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光诱导沉积技术的发展及其在光伏工业中的应用

2014-4-21 14:31| 发布者: echo| 查看: 7725| 评论: 0

摘要: 根据Grotthuss-Draper定律,只有吸收辐射(以光子的形式)的分子才会进行光化学转化。但是光诱导分解型沉积可以细分为两类:第一类称为直接光解,是化合物本身直接吸收了太阳能而进行分解反应,即利用一些对光敏感的化 ...
       根据Grotthuss-Draper定律,只有吸收辐射(以光子的形式)的分子才会进行光化学转化。但是光诱导分解型沉积可以细分为两类:第一类称为直接光解,是化合物本身直接吸收了太阳能而进行分解反应,即利用一些对光敏感的化合物。
       1 前言
       随着全球能源的日趋紧张,太阳能电池以无污染、无机械转动部件,维护简便、无人值守、建设周期短、规模大小随意,可以方便地与建筑物相结合,市场空间大等独有的优势而受到世界各国的广泛重视,国际上已有众多大公司投入到太阳能电池的研发和生产中。    
       当前,硅太阳能电池的制造面临的挑战是提高太阳能电池的效率以增加单位面积的发电量以及进一步降低制造成本,使其能够广泛应用。在晶体硅太阳能电池中,硅片上电极列阵的制备是非常关键的技术,电极阵列是收集太阳能电池发出电流的必要部件,其性能的好坏直接影响电池的能量转换效率。   
       作为电镀技术的一个分支,光诱导沉积技术成为可以代替传统丝网印刷技术,能够提高太阳能转换效率的新兴金属化技术。在制造业迅速发展的时代,光诱导沉积技术的加工生产并逐步商业化,吸引了太阳能仪器制造公司的注意。   
       传统电镀已经取得优异的成绩,例如在良好的金属底层上,通过恒电位或者恒电流都可以得到优良的金属导线。但是,如何在太阳能电池的硅表面上得到优异的沉积层,却没有得到很好地解决。光诱导沉积技术能够解决传统电镀无法解决的部分问题。作为电沉积的一个分支,光诱导沉积的发展将进一步促进光伏和微电子制造工业的飞速发展。
       为了系统整理和集中反映光诱导沉积技术及其应用研究的学术进展和科技成就,增进交叉学科领域之间的学术交流,加强科学技术研究与经济建设的联系,促进科技成果的转化,笔者撰写了本文。目的是为了帮助电镀工作者了解新技术的机理以及发展方向。有关光诱导沉积技术的研究在国外已经开展很多,而国内才刚刚起步。而且到目前为止,并没有关于光诱导沉积研究现状及水平的系统总结。该文将对这方面进行综述。   
       2 光诱导沉积分类及其原理    
       光诱导沉积按反应类型可分为两大类:光诱导分解型和光生电子型。   
       2.1 光诱导分解型
       根据Grotthuss-Draper定律,只有吸收辐射(以光子的形式)的分子才会进行光化学转化。但是光诱导分解型沉积可以细分为两类:第一类称为直接光解,是化合物本身直接吸收了太阳能而进行分解反应,即利用一些对光敏感的化合物,使其在光的照射区域分解出金属单质并且沉积出来;第二类为光转化为热,利用一些对热敏感的化合物,采用激光加热使这类化合物在基体表面分解产生金属,从而形成沉积层。   
       2.2 光生电子型    
       光生电子型则利用具有p-n结的半导体的光伏效应,于外光源照射下在半导体的p-n结两侧的p区域产生空穴和n区域产生电子,并用来还原金属离子。    
光诱导沉积过程与电镀相似,只不过前者是靠外部光源照射到基体上贡献出电子,基体本身产生提供化学反应的电位,而后者是靠外电源提供。光诱导电沉积的过程可用图1表示。

       这种利用光生电子来还原电镀液中金属离子的技术叫做光诱导电镀技术。光诱导沉积法由于其特殊性,常用在半导体以及光伏电子工业领域。该工艺异于化学镀和置换镀,它不需要镀液中的还原剂来还原金属离子。这类技术不会因为基体被完全覆盖而停止反应。 
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