磁控溅射原理

磁控溅射原理：

用高能粒子(通常是由电场加速的正离子)轰击固体表面，固体表面的原子，分子与入射的高能粒子交换动能后从固体表面飞测出来的现象称为磁控溅射。

溅射出来的原子(或原子团)具有一定的能量，它们可以重新沉积凝聚在固体基片表面上形成薄膜，称为测时镀膜、通堂是利用气体放电产生气体电离，其正离子在电场作用下高速轰击阴极靶材，击出阴极靶材的原子或分子，使其飞向被镀基片的表面沉积成有色的金属导申薄膜。

真空镀膜与电镀的优缺点是什么？

太阳电池最早问世的是单晶硅太阳电池。硅是地球上极丰富的一种元素，几乎遍地都有硅的存在，可说是取之不尽，用硅来制造太阳电池，原料可谓不缺。但是提炼它却不容易，所以人们在生产单晶硅太阳电池的同时，又研究了多晶硅太阳电池和非晶硅太阳电池，至今商业规模生产的太阳电池，还没有跳出硅的系列。其实可供制造太阳电池的半导体材料很多，随着材料工业的发展、太阳电池的品种将越来越多。目前已进行研究和试制的太阳电池，除硅系列外，还有硫化镉、砷化镓、铜铟硒等许多类型的太阳电池，举不胜举，以下介绍几种较常见的太阳电池。

单晶硅太阳电池

单晶硅太阳电池是当前开发得最快的一种太阳电池，它的构成和生产工艺已定型，产品已广泛用于宇宙空间和地面设施。这种太阳电池以高纯的单晶硅棒为原料，纯度要求99.999％。为了降低生产成本，现在地面应用的太阳电池等采用太阳能级的单晶硅棒，材料性能指标有所放宽。有的也可使用半导体器件加工的头尾料和废次单晶硅材料，经过复拉制成太阳电池专用的单晶硅棒。将单晶硅棒切成片，一般片厚约0.3毫米。硅片经过成形、抛磨、清洗等工序，制成待加工的原料硅片。加工太阳电池片，首先要在硅片上掺杂和扩散，一般掺杂物为微量的硼、磷、锑等。扩散是在石英管制成的高温扩散炉中进行。这样就在硅片上形成P/FONT>N结。然后采用丝网印刷法，将配好的银浆印在硅片上做成栅线，经过烧结，同时制成背电极，并在有栅线的面涂覆减反射源，以防大量的光子被光滑的硅片表面反射掉，至此，单晶硅太阳电池的单体片就制成了。单体片经过抽查检验，即可按所需要的规格组装成太阳电池组件（太阳电池板），用串联和并联的方法构成一定的输出电压和电流，最后用框架和封装材料进行封装。用户根据系统设计，可将太阳电池组件组成各种大小不同的太阳电池方阵，亦称太阳电池阵列。目前单晶硅太阳电池的光电转换效率为15％左右，实验室成果也有20％以上的。用于宇宙空间站的还有高达50%以上的太阳能电池板。

多晶硅太阳电池

单晶硅太阳电池的生产需要消耗大量的高纯硅材料，而制造这些材料工艺复杂，电耗很大，在太阳电池生产总成本中己超二分之一，加之拉制的单晶硅棒呈圆柱状，切片制作太阳电池也是圆片，组成太阳能组件平面利用率低。因此，80年代以来，欧美一些国家投入了多晶硅太阳电池的研制。目前太阳电池使用的多晶硅材料，多半是含有大量单晶颗粒的集合体，或用废次单晶硅料和冶金级硅材料熔化浇铸而成。其工艺过程是选择电阻率为100～300欧姆?厘米的多晶块料或单晶硅头尾料，经破碎，用1：5的氢氟酸和硝酸混合液进行适当的腐蚀，然后用去离子水冲洗呈中性，并烘干。用石英坩埚装好多晶硅料，加人适量硼硅，放人浇铸炉，在真空状态中加热熔化。熔化后应保温约20分钟，然后注入石墨铸模中，待慢慢凝固冷却后，即得多晶硅锭。这种硅锭可铸成立方体，以便切片加工成方形太阳电池片，可提高材质利用率和方便组装。多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，其光电转换效率约12％左右，稍低于单晶硅太阳电池，但是材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低，因此得到大量发展。随着技术得提高，目前多晶硅的转换效率也可以达到14%左右。

非晶硅太阳电池

非晶硅太阳电池是1976年有出现的新型薄膜式太阳电池，它与单晶硅和多晶硅太阳电池的制作方法完全不同，硅材料消耗很少，电耗更低，非常吸引人。制造非晶硅太阳电池的方法有多种，最常见的是辉光放电法，还有反应溅射法、化学气相沉积法、电子束蒸发法和热分解硅烷法等。辉光放电法是将一石英容器抽成真空，充入氢气或氩气稀释的硅烷，用射频电源加热，使硅烷电离，形成等离子体。非晶硅膜就沉积在被加热的衬底上。若硅烷中掺人适量的氢化磷或氢化硼，即可得到N型或P型的非晶硅膜。衬底材料一般用玻璃或不锈钢板。这种制备非晶硅薄膜的工艺，主要取决于严格控制气压、流速和射频功率，对衬底的温度也很重要。非晶硅太阳电池的结构有各种不同，其中有一种较好的结构叫PiN电池，它是在衬底上先沉积一层掺磷的N型非晶硅，再沉积一层未掺杂的i层，然后再沉积一层掺硼的P型非晶硅，最后用电子束蒸发一层减反射膜，并蒸镀银电极。此种制作工艺，可以采用一连串沉积室，在生产中构成连续程序，以实现大批量生产。同时，非晶硅太阳电池很薄，可以制成叠层式，或采用集成电路的方法制造，在一个平面上，用适当的掩模工艺，一次制作多个串联电池，以获得较高的电压。因为普通晶体硅太阳电池单个只有0.5伏左右的电压，现在日本生产的非晶硅串联太阳电池可达2.4伏。目前非晶硅太阳电池存在的问题是光电转换效率偏低，国际先进水平为10％左右，且不够稳定，常有转换效率衰降的现象，所以尚未大量用于作大型太阳能电源，而多半用于弱光电源，如袖珍式电子计算器、电子钟表及复印机等方面。估计效率衰降问题克服后，非晶硅太阳电池将促进太阳能利用的大发展，因为它成本低，重量轻，应用更为方便，它可以与房屋的屋面结合构成住户的独立电源。

在猛烈阳光底下，单晶体式太阳能电池板较非晶体式能够转化多一倍以上的太阳能为电能，但可惜单晶体式的价格比非晶体式的昂贵两三倍以上，而且在阴天的情况下非晶体式反而与晶体式能够收集到差不多一样多的太阳能。

真空镀膜的黏附性比较差，容易脱落x0dx0d电镀的种类很多，你说的电镀是否是水电镀？ x0d水电镀的膜厚比真空溅镀的厚，水电镀膜厚一般为15~20UM,真空电镀 x0d的膜厚一般为0.5~2UM.水电镀的化学液不同会有不同的色彩。 x0d真空电镀的靶材不同镀膜颜色不同，真空电镀的功率，真空等级不同会有颜色的变化。x0dx0d溅镀 x0d溅镀是利用氩离子轰击靶材，击出靶材原子变成气相并析镀于基材上。溅镀具有广泛应用的特性，几乎任何材料均可析镀上。 x0d1) 溅镀的优点与限制 x0di) 优点 x0da) 无污染 x0db) 多用途 x0dc) 附着性好 x0dii) 限制 x0da) 靶材的制造受限制 x0db) 靶材的受损，如陶瓷靶材，限制了使用能量的范围 x0dc) 析镀速率低 x0d2) 溅镀系统 x0di) 分类 x0da) 平面两极式：靶材为负极，基材为正极 x0db) 三极式：由阳极，阴极，外加电子源等三种电极所组成的系统。外加电子源产生电场加速正极离子化的气体分子。三极式系统不能使用于反应性溅镀，因为电子会影响反应气体与污染灯丝。 x0dc) 磁控溅镀：利用磁场作用提高溅镀速率 x0dd) 反应溅镀：将反应性气体导入真空腔中，并与金属原子产生化合物以镀着。 x0dii) 电流的分类 x0da) 直流电溅镀－应用于导电基材与镀层 x0db) 交流（或射频）电溅镀－应用于导电或非导电基材与镀层 x0d3) 溅镀系统组合 x0di) 靶材 x0d在溅镀时，经电浆中的正离子轰击，而析镀于基材的镀层材料；靶材通常是阴极。 x0dii) 溅镀的通量 x0d溅镀时的通量即为溅镀原子的流量。流量原子的组成与经冷却，且未产生内扩散的靶材相同。同一靶材的所有材料之溅镀速率大致相同。(然而，蒸镀的蒸镀速率并不同)。 x0diii) 接地屏蔽 x0d将离子局限于仅轰击与溅镀靶材；避免靶材夹治具被溅击。屏蔽与靶材之间的距离必须小于暗带（dark space）的厚度，因此，在高频（13.5MHz）或高压使用时，此距离较近。 x0div) 挡板 x0d设置在两个电极之间的活动板。通常溅击清洁靶材(靶材可能会在装载或操作时受到大气的污染)时移置于靶材与基材之间。 x0dv) 靶材的冷却 x0d当外加能量输入系统，会使靶材的温度提高，并损坏靶材与夹治具的结合，因此必须冷却。一般靶材都是用水冷却之。 x0dvi) 基材温度的控制 x0d利用电阻与光源等加热。一般而言，基材的表面温度会因辉光放电，而高于块材。 x0d4) 绝缘体的溅镀 x0d绝缘薄膜可利用射频溅镀或反应溅镀。若采用直流电溅镀，将迅速造成表面电荷堆积而无法溅镀。 x0di) 射频电溅镀（RF Sputtering） x0d使用频率为13.56 MHz的射频电源，使靶材与镀层表面能被离子与电子交替的轰击，以避免电荷的堆积。 x0dii) 射频溅镀的优点 x0da) 电子轰击离子化的效率增高，且操作压力比较低(