氣體在太陽能與光纖應用

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。 212 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 213 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 )。 512 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。