1. Sơ lược về vật liệu bán dẫn 1.1 cấu tạo 1.2 tính chất 2. silic và ứng dụng silic trong công nghệ chế tạo pin mặt trời 2.1 silic 2.2 ứng dụng silic trong công nghệ chế tạo pin mặt trời
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN VẬT LÝ KĨ THUẬT BỘ MÔN : VẬ LÝ BÁN DẪN ĐỀ TÀI : ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU BÁN DẪN CẤU TRÚC ĐỀ TÀI Sơ lược vật liệu bán dẫn 1.1 cấu tạo 1.2 tính chất silic ứng dụng silic công nghệ chế tạo pin mặt trời 2.1 silic 2.2 ứng dụng silic công nghệ chế tạo pin mặt trời Sơ lược vật liệu bán dẫn Sơ lược vật liệu bán dẫn Bán dẫn nhóm loại vật chất có điện dẫn điện tử mà trị số điện trở suất chúng nhiệt độ bình thường nằm khoảng điện trở suất vật dẫn điện môi Các chất bán dẫn có hai loại điện dẫn điện dẫn “điện tử: (n)và điện dẫn “điện tử - lỗ” (p) ta tạo sản phẩm bán dẫn với tiếp giáp p-n Sơ lược vật liệu bán dẫn Chất bán dẫn loại p Bán dẫn có tạp chất có nồng độ lỗ trống lớn nồng độ điện tử gọi bán dẫn loại P Để tạo thành vật liệu kiểu p, tạp chất, thường Gali, Indi Bore bổ sung vào tinh thể Si Ge Các tạp chất có hóa trị 3, nghĩa có điện tử lớp Khi Gali B, Indi đưa vào tinh thể Si Ge (hóa trị 4), thiếu điện tử hóa trị, tạo thành lỗ có điện tích dương, tạp chất tạo lỗ gọi tập chất nhận Sơ lược vật liệu bán dẫn Chất bán dẫn loại n Bán dẫn có tạp chất có nồng độ điện tử lớn nồng độ lỗ gọi bán dẫn loại N Để tạo thành vật liệu kiểu n, tạp chất, thường Arsen Antimony bổ sung vào tinh thể Si Ge, tạp chất có hóa trị 5, đưa vào thừa điện tử tự do, điện tử tạo điện tích âm ngun tử, gọi tập chất cho Sơ lược vật liệu bán dẫn Lớp tiếp giáp p-n Khi ghép hai loại bán dẫn với ta thu tiếp giáp P - N t, tiếp giáp P -N có đặc điểm : Tại bề mặt tiếp xúc, điện tử dư thừa bán dẫn N khuyếch tán sang vùng bán dẫn P để lấp vào lỗ trống => tạo thành lớp Ion trung hoà điện => lớp Ion tạo thành miền cách điện hai chất bán dẫn SILIC VÀ ỨNG DỤNG CỦA SILIC TRONG CÔNG NGHỆ PIN MẶT TRỜI SILIC Cấu tạo tính chất Silic • Silic biết đến chất bán dẫn. "Chất bán dẫn vật liệu trung gian chất dẫn điện chất cách điện Chất bán dẫn hoạt động chất cách điện nhiệt độ thấp có tính dẫn điện nhiệt độ phịng". Với tính chất vậy, silicon thành phần quan trọng cấu tạo pin lượng mặt trời • Silicon có mức dẫn điện hạn chế có cấu trúc tinh thể rất phù hợp cho việc tạo chất bán dẫn Nguyên tử silicon cần electron để trung hịa điện tích lớp vỏ bên ngồi nguyên tử silicon có nửa số electron cần thiết nên bám chặt với nguyên tử khác để tìm cách trung hịa điện tích • silic chiếm 29,5% vỏ Trái Đất, nguyên tố phổ biến thứ hai sau ơxy Silic ngun tố khơng tìm thấy tự nhiên Nó thường xuất ơxít silicat ỨNG DỤNG CỦA SILIC TRONG PIN MẶT TRỜI Nguyên lí hoạt động pin mặt trời Ánh sáng mặt trời bao gồm hạt nhỏ gọi photon tỏa từ mặt trời Khi va chạm với nguyên tử silicon của pin lượng mặt trời, hạt photon truyền lượng chúng tới electron rời rạc, kích thích làm cho electron liên kết với nguyên tử bị bật khỏi nguyên tử, đồng thời nguyên tử xuất chỗ trống thiếu electron Khi hai loại bán dẫn đặt cạnh một pin lượng mặt trời, electron dẫn loại n nhảy qua để lấp đầy khoảng trống loại p Điều có nghĩa silicon loại n tích điện dương silicon loại p tích điện âm, tạo điện trường trên pin lượng mặt trời kênh dẫn electron tạo thành dòng điện ỨNG DỤNG CỦA SILIC TRONG PIN MẶT TRỜI Hiện nay, khoảng 90% pin mặt trời sản xuất ứng dụng pin mặt trời từ vật liệu silic dạng đơn tinh thể, đa tinh thể vơ định hình chủ yếu dạng tinh thể Q trình cơng nghệ bao gồm công đoạn: Sơ lọc cát thạch anh để có Si có độ kĩ thuật Làm tiếp để có Si có độ bán dẫn Tạo đơn tinh thể Si từ Si có độ bán dẫn Pha tạp để có Si-n Si-p tạo tiếp xúc p-n Tạo tiếp xúc điên, điện cực, lớp chống phản xạ Tạo module, kiểm tra, phân loại ỨNG DỤNG CỦA SILIC TRONG PIN MẶT TRỜI Sơ lọc cát thạch anh để có Si có độ kĩ thuật Cát dùng làm vật liệu ban đầu chế tao Si phải cát giàu thạch anh Trong lò hồ quang điện nhiệt độ cao cho phản ứng với C Si với độ kĩ thuật Si + 2CO Làm tiếp để có Si có độ bán dẫn • Q trình Trichlorosilane ỨNG DỤNG CỦA SILIC TRONG PIN MẶT TRỜI Tạo đơn tinh thể Si từ Si có độ bán dẫn Kỹ thuật tạo đơn tinh thể Si Czochralski Trong kĩ thuật người ta gắn vào đầu cần hình trụ mầm đơn tinh thể Si nhứng vào nồi Si nóng chảy.Sau vừa kéo lên vừa quay cần với tốc độ kiểm soát chặt chẽ.Si lỏng bị kéo lên kết tinh dần tạo thành thỏi Si đơn tinh thể ỨNG DỤNG CỦA SILIC TRONG PIN MẶT TRỜI Tạo đơn tinh thể Si từ Si có độ bán dẫn Tạo thỏi đơn tinh thể Si kỹ thuật vùng Người ta gắn mầm vào đầu thỏi.Sau thỏi mầm đưa vào lòng cuộn dây điện trở làm lò nung, cuộn dây điện trở chuyể dộng dọc theo chiều thỏi Dịch chuyển cuộn dây mầm thỏi đa tinh thể dần lên phía phần thỏi đa tinh thể nóng chảy kết tinh lại thành thỏi đơn tinh thể ỨNG DỤNG CỦA SILIC TRONG PIN MẶT TRỜI Tạo đơn tinh thể Si từ Si có độ bán dẫn Kĩ thuật trao đổi nhiệt Trong kĩ thuật HEM Si nóng chảy làm đông đặc xung quanh mầm tinh thể để tạo khối đơn tinh thể Si gần hoàn hảo ỨNG DỤNG CỦA SILIC TRONG PIN MẶT TRỜI Pha tạp để có Si-n Si-p tạo tiếp xúc p-n Phương pháp khuếch tán nhiệt photpho Si-p ỨNG DỤNG CỦA SILIC TRONG PIN MẶT TRỜI Pha tạp để có Si-n Si-p tạo tiếp xúc p-n Công nghệ bắn cấy ion Ủ laser ỨNG DỤNG CỦA SILIC TRONG PIN MẶT TRỜI Tạo tiếp xúc điên, điện cực, lớp chống phản xạ Tạo module, kiểm tra, phân loại THANK FOR WATCHING ... lược vật liệu bán dẫn 1.1 cấu tạo 1.2 tính chất silic ứng dụng silic công nghệ chế tạo pin mặt trời 2.1 silic 2.2 ứng dụng silic công nghệ chế tạo pin mặt trời Sơ lược vật liệu bán dẫn Sơ lược vật. .. dẫn có hai loại điện dẫn điện dẫn “điện tử: (n)và điện dẫn “điện tử - lỗ” (p) ta tạo sản phẩm bán dẫn với tiếp giáp p-n Sơ lược vật liệu bán dẫn Chất bán dẫn loại p Bán dẫn có tạp chất có nồng... tạo lỗ gọi tập chất nhận Sơ lược vật liệu bán dẫn Chất bán dẫn loại n Bán dẫn có tạp chất có nồng độ điện tử lớn nồng độ lỗ gọi bán dẫn loại N Để tạo thành vật liệu kiểu n, tạp chất, thường