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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(chǎn)工藝與光纖預(yù)制棒生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用

太陽能電池的應(yīng)用

太陽能電池的應(yīng)用 1839年法國科學(xué)家 E Becquerel發(fā)現(xiàn)液體的光 生伏特效應(yīng) (簡稱光伏效應(yīng))。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(dǎo)體的光伏效應(yīng) , 將太陽輻射直接轉(zhuǎn)換成電能。在pn結(jié)的內(nèi)建電場作用下 , n區(qū)的空穴向p區(qū)運動 , 而p區(qū)的電子向 n區(qū)運動 , 最后造成在太陽能電池受光面 (上表面) 有大量負(fù)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(dǎo)線接上負(fù)載 , 在負(fù)載上就有電流通過。只要太陽光照不斷 , 負(fù)載上就一直有電流通過。

太陽能電池的應(yīng)用首先是在太空領(lǐng)域。1958 年 , 美國首顆以太陽能電池作為信號系統(tǒng)電源的衛(wèi)星先鋒一號發(fā)射上天。隨后 , 太陽能電池在照明、信號燈、汽車、電站等領(lǐng)域被廣泛采用。特別是與LED技術(shù)的結(jié)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(chǎn)工藝和氣體應(yīng)用商業(yè)化生產(chǎn)的晶體硅太陽能電池通常采用多晶 硅材料。硅片經(jīng)過腐蝕制絨 , 再置于擴(kuò)散爐石英管內(nèi) , 用 POCl3 擴(kuò)散磷原子 , 以在 p型硅片上形成深 度約 015μm 左右的 n型導(dǎo)電區(qū) , 在界面形成 pn 結(jié)。隨后進(jìn)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(wǎng)印刷燒結(jié)工藝制作上下電極。 晶體硅電池片生產(chǎn)中的擴(kuò)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(fā)生的化學(xué)反應(yīng)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(chǎn)工藝和氣體應(yīng)用 商業(yè)化生產(chǎn)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(chǎn)工藝首先是在玻璃基板上制造透明導(dǎo)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(fā)生的化學(xué) 反應(yīng)分別為 : Zn (C2 H5 ) 2 + H2O → C2 H6 + ZnO SiH4 + CH4 → a2SiC: H + H2 SiH4 → a2Si: H + H2

光纖應(yīng)用

光纖是當(dāng)前信息傳輸中無可替代的傳輸介質(zhì) , 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(dāng)然根據(jù)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(jù)國際電信聯(lián)盟 ( ITU) 的相關(guān)規(guī)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(wǎng)的傳輸 )、單模光纖 ( G1652主要運用于城域網(wǎng)、局 域網(wǎng)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(yù)制棒的生產(chǎn)工藝和氣體應(yīng)用通信用光纖大多數(shù)是由石英材料組成的。光纖制造過程包括光纖預(yù)制棒制備、光纖拉絲等步驟。

目前，光纖預(yù)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(jìn)的化學(xué)氣相沉積法 (MCVD)、等離子化學(xué)氣相沉積法 (PCVD ) 等 , 來生產(chǎn)光纖預(yù)制棒的芯棒 (Core2rod) ; 第二步是在氣相沉積工藝獲得芯棒的基礎(chǔ)上加入外包層 (Over2cladding) , 制成光纖預(yù)制棒。化學(xué)氣相沉積的核心反應(yīng)是 SiCl4 和 GeCl4 在 氫、氧火焰環(huán)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(yīng)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(zhì)問題，在供氣的管道系統(tǒng)要求上有非常嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，因此此類特殊氣體管道系統(tǒng)需要找專業(yè)的工程公司來設(shè)計選型和安裝。