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书 名: 太阳电池加工技术问答

作　者：刘寄声

出版社： 化学工业出版社

出版时间： 2010年01月

ISBN: 9787122069702

开本： 16开

定价: 36.00 元

内容简介

编者采用了问答形式编写《太阳电池加工技术问答》，书中所列是有关太阳能光伏电池生产企业人员应知和应会的技术及理论问题。在问题解答时，编者除了根据多年的实践经验进行编写之外，还参考了国内外有关最新资料，既有操作实践，又有基础理论；力求深入浅出，通俗易懂。全书主要内容如下：有关能源和太阳能方面的基础知识；半导体的基础知识；太阳能光伏电池及其生产工艺；有关硅材料的基础知识；硅烷、三氯氢硅、二氯二氢硅和四氯化硅的生产；多晶硅的制备；单晶硅的制备；有关其他材料的性质及制造；有关用电的知识和电气设备；有关环保节能的问题；有关安全生产、事故防范与处理；有关对硅太阳能光伏电池生产工艺的改进及展望。

《太阳电池加工技术问答》适于太阳能生产企业工人、技术人员和管理人员，也适合能源材料研究人员和在校大中专师生参考。

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第1章 有关能源和太阳能方面的基础知识1

1-1 什么是能源？能源有多少种？1

1-2 能源与社会经济有什么关系？2

1-3 能源与人口有什么关系？2

1-4 能源与环境有什么关系？3

1-5 什么是3E？3E之间的矛盾何在？3

1-6 能源问题的出路何在？5

1-7 作为21世纪新能源的必要条件是什么？5

1-8 什么是太阳能？5

1-9 太阳的构造是怎样的？太阳能的资源有多少？6

1-10 到达地球的太阳能是多少？6

1-11 什么是光？什么是辐射光谱？7

1-12 什么是日照强度？什么是日照量？ 8

1-13 什么是太阳常数？太阳常数是多少？10

1-14 太阳辐射有什么规律？我国哪些地区太阳辐射量大？11

1-15 太阳能能量的转换方式有几种？太阳能发电的方式有几种?12

第2章 半导体的基础知识13

2-1 什么是半导体？ 半导体有哪些独特性能？13

2-2 半导体材料的种类有多少？14

2-3 什么是电阻率？什么是电导率？15

2-4 半导体与（金属）导体有什么不同？16

2-5 为什么半导体的导电不如导体？17

2-6 杂质在半导体中有什么作用？18

2-7 什么是纯度？ 18

2-8 什么是3N？什么是ppb？19

2-9 为何采用硼含量来表示纯度？为何采用测量电阻率来测定纯度？19

2-10 半导体中的杂质可分为哪两类？电中性杂质对半导体有哪些作用？20

2-11 杂质在半导体的晶格中占什么位置？21

2-12 什么是载流子？什么是带正电的载流子？21

2-13 什么是载流子浓度？21

2-14 什么是载流子迁移率？22

2-15 什么是载流子复合？什么是平衡状态？什么是寿命？ 23

2-16 什么是多数载流子？什么是少数载流子？23

2-17 什么是P型半导体？什么是N型半导体？23

2-18 什么是P-N结？P-N结是怎样形成的？24

2-19 P型和N型半导体独立存在时是怎样的情况？形成P-N结后又是怎样的情况？24

2-20 什么是P-N结的单向导电性？25

2-21 什么是光生伏特效应？26

2-22 什么是漂移电流？什么是扩散电流？26

2-23 什么是P-I-N结？27

2-24 半导体是怎样导电的？27

2-25 什么是本征半导体？什么是杂质半导体？ 27

2-26 什么是正离子？什么是负离子？28

2-27 什么是电子云？什么是自由电子？28

2-28 什么是共价键？什么是空穴？29

2-29 什么是能级？什么是能带？29

2-30 什么是禁带？什么是价带、导带和满带？30

2-31 为什么说电子在满带中是不能导电的？为什么说电子在导带中是可以导电的？31

2-32 导体、半导体和绝缘体的能带有什么不同？31

2-33 什么是浅能级杂质？什么是深能级杂质？32

2-34 什么是分凝系数？33

2-35 什么是偏析提纯法？33

2-36 什么是晶体缺陷？什么是位错？34

2-37 什么是晶胞？什么是各种晶系与晶格？35

2-38 什么是霍尔效应？36

第3章 太阳能光伏电池及其生产工艺38

3-1 太阳能光伏电池是什么时候发明的？它的发展历史是怎样的？38

3-2 太阳能光伏电池有几种类型？ 40

3-3 太阳能光伏发电有哪些优点？太阳能光伏发电的前景如何？42

3-4 怎样来分辨太阳能光伏电池是用哪种材料制造的？43

3-5 用不同材料制造的太阳能光伏电池有哪些特点？44

3-6 太阳能光伏电池除了用于人造卫星等及日常生活的小型电子产品外，还可用于哪些方面？45

3-7 太阳能光伏电池是怎样发电的？47

3-8 目前太阳能光伏电池的效率是怎样的？47

3-9 什么是单晶硅太阳能光伏电池？单晶硅太阳能光伏电池是怎样生产的？47

3-10 单晶硅太阳能光伏电池的主要结构是怎样的？49

3-11 晶体硅光伏电池片是怎样生产的？49

3-12 什么是绒面结构？绒面是怎样制作的？50

3-13 单晶硅太阳能光伏电池的P-Ｎ结是怎样制备的？51

3-14 什么是铝背场？铝背场是怎样制备的？52

3-15 金属电极是怎样制备的？53

3-16 什么是减反射层？减反射层是怎样制备的？53

3-17 多晶硅可以直接用来生产太阳能光伏电池吗？多晶硅太阳能光伏电池有哪些优缺点？54

3-18 多晶硅太阳能光伏电池是怎样生产的？55

3-19 多晶硅铸锭炉是生产多晶硅的吗？为什么说多晶硅铸锭炉对硅也有提纯作用？57

3-20 为什么说太阳电池的“祖先”是硅二极管？57

3-21 什么是熔铸法？什么是印带法？57

3-22 单晶硅棒是怎样变成硅片的？57

3-23 我国的多丝切割技术和抛光技术已达到何种水平？59

3-24 配制切割料浆应该注意的事项有哪些？线切割硅片上的线痕是怎么形成的？59

3-25 什么是外延？ 60

3-26 外延生长工艺有什么新的进展？62

3-27 什么是扩散？62

3-28 什么是离子注入？63

3-29 什么是氧化？63

3-30 什么是薄膜太阳能光伏电池？64

第4章 有关硅材料的基础知识66

4-1 为什么说硅占据电子半导体材料当之无愧的“第一把交椅”？66

4-2 什么是硅？硅有什么性质？67

4-3 何谓非晶硅？何谓单晶硅？何谓多晶硅？67

4-4 何谓工业硅？68

4-5 工业硅是怎样生产的？68

4-6 对工业硅有什么要求？69

4-7 什么是微晶硅？70

4-8 为何太阳能光伏电池多以硅为原料？70

4-9 什么是硅石？ 70

4-10 什么是石英粉？ 71

4-11 什么是白炭黑？71

4-12 硅材料的电阻与纯度有何关系？72

4-13 什么是太阳能级多晶硅？72

4-14 原子的基本结构是怎样的？73

4-15 为什么说硅是四族元素？73

第5章 硅烷、三氯氢硅、二氯二氢硅和四氯化硅的生产75

5-1 什么是硅烷？75

5-2 硅烷是怎样制备的？76

5-3 硅化镁是怎样制备的？76

5-4 工业硅是怎样选择与处理的？77

5-5 对生产四氯化硅所用的氯是怎样处理的？77

5-6 四氯化硅是怎样制备的？78

5-7 对制备三氯氢硅所用的氯化氢是怎样处理的？80

5-8 什么是三氯氢硅？三氯氢硅是怎样制备的？80

5-9 什么是固定炉？什么是沸腾炉？82

5-10 一般四氯化硅和三氯氢硅中有哪些伴随物？83

5-11 什么是二氯二氢硅？二氯二氢硅是怎样生产的？84

5-12 何谓沸点？何谓饱和蒸气、饱和蒸气压？85

5-13 何谓物理提纯？何谓化学提纯？85

5-14 何谓易挥发组分？何谓难挥发组分？何谓低沸点、高沸点？86

5-15 何谓回流比？86

5-16 何谓理论塔板？何谓塔的全流量？87

5-17 何谓液泛现象？何谓液泛温度？87

5-18 什么是精馏法？87

5-19 精馏塔有哪几种？87

5-20 什么是填料塔？88

5-21 什么是筛板塔？89

5-22 怎样区分精馏中的三个组分？四氯化硅或三氯氢硅是怎样精馏的？89

5-23 四氯化硅的颜色太重是什么原因？92

5-24 什么是吸附提纯法？92

5-25 精馏塔中的爆响是怎么回事？92

5-26 什么是湿氮去磷法？93

第6章 多晶硅的制备94

6-1 什么是物理法和化学法？常见的提纯方法有哪几种？94

6-2 多晶硅的传统生产方法有几种？95

6-3 什么是四氯化硅氢还原法？96

6-4 什么是改良西门子法？它的优缺点是什么？97

6-5 什么是硅烷裂解法？98

6-6 什么是三氯氢硅和四氯化硅混合源生产多晶硅的方法？99

6-7 什么是多晶硅和石英玻璃联合制备法？99

6-8 多晶硅和石英玻璃的联合制备法有哪些优点？101

6-9 三氯氢硅合成的尾气是怎样回收的？103

6-10 还原炉尾气中的氢气、四氯化硅和三氯氢硅是怎样回收的？104

6-11 什么是干法回收？105

6-12 四氯化硅加氢是怎么回事？107

6-13 一种没有四氯化硅排放的多晶硅生产法是怎么回事？107

6-14 四氯化硅和三氯氢硅的氢还原的温度是多少？109

6-15 还原炉的启动方法有几种？109

6-16 有几种吸附方法？109

6-17 什么是还原炉？110

6-18 什么是流化床？113

6-19 什么是铸造多晶硅？ 114

6-20 用于拉制单晶硅的多晶硅材料一般为什么形态？115

6-21 为何说多晶硅是光伏产业大厦的基石？115

6-22 什么是还原炉节能器？115

6-23 什么是夹层？115

6-24 什么是冶金法生产太阳能级多晶硅？116

6-25 什么是气液沉积法生产粒状太阳能级多晶硅？ 116

第7章 单晶硅的制备117

7-1 什么是单晶硅？单晶硅的生产方法有哪几种？117

7-2 直拉法是怎样制造单晶硅的？118

7-3 什么是区熔提纯法？区熔提纯法有哪些优点？哪些材料不宜采用区熔提纯法？119

7-4 什么是悬浮区熔法？ 120

7-5 悬浮区熔法生长单晶有什么优缺点？121

7-6 有分解压的材料怎么拉单晶？122

7-7 什么是液封直拉法？123

7-8 掺杂方法有哪几种？123

7-9 拉单晶时会出现哪些不正常现象？124

7-10 直拉法和区熔法生产单晶硅各有哪些缺点？124

7-11 单晶硅是必须要以多晶硅为原料吗？125

7-12 直拉单晶炉中的晶体和坩埚是怎样旋转的？坩埚里的固液界面是怎样变化的？125

7-13 什么是直拉单晶炉？什么是区熔单晶炉？125

7-14 什么是基磷？什么是基硼？126

7-15 单晶硅中都含有哪些杂质？ 126

7-16 氧杂质对单晶硅有什么影响？什么是内吸杂工艺？127

7-17 碳杂质对单晶硅有什么影响？127

7-18 金属杂质对单晶硅有什么影响？127

7-19 单晶硅中有哪些缺陷？128

7-20 单晶硅中的位错对太阳能光伏电池有何影响？怎样避免产生位错？128

7-21 晶体旋转和坩埚旋转对单晶生长界面有何影响？129

7-22 为使单晶生长界面尽量平坦，在拉晶时采取哪些措施？129

7-23 直拉单晶生长界面为什么出现凸、平、凹变化？129

7-24 在直拉单晶整个生长过程中，热传输方式如何变化？129

7-25 哪些因素影响硅单晶径向电阻率均匀性？为了使径向电阻率均匀，可采取哪些方法？130

7-26 哪些因素影响硅单晶纵向电阻率均匀性？如何使硅单晶电阻率均匀？130

7-27 什么是温度振荡？如何消除温度振荡？130

7-28 如何防止产生硅跳、挂边和搭桥？一旦出现如何处理？130

7-29 什么是籽晶？什么是石英坩埚？130

7-30 什么是真空？什么是真空度？131

第8章 有关其他材料的性质及制造132

8-1 制造太阳能光伏电池都用什么材料？132

8-2 什么是氢气？氢气有哪些用途？氢气是怎样生产的？132

8-3 什么是氯气？氯气有哪些用途？氯气是怎样生产的？136

8-4 什么是氯化氢？氯化氢有哪些用途？氯化氢是怎样生产的？137

8-5 什么是氧气？氧气有哪些用途？氧气是怎样生产的？139

8-6 什么是氮气？氮气有哪些用途？140

8-7 什么是氩气？氩气有哪些用途？141

8-8 氢气是怎样净化的？ 141

8-9 什么是钯膜？什么是钯管？146

8-10 什么是变压吸附法？146

8-11 什么是硅胶？什么是分子筛？147

8-12 氯碱工业的副产品氢气能用来生产多晶硅吗？氯碱氢气怎样净化？148

8-13 氮气是怎样生产的？ 149

8-14 氮气中的氧是怎样除掉的？氮气中除氧后为何还要通过分子筛处理才可以用？149

8-15 什么是天然水？什么是纯水？150

8-16 什么是蒸馏水？ 150

8-17 什么是去离子水？ 151

8-18 什么是纯水？什么是高纯水？151

8-19 什么是石英玻璃？152

8-20 什么是天然石英玻璃？什么是合成石英玻璃？153

8-21 石英玻璃在太阳能光伏工业中有何用处？154

8-22 什么是析晶？怎样来防止石英玻璃析晶呢？ 155

8-23 什么是砷化镓？155

8-24 什么是氮化镓？156

8-25 什么是碳化硅？156

8-26 什么是工业氢、超纯氢、高纯氢、纯氢？157

8-27 各种行业对氢气有什么要求？157

8-28 什么是不锈钢？“不锈”的原理是什么？158

8-29 不锈钢为什么会有吸磁与不吸磁？158

8-30 什么是304不锈钢？159

第9章 有关用电的知识和电气设备160

9-1 什么是电？什么是直流电？什么是交流电？160

9-2 什么是电流强度？什么是电流密度？160

9-3 什么是电阻？160

9-4 什么是电能量？什么是电功率？161

9-5 什么是电流的热效应？怎样计算电流的热效应？161

9-6 什么是有功功率？什么是无功功率？什么是视在功率？161

9-7 什么是功率因数？怎样才能提高功率因数？162

9-8 怎样选择电阻炉电阻丝的直径？162

9-9 什么是趋肤效应？为什么交变电流会产生趋肤效应？163

9-10 什么是导体的欧姆电阻和有效电阻？164

9-11 什么是电流透入深度？它有什么实际意义？164

9-12 什么是可控硅？可控硅的工作原理是什么？164

9-13 什么是整流和逆变？165

9-14 还原炉为何要采用交流电加热？165

9-15 何谓无触点开关？165

9-16 多晶硅有怎样的导电特性？165

9-17 还原炉的伏安特性是怎样的？166

9-18 还原炉热载体的种类有哪几种？166

9-19 用硅芯作为发热体为何要用高压电击穿？167

9-20 钼丝炉有什么优点？167

第10章 有关环保节能的问题168

10-1 为何要环保节能？168

10-2 还原炉为何要用油冷却？168

10-3 可以采用蒸汽冷却还原炉吗？169

10-4 怎样采用热油制冷？169

10-5 精馏塔怎么节能？169

10-6 增加还原炉的硅棒数可以节能吗？169

10-7 多晶硅生产为何要与石英玻璃联产？170

10-8 为何要用还原尾气来生产白炭黑？170

10-9 为何要用还原尾气来生产盐酸？170

10-10 为何要用还原尾气来生产有机硅？171

10-11 可以让四氯化硅与三氯氢硅一起进还原炉吗？171

10-12 为何从还原炉排出的尾气首先要进入节能器？171

10-13 为何还原炉的尾气最终还需用淋洗法处理后才可排放？171

第11章 有关安全生产、事故防范与处理172

11-1 在太阳能光伏电池的生产中为何非要强调安全生产呢？172

11-2 氢气有哪些危险性？172

11-3 氧气有哪些危险性？172

11-4 三氯氢硅有哪些危险性？172

11-5 四氯化硅有哪些危险性？173

11-6 氢气设备对厂房有什么要求？173

11-7 对四氯化硅合成和提纯厂房有什么要求？174

11-8 对三氯氢硅合成和提纯厂房有什么要求？174

11-9 对氢气净化厂房有什么要求？175

11-10 对多晶硅氢还原厂房有什么要求？175

11-11 对石英玻璃制砣厂房有什么要求？175

11-12 对四氯化硅或三氯氢硅合成和提纯设备有什么要求？175

11-13 对氢气净化设备有什么要求？175

11-14 对多晶硅氢还原设备有什么要求？176

11-15 对石英玻璃制砣设备有什么要求？176

11-16 对氢气管道有什么要求？176

11-17 对氧气管道有什么要求？177

11-18 为什么氢气管路上要加阻火器？178

11-19 为什么使用氢气的厂房不宜采用有井字梁的结构？178

11-20 为什么使用氢气的厂房屋顶不宜采用机械排风？178

11-21 为何多晶硅和外延生产厂房要上下都有通风口？179

11-22 为什么硅烷的储存需要用高纯氮或氢稀释？179

11-23 为什么三氯氢硅的储罐需要用水降温？179

11-24 多晶硅生产中跑漏料该怎么办？179

11-25 何谓气体置换？180

11-26 为什么氧气阀门不能碰到油污？180

11-27 电气设备发生火灾应采取怎样的灭火措施？180

11-28 为什么四氯化硅跑漏时要用氨水去处理？182

11-29 三氯氢硅操作应注意哪些问题？182

11-30 什么是静电效应？ 183

11-31 静电有哪些危害？怎样防止？184

11-32 为何非要等还原炉、单晶炉降温后才能让产品出炉？184

11-33 什么是石英化？185

11-34 对于四氯化硅和三氯氢硅储运方面都有什么规定？185

11-35 为什么氧气瓶在使用中要留有一定压力的余气?185

11-36 为什么氢气、氧气瓶绝对不能混用?186

第12章 有关对硅太阳能光伏电池生产工艺的改进及展望187

12-1 多晶硅生产对环境有什么影响？如何改进？187

12-2 多晶硅生产耗能为何高？如何改进？187

12-3 怎样提高单位时间的厚度沉积速率？188

12-4 加大硅芯直径对产率有什么影响？191

12-5 加大硅棒的最终直径对产率有什么影响？193

12-6 有哪些新式精馏方法？有哪些新式精馏塔？194

12-7 为何说多晶硅生产厂最好建在氯碱工厂旁边？195

12-8 为何说多晶硅生产厂最好建在大海中？195

12-9 什么是带硅？目前有几种带硅的生产技术？195

12-10 有可以替代硅的材料吗？196

12-11 太阳能光伏电池的前景是怎样的？196

参考文献198