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第七?/p>

 

硅的理化性质,纯硅和硅片的制?/p>

 

7.1

概述

 

早在

1876

年,英国科学家亚当斯等在研究半导体材料时发现:当用太阳能照射硒半?/p>

体时,如同伏特电池一样,会产生电流,称为光生伏特电。但是,硒产生的光电效应很弱?/p>

?/p>

20

世纪中期转化率只?/p>

1%

左右?/p>

1954

年,美国贝尔实验室的

Chapin

等研制出世界上第

一块真正意义上的硅太阳电池,光电转化率达到

6%

左右,又很快达到

10%

,从此拉开了现

代太阳能光伏的研究、开发和应用的序幕。几乎同时,

CuS/CdS

异质结电池也被开发,称为

薄膜太阳电池研究的基础?/p>

 

到目前为止,太阳能光电工业基本是建立在硅材料基础上,世界上绝大部分的太阳?/p>

光电器件是用晶体硅制造的?/p>

其中单晶硅太阳电池是最早被研究和利用的?/p>

但是由于生产?/p>

本较昂贵?/p>

?/p>

20

世纪

70

年代铸造多晶硅发明以来?/p>

由于价格较便宜,

迅速挤占单晶硅的市

场,成为最有竞争力的太阳电池材料。目前,

国际太阳电池材料电池市场中,单晶硅和多晶

硅约占市场的

80%

以上?/p>

 

7.1.1

硅的理化性质

 

?/p>

1

)物理性质

 

硅有晶态和无定形态两种同素异形体?/p>

晶态硅根据原子排列不同分为单晶硅和多晶硅,

它们

均有金刚石晶格,属于原子晶体,晶体硬而脆,抗拉应力远远大于抗剪切应力,在室温下没

有延展性;

在热处理温度大于

750

℃时?/p>

硅材料由脆性材料转变为塑性材料,

在外加应力下?/p>

产生滑移位错?/p>

形成塑性变形?/p>

硅材料还具有一些特殊的物理化学性质?/p>

如硅材料熔化时体

积缩小,固化时体积增大?/p>

 

硅具有良好的半导体性质,其本征载流子浓度为

1.5

×

10

10

?/p>

/cm

3

,本征电阻率?/p>

1.5

×

10

10

Ω

·

cm

,电子迁移率?/p>

1350cm

2

/(V

·

s)

,空穴迁移率?/p>

480cm

2

/

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V

·

s

?/p>

。作为半导体?/p>

料,硅具有典型的半导体材料的电学性质?/p>

 

①电阻率特?/p>

 

硅材料的电阻率在

10

-5

~10

10

Ω

·

cm

之间,介于导体和绝缘体之间,?/p>

纯未掺杂的无缺陷的晶体硅材料称为本征半导体,电阻率在

10

Ω

·

cm

以上?/p>

 

?/p>

PN

结特?/p>

 

N

型硅材料?/p>

P

型硅材料相连?/p>

组成

PN

结,

这是所有硅半导体器件的?/p>

本结构,也是太阳电池的基本结构,具有单向导电性等性质?/p>

 

③光电特?/p>

 

与其他半导体材料一样,硅材料组成的

PN

结在光作用下能产生电流,?/p>

太阳电池?/p>

但是硅材料是间接带隙材料?/p>

效率较低?/p>

如何提高硅材料的发电效率正是目前?/p>

们所追求的目标?/p>

 

?/p>

2

)化学性质

 

硅在常温下不活泼,不与单一的酸发生反应,能与强碱发生反应,可溶于某些混合酸?/p>

其主要性质如下?/p>

 

?/p>

 

金属作用

 

常温下硅只能?/p>

F

2

反应,在

F

2

中瞬间燃烧,生成

SiF

4

?/p>

 

Si+2F

2

======SiF

4

 

加热时,能与其他卤素反应生成卤化硅,与氧反应生成

SiO

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X=Cl

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I

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Si+O

2

=======SiO

2

 

在高温下,硅与碳,氮,硫等非金属单质化合,分别生成碳化硅、氮化硅、硫化硅等:

 

Si+C=======SiC 

3Si+2N

2

=======Si

3

N

4

 

Si+2S=======SiS

2

 

②与酸作?/p>

 

Si

在含氧酸中被钝化,但与氢氟酸及其混合酸反应,生成

SiF

4

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第七?/p>

 

硅的理化性质,纯硅和硅片的制?/p>

 

7.1

概述

 

早在

1876

年,英国科学家亚当斯等在研究半导体材料时发现:当用太阳能照射硒半?/p>

体时,如同伏特电池一样,会产生电流,称为光生伏特电。但是,硒产生的光电效应很弱?/p>

?/p>

20

世纪中期转化率只?/p>

1%

左右?/p>

1954

年,美国贝尔实验室的

Chapin

等研制出世界上第

一块真正意义上的硅太阳电池,光电转化率达到

6%

左右,又很快达到

10%

,从此拉开了现

代太阳能光伏的研究、开发和应用的序幕。几乎同时,

CuS/CdS

异质结电池也被开发,称为

薄膜太阳电池研究的基础?/p>

 

到目前为止,太阳能光电工业基本是建立在硅材料基础上,世界上绝大部分的太阳?/p>

光电器件是用晶体硅制造的?/p>

其中单晶硅太阳电池是最早被研究和利用的?/p>

但是由于生产?/p>

本较昂贵?/p>

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20

世纪

70

年代铸造多晶硅发明以来?/p>

由于价格较便宜,

迅速挤占单晶硅的市

场,成为最有竞争力的太阳电池材料。目前,

国际太阳电池材料电池市场中,单晶硅和多晶

硅约占市场的

80%

以上?/p>

 

7.1.1

硅的理化性质

 

?/p>

1

)物理性质

 

硅有晶态和无定形态两种同素异形体?/p>

晶态硅根据原子排列不同分为单晶硅和多晶硅,

它们

均有金刚石晶格,属于原子晶体,晶体硬而脆,抗拉应力远远大于抗剪切应力,在室温下没

有延展性;

在热处理温度大于

750

℃时?/p>

硅材料由脆性材料转变为塑性材料,

在外加应力下?/p>

产生滑移位错?/p>

形成塑性变形?/p>

硅材料还具有一些特殊的物理化学性质?/p>

如硅材料熔化时体

积缩小,固化时体积增大?/p>

 

硅具有良好的半导体性质,其本征载流子浓度为

1.5

×

10

10

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/cm

3

,本征电阻率?/p>

1.5

×

10

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Ω

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,电子迁移率?/p>

1350cm

2

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,空穴迁移率?/p>

480cm

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V

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。作为半导体?/p>

料,硅具有典型的半导体材料的电学性质?/p>

 

①电阻率特?/p>

 

硅材料的电阻率在

10

-5

~10

10

Ω

·

cm

之间,介于导体和绝缘体之间,?/p>

纯未掺杂的无缺陷的晶体硅材料称为本征半导体,电阻率在

10

Ω

·

cm

以上?/p>

 

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PN

结特?/p>

 

N

型硅材料?/p>

P

型硅材料相连?/p>

组成

PN

结,

这是所有硅半导体器件的?/p>

本结构,也是太阳电池的基本结构,具有单向导电性等性质?/p>

 

③光电特?/p>

 

与其他半导体材料一样,硅材料组成的

PN

结在光作用下能产生电流,?/p>

太阳电池?/p>

但是硅材料是间接带隙材料?/p>

效率较低?/p>

如何提高硅材料的发电效率正是目前?/p>

们所追求的目标?/p>

 

?/p>

2

)化学性质

 

硅在常温下不活泼,不与单一的酸发生反应,能与强碱发生反应,可溶于某些混合酸?/p>

其主要性质如下?/p>

 

?/p>

 

金属作用

 

常温下硅只能?/p>

F

2

反应,在

F

2

中瞬间燃烧,生成

SiF

4

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Si+2F

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======SiF

4

 

加热时,能与其他卤素反应生成卤化硅,与氧反应生成

SiO

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Si+2X

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4

 

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X=Cl

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在高温下,硅与碳,氮,硫等非金属单质化合,分别生成碳化硅、氮化硅、硫化硅等:

 

Si+C=======SiC 

3Si+2N

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2

 

②与酸作?/p>

 

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在含氧酸中被钝化,但与氢氟酸及其混合酸反应,生成

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硅的理化性质,纯硅和硅片的制?/p>

 

7.1

概述

 

早在

1876

年,英国科学家亚当斯等在研究半导体材料时发现:当用太阳能照射硒半?/p>

体时,如同伏特电池一样,会产生电流,称为光生伏特电。但是,硒产生的光电效应很弱?/p>

?/p>

20

世纪中期转化率只?/p>

1%

左右?/p>

1954

年,美国贝尔实验室的

Chapin

等研制出世界上第

一块真正意义上的硅太阳电池,光电转化率达到

6%

左右,又很快达到

10%

,从此拉开了现

代太阳能光伏的研究、开发和应用的序幕。几乎同时,

CuS/CdS

异质结电池也被开发,称为

薄膜太阳电池研究的基础?/p>

 

到目前为止,太阳能光电工业基本是建立在硅材料基础上,世界上绝大部分的太阳?/p>

光电器件是用晶体硅制造的?/p>

其中单晶硅太阳电池是最早被研究和利用的?/p>

但是由于生产?/p>

本较昂贵?/p>

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20

世纪

70

年代铸造多晶硅发明以来?/p>

由于价格较便宜,

迅速挤占单晶硅的市

场,成为最有竞争力的太阳电池材料。目前,

国际太阳电池材料电池市场中,单晶硅和多晶

硅约占市场的

80%

以上?/p>

 

7.1.1

硅的理化性质

 

?/p>

1

)物理性质

 

硅有晶态和无定形态两种同素异形体?/p>

晶态硅根据原子排列不同分为单晶硅和多晶硅,

它们

均有金刚石晶格,属于原子晶体,晶体硬而脆,抗拉应力远远大于抗剪切应力,在室温下没

有延展性;

在热处理温度大于

750

℃时?/p>

硅材料由脆性材料转变为塑性材料,

在外加应力下?/p>

产生滑移位错?/p>

形成塑性变形?/p>

硅材料还具有一些特殊的物理化学性质?/p>

如硅材料熔化时体

积缩小,固化时体积增大?/p>

 

硅具有良好的半导体性质,其本征载流子浓度为

1.5

×

10

10

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/cm

3

,本征电阻率?/p>

1.5

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10

10

Ω

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,电子迁移率?/p>

1350cm

2

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480cm

2

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。作为半导体?/p>

料,硅具有典型的半导体材料的电学性质?/p>

 

①电阻率特?/p>

 

硅材料的电阻率在

10

-5

~10

10

Ω

·

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之间,介于导体和绝缘体之间,?/p>

纯未掺杂的无缺陷的晶体硅材料称为本征半导体,电阻率在

10

Ω

·

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以上?/p>

 

?/p>

PN

结特?/p>

 

N

型硅材料?/p>

P

型硅材料相连?/p>

组成

PN

结,

这是所有硅半导体器件的?/p>

本结构,也是太阳电池的基本结构,具有单向导电性等性质?/p>

 

③光电特?/p>

 

与其他半导体材料一样,硅材料组成的

PN

结在光作用下能产生电流,?/p>

太阳电池?/p>

但是硅材料是间接带隙材料?/p>

效率较低?/p>

如何提高硅材料的发电效率正是目前?/p>

们所追求的目标?/p>

 

?/p>

2

)化学性质

 

硅在常温下不活泼,不与单一的酸发生反应,能与强碱发生反应,可溶于某些混合酸?/p>

其主要性质如下?/p>

 

?/p>

 

金属作用

 

常温下硅只能?/p>

F

2

反应,在

F

2

中瞬间燃烧,生成

SiF

4

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Si+2F

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4

 

加热时,能与其他卤素反应生成卤化硅,与氧反应生成

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4

 

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X=Cl

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Si+O

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在高温下,硅与碳,氮,硫等非金属单质化合,分别生成碳化硅、氮化硅、硫化硅等:

 

Si+C=======SiC 

3Si+2N

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=======Si

3

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Si+2S=======SiS

2

 

②与酸作?/p>

 

Si

在含氧酸中被钝化,但与氢氟酸及其混合酸反应,生成

SiF

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第七?硅的理化性质 硅片的制?- 百度文库
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硅的理化性质,纯硅和硅片的制?/p>

 

7.1

概述

 

早在

1876

年,英国科学家亚当斯等在研究半导体材料时发现:当用太阳能照射硒半?/p>

体时,如同伏特电池一样,会产生电流,称为光生伏特电。但是,硒产生的光电效应很弱?/p>

?/p>

20

世纪中期转化率只?/p>

1%

左右?/p>

1954

年,美国贝尔实验室的

Chapin

等研制出世界上第

一块真正意义上的硅太阳电池,光电转化率达到

6%

左右,又很快达到

10%

,从此拉开了现

代太阳能光伏的研究、开发和应用的序幕。几乎同时,

CuS/CdS

异质结电池也被开发,称为

薄膜太阳电池研究的基础?/p>

 

到目前为止,太阳能光电工业基本是建立在硅材料基础上,世界上绝大部分的太阳?/p>

光电器件是用晶体硅制造的?/p>

其中单晶硅太阳电池是最早被研究和利用的?/p>

但是由于生产?/p>

本较昂贵?/p>

?/p>

20

世纪

70

年代铸造多晶硅发明以来?/p>

由于价格较便宜,

迅速挤占单晶硅的市

场,成为最有竞争力的太阳电池材料。目前,

国际太阳电池材料电池市场中,单晶硅和多晶

硅约占市场的

80%

以上?/p>

 

7.1.1

硅的理化性质

 

?/p>

1

)物理性质

 

硅有晶态和无定形态两种同素异形体?/p>

晶态硅根据原子排列不同分为单晶硅和多晶硅,

它们

均有金刚石晶格,属于原子晶体,晶体硬而脆,抗拉应力远远大于抗剪切应力,在室温下没

有延展性;

在热处理温度大于

750

℃时?/p>

硅材料由脆性材料转变为塑性材料,

在外加应力下?/p>

产生滑移位错?/p>

形成塑性变形?/p>

硅材料还具有一些特殊的物理化学性质?/p>

如硅材料熔化时体

积缩小,固化时体积增大?/p>

 

硅具有良好的半导体性质,其本征载流子浓度为

1.5

×

10

10

?/p>

/cm

3

,本征电阻率?/p>

1.5

×

10

10

Ω

·

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,电子迁移率?/p>

1350cm

2

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,空穴迁移率?/p>

480cm

2

/

?/p>

V

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。作为半导体?/p>

料,硅具有典型的半导体材料的电学性质?/p>

 

①电阻率特?/p>

 

硅材料的电阻率在

10

-5

~10

10

Ω

·

cm

之间,介于导体和绝缘体之间,?/p>

纯未掺杂的无缺陷的晶体硅材料称为本征半导体,电阻率在

10

Ω

·

cm

以上?/p>

 

?/p>

PN

结特?/p>

 

N

型硅材料?/p>

P

型硅材料相连?/p>

组成

PN

结,

这是所有硅半导体器件的?/p>

本结构,也是太阳电池的基本结构,具有单向导电性等性质?/p>

 

③光电特?/p>

 

与其他半导体材料一样,硅材料组成的

PN

结在光作用下能产生电流,?/p>

太阳电池?/p>

但是硅材料是间接带隙材料?/p>

效率较低?/p>

如何提高硅材料的发电效率正是目前?/p>

们所追求的目标?/p>

 

?/p>

2

)化学性质

 

硅在常温下不活泼,不与单一的酸发生反应,能与强碱发生反应,可溶于某些混合酸?/p>

其主要性质如下?/p>

 

?/p>

 

金属作用

 

常温下硅只能?/p>

F

2

反应,在

F

2

中瞬间燃烧,生成

SiF

4

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Si+2F

2

======SiF

4

 

加热时,能与其他卤素反应生成卤化硅,与氧反应生成

SiO

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4

 

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X=Cl

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Si+O

2

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2

 

在高温下,硅与碳,氮,硫等非金属单质化合,分别生成碳化硅、氮化硅、硫化硅等:

 

Si+C=======SiC 

3Si+2N

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Si+2S=======SiS

2

 

②与酸作?/p>

 

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在含氧酸中被钝化,但与氢氟酸及其混合酸反应,生成

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