅 ( a2Si /μc2Si) 疊層薄膜。后者對太陽光的吸收利用更充分。其生產工藝首先是在玻璃基板上制造透明導電膜 ( TCO )。一般通 過濺射或 LPCVD的方法。然后再通過 PECVD方法 沉積 p型、 i型和 n型薄膜。最后用濺射做背電極。非晶硅太陽能電池在 LPCVD沉積 TCO工序用 到 DEZn、B2 H6 ; 非晶 /微晶硅沉積工序用到 SiH4、PH3 /H2、TMB /H2、CH4、NF3 等。其發生的化學 反應分別為 : Zn (C2 H5 ) 2 + H2O → C2 H6 + ZnO SiH4 + CH4 → a2SiC: H + H2 SiH4 → a2Si: H + H2

光纖應用

光纖是當前信息傳輸中無可替代的傳輸介質 , 全球 80%以上信息量通過光纖傳輸。光纖的主要成分是 SiO2。從目前制造光纖的工藝來看 , 其主要原材料是 SiCl4。當然根據光纖的品種不同 , 類型不同 , 芯層摻雜微量元素的比例和成分也會不同。而芯層摻雜的不同決定著光纖的特性。

根據國際電信聯盟 ( ITU) 的相關規定 , 光纖的種類主要分為多模光纖 ( G1651光纖 , 主要運用于局域網的傳輸 )、單模光纖 ( G1652主要運用于城域網、局 域網和長途干線的傳輸)、色散位移單模光纖 ( G1653) 和截止波長單模光纖 ( G1654)、非零色散位移單模光纖 ( G1655 /G1656, 主要用于長途干線)。

光纖預制棒的生產工藝和氣體應用通信用光纖大多數是由石英材料組成的。光纖制造過程包括光纖預制棒制備、光纖拉絲等步驟。

目前，光纖預制棒制備最常用的是兩步法 : 第一步采用氣相沉積工藝 , 如外部氣相沉積法 (OVD )、 軸向氣相沉積法 (VAD)、改進的化學氣相沉積法 (MCVD)、等離子化學氣相沉積法 (PCVD ) 等 , 來生產光纖預制棒的芯棒 (Core2rod) ; 第二步是在氣相沉積工藝獲得芯棒的基礎上加入外包層 (Over2cladding) , 制成光纖預制棒。化學氣相沉積的核心反應是 SiCl4 和 GeCl4 在 氫、氧火焰環境下 , 水解生成 SiO2 和 GeO2 粉塵 (SOOT)。其中 SiCl4、GeCl4 需要加熱 , 用蒸氣或 氬氣攜帶的方式送入反應室。常用的其它特氣還有 CH4、CF4、Cl2、SF6 等。

特殊氣體因為氣體的性質問題，在供氣的管道系統要求上有非常嚴格的標準，因此此類特殊氣體管道系統需要找專業的工程公司來設計選型和安裝。