描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装-胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787313190482
即使对于多晶硅硅片（multicrystalline Si wafer），其宏观特性也可以在晶体生长过程中，通过控制其微观结构加以改变。
《太阳能电池的硅晶体生长》的写作目的是为了向读者介绍应用于太阳能电池的各类硅晶体生长机理、模拟、工艺及特性。本书首先论述了制备硅原料的冶金级硅方法、西门子法和冶金法，然后讨论了生产单晶硅棒的切克劳斯基法和区熔法、生长多晶硅铸锭的定向凝固法、铸造单晶硅技术以及多晶硅铸锭的亚晶界问题，再论述了可以替代硅片的带硅和球形硅技术，接着解释了制备晶体硅薄膜太阳能电池的液相外延法、气相外延法、闪光灯退火、铝诱导层交换，*后提供制备太阳能级硅需要的热化学数据库和动力学数据库。《太阳能电池的硅晶体生长》可以作为一本参考书，适合物理系、材料系、化学系、光学系、电子工程系、动力与能源系或其他相关专业的本科生、研究生和教师，学习研究太阳能硅晶体生长技术。本书也可以作为太阳能研究机构科学家或太阳能企业工程师的参考资料，为研究、开发、生产各种硅晶体提供帮助。
名词缩写表
参数符号表
1硅原料
1.1概论
1.1.1主要技术路线
1.1.2杂质
1.2冶金级硅
1.3西门子法
1.4冶金法
1.4.1氧化去除硼
1.4.1.1铸桶提纯熔渣
1.4.1.2熔渣特性
1.4.2与水蒸汽反应去除硼
1.4.3真空处理去除磷
1.4.4凝固提纯
1.4.5溶剂提纯
1.4.6浸出去除杂质
1.4.7电解/电化学纯化
1.4.8沉淀去除夹杂
1.4.9过滤去除夹杂
参考文献
2切克劳斯基法
2.1概论
2.2热场设计
2.2.1功率和生长速率
2.2.2界面形状和热应力
2.2.3氩气消耗和石墨降解
2.2.4产额提升
2.3连续加料
2.3.1数次加料
2.3.2镀膜坩埚
2.3.3大尺寸和连续生长
2.4改善晶体质量
2.5小结
参考文献
3区熔法
3.1概论
3.2原料棒
3.2.1西门子法和硅烷法
3.2.2切克劳斯基法
3.2.3颗粒状原料
3.3区熔法的掺杂
3.4技术限制
3.5二次区熔法
3.6区熔法的潜力
3.7小结
参考文献
4定向凝固法
4.1概论
4.2控制结晶过程
4.3晶体中的杂质
4.4凝固的三维效应
4.5小结
参考文献
5铸锭单晶硅
5.1概论
5.2小平面枝晶
5.3平行孪晶
5.4枝晶生长理论模型
参考文献
6亚晶界
6.1概论
6.2亚晶界的结构分析
6.3亚晶界的电学特性
6.4亚晶界的产生机理
6.5小结
参考文献
7带硅生长
7.1概论
7.2带硅技术的各种类型
7.2.1第I类带硅
7.2.1.1边缘限制薄膜生长
7.2.1.2线带
7.2.2第II类带硅
7.2.2.1衬底带硅生长
7.2.3技术比较
7.3材料特性和太阳能电池工艺
7.3.1耐火材料
7.3.2带硅材料特性
7.3.2.1边缘限制薄膜生长和线带
7.3.2.2衬底带硅生长
7.3.3带硅太阳能电池
7.3.3.1带硅的氢化
7.3.3.2太阳能电池工艺
7.4小结
参考文献
8球形硅
8.1概论
8.2过冷熔体的晶体生长
8.3枝晶的分裂
8.4一步滴管法
8.5小结
参考文献
9液相外延法
9.1概论
9.2生长动力学
9.3溶剂和衬底的优化
9.3.1溶剂的选择
9.3.2衬底表面的自生氧化物
9.4实验结果
9.4.1外延层厚度和生长速率
9.4.2外延层的掺杂和电学特性
9.5多晶硅衬底上的生长
9.5.1太阳能电池特性
9.6低温液相外延法
9.7异质衬底液相外延法
9.8外延横向过度生长
9.9高生产速率液相外延法
9.10小结
参考文献
10气相外延法
10.1概论
10.2理论分析
10.2.1流体力学
10.2.2生长动力学
10.2.2.1气体中气流和衬底上气流
10.2.2.2生长速率
10.2.2.3边界层模型
10.3实验方法
10.3.1SiH2Cl2/H2系统
10.3.2外延层的掺杂
10.3.2.1掺杂水平
10.3.2.2掺杂分布
10.4外延生长设备
10.5小结
参考文献
11闪光灯退火
11.1概论
11.2实验设备
11.3热扩散长度
11.4相变
11.5辐照度控制
11.6制备太阳能电池
11.7多晶硅薄膜的微结构
11.8小结
参考文献
12铝诱导层交换
12.1概论
12.2总体技术
12.3动力学分析
12.4结构特性和电学特性
12.5渗透膜的影响
12.6理论模型
12.7光伏应用
12.8小结
参考文献
13热化学数据库和动力学数据库
13.1概论
13.2热化学数据库
13.2.1热力学描述
13.2.1.1元素和化学计量化合物
13.2.1.2溶液
13.2.1.3溶解度
13.2.1.4平衡分布系数
13.2.1.5退缩性溶解度
13.2.2典型实例
13.3动力学数据库
13.3.1杂质扩散率
13.3.2典型实例
13.4应用热化学数据库和动力学数据库
13.4.1溶解度和分布系数
13.4.2表面张力
13.4.3多晶硅中杂质的晶界分凝
13.4.4确定洁净区宽度
13.5小结
参考文献
英汉索引
汉英索引
前言
21世纪的人类不但要面对日益严重的全球气候变暖，还要试图解决石化资源的逐渐耗竭问题。在未来一个世纪中，大多数自然资源将被耗尽，特别是石油、天然气和铀矿将出现不可避免的短缺。如今，人们认识到应该加快研究开发可再生能源技术，并且大规模发展新能源产业。
太阳能是一种终极自然资源。虽然30%的太阳能（solar energy）被地球反射，我们还可以充分地利用70%的太阳能。2000年全世界能源需求量约9 000百万吨石油当量（million tonnes oil equivalent，MTOE），而可使用的太阳能是其数千倍。即使在2050年，用太阳能只供应全世界能源需求的10%，我们也必须连续40年每年生产40GW的太阳能电池（solar cell），这要求每年400 000吨的硅原料（silicon feedstock）。我们相信这是一个可以实现的目标，因为这相当于将全世界2005年的硅原料产量增加12倍。为了实现在2050年太阳能占全球能源使用量10%这个目标，我们需要发展数种关键材料，考虑各种材料的生命周期，建立清洁能源循环。在数种关键材料中，Si无疑是重要的，因为现在90%的太阳能电池都基于Si，而其发展趋势将是大规模的。
为了推动高转换效率晶体硅太阳能电池（crystalline silicon solar cell）的发展，日本东北大学（Tohoku University）的材料研究学院（Institute for Materials Research，IMR）分别在2004年和2005年组织了2次国内研讨会，从材料科学（materials science）的角度探讨太阳能电池的硅晶体生长。随后，IMR和日本学术振兴会（Japan Society for the Promotion of Science，JSPS）的“晶体生长科学技术”（Science and Technology of Crystal Growth）第161号委员会在2006年10月2～3日共同组织了届晶体硅太阳能电池科学技术国际研讨会（International Workshop on Science and Technology of Crystalline Si Solar Cells，CSSC）。这个国际研讨会作为一个论坛，为大学、研究机构和产业界的科学家和工程师提供了一个相聚的机会，可以从材料科学的角度共同探讨晶体硅太阳能电池发展的成果和现有挑战。CSSC-2于2007年12月7～9日在中国的厦门举行，而CSSC-3于2009年6月3～5日在挪威的特隆赫姆（Trondheim）举行。而且，IMR和JSPS第161号委员会于2008年5月21～24日在日本的仙台（Sendai）的第4届亚洲晶体生长和晶体技术会议（4th Asian Conference on Crystal Growth and Crystal Technology，CGCT-4）上组织了“太阳能电池和清洁能源技术”（Solar Cells and Clean Energy Technology）专题讨论会。本书的多数章节是基于这些会议和论坛的学术讨论。编者衷心感谢CSSC和CGCT-4所有参与者对本书的贡献。
现在有数本介绍太阳能电池总体方面的著作，但是其重点是器件物理学（device physics），而晶体生长技术方面的描述较少。甚至可能存在一些误解，认为太阳能电池的晶体生长没有进一步的改进空间。但是，这样的观点有欠妥当。即使对于多晶硅硅片（multicrystalline Si wafer），其宏观特性也可以在晶体生长过程中，通过控制其微观结构加以改变。本书提供的基础知识应该可以为太阳能电池材料的新型晶体生长技术的未来发展做出贡献。
中岛一雄
宇佐美徳隆
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