1、太阳能电池制作及量测实验一、实验目的:学习基本太阳能电池的原理、制作及量测二、实验设备:超音波震洗机、快速加热退火炉(Rapid Thermo Annealing Furnace)、旋转涂布机(Spin Coater)、研磨机、真空热蒸镀机(Thermo Evaporator)、打线机(Wire Bounder)、双极性电源电表(KEITHLEY 236)、个人计算机、GPIB 适配卡、Labview 图控软件、氙灯三、实验步骤:1以接口活性剂、丙酮、去离子水清洁 P-type 的硅芯片、以 BOE 溶液去除芯片上的氧化层(SiO2)。2以 2% KOH(氢氧化钾)+8% IPA(异丙醇)混合
2、溶液在 75C 温度蚀刻芯片表面。3将硅芯片浸泡于浓硫酸(H 2SO498%)与过氧化氢 (H2O230%)的混和溶液(体积比为 4：1)，温度保持 90，浸泡时间为 15 分钟，以增加 P509与基板间的亲水性(hydrophilic)。4将 P509(五氧化二磷溶液)用旋转涂布机均匀涂布在 P-type 的硅芯片上。5再将芯片放入快速加热退火炉(RTA)中加热(11504 分钟)，通入氮气(N2)与氧气 (O2)，气体流量分别为 450 与 150sccm，使磷原子掺杂(Doping)进 P-type 芯片上内形成 P-N junction。6以 BOE 溶液去除芯片上的含磷 SiO2(P
3、SG)，再用研磨机磨除芯片边缘。7快速热氧化: 石英管中通流量为 150sccm 的氧气，温度设定 1050，加热 90 秒。8以 BOE 溶液去除芯片上的 SiO2。9将芯片背面(P-type 面)放入真空热蒸镀机中蒸镀平面铝电极。10再将芯片放入快速加热退火炉(RTA)中作 Anneal(通氮气 550的温度加热 20 分钟)，使 P-type 面获得良好的奥姆接触(Ohmic Contact)。10将芯片正面(N-type 面)放入真空热蒸镀机中蒸镀栅栏形铝电极。11再次将芯片放入快速加热退火炉(RTA)中作 Anneal(通氮气 400的温度加热 15 分钟)，使 N-type 面获得
4、良好的奥姆接触(Ohmic Contact)。12用打线机将铝电极和基座作联机，完成太阳能电池。13将太阳能电池接上 KEITHLEY 236，透过 GPIB 接口，卡连接到个人计算机，以白炽灯照射太阳能电池，用 Labview 图控软件绘出电压-电流曲线。四、学习目标:了解 P-N junction 能阶图的义意、太阳能电池的电压-电流曲线、影响太阳能电池效率的因素、基本半导体制程五、注意事项:BOE 含氢氟酸须全程在排气柜中取以塑料吸管取用，容器不可用玻璃材质，全程戴手套以策安全。芯片严禁以手触摸，必须用摄子夹取或戴手套拿取。真空热蒸镀机及快速加热退火炉操作前务必先开冷却水循环机。六、参考数据:陈建良,奈米结构单晶硅太阳电池之制程及研究,国立台湾大学物理系硕士论文施敏,半导体组件物理与制作,国立交通大版,第二版 pp.384http:/en.wikipedia.org/wiki/Solar_cellhttp:/www.solarserver.de/wissen/photovoltaik-e.htmlhttp:/www.nsc.gov.tw/_NewFiles/popular_science.asp?add_year=2003&popsc_aid=109
