太阳电池表面用钝化材料　 solar cell surface passivation material　 晶体硅的表面存在着很多缺陷,会使处于表面附近的少数载流子发生复合,降低晶体硅太阳电池的效率。因此需要在表面制备一层薄膜以减少表面的缺陷,从而降低表面少数载流子的复合,这种效应称为表面钝化,这种表面薄膜称为钝化膜。产业化p型晶体硅衬底制备的太阳电池迎光表面的钝化膜通常采用氮化硅(SiNx)材料。这种材料的中含有大量的氢原子,将这种薄膜制备在硅片表面时薄膜中的氮和氢原子与硅片表面的硅悬挂键结合,使得这些键不再具有束缚光生的电子和空穴的能力,降低了表面的复合。制备表面SiNx膜的技术通常采用等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)技术。要使得SiNx膜兼具很好的钝化特性和减反射特性,就要使其具有一定的材料特性,其折射率在2.0~2.05之间,膜厚约80nm。目前产业化的晶体硅太阳电池的背表面通常全部覆盖了金属铝,其对光生载流子的复合作用也很强,为了进一步提高效率,最好对背表面也采取钝化措施,由于背表面为p型硅,使用SiNx做钝化膜会造成所谓的寄生漏电现象,因此采用Al2O3做背表面钝化膜。该种薄膜只起钝化作用,没有减反射作用。制备Al2O3的方法有两种,最理想的是使用原子层沉积(ALD)技术,也可以采用PECVD技术。

　太阳电池聚光系统　 concentrator system of solar cell;photo-voltaic concentrator system　 在太阳电池的前表面外加上聚光系统可以提高照射到电池上太阳光的能量密度,使得具有同样面积的太阳电池转化出更多的能量,减少太阳电池的用量。对于有些高转化效率、高成本的太阳电池,如砷化镓类的Ⅲ-Ⅴ族太阳电池,这种聚光系统尤其有效。从原理上讲,聚光系统主要是一种凸透镜,形状可以是球面形的,也可以是柱面形的。对于长期运行在室外条件下的太阳电池系统,最好使用耐候性较强的聚烯烃塑料制成。由于这种材料可以注压成型,因此可以设计出各种形状的聚光器,这种使用塑料注压成型的聚光器又称菲涅耳透镜。在聚光器的焦平面上放置太阳电池,为了确保太阳电池均匀地发电,要确保太阳电池平面上各处的能量密度均匀,也不能在电池表面产生色差,这对聚光器形状的设计提出了较高的要求。由于聚焦在太阳电池表面的光能量密度较高,会使表面发热严重,因此对于高倍聚光系统,需要在电池背表面连接散热装置。聚光器的倍数可以从数倍到数千倍。太阳电池聚光系统还需要跟踪器,以确保焦斑始终落在电池表面。

　太阳电池用金属电极浆料　 electrode paste for solar cell　 在太阳电池上制备电极用的浆料。按照材料的种类区分,有三种电极浆料,分别为:制备迎光的前表面电极的银浆料,制备背表面电极的铝浆料,制备背表面主栅线的银浆料。前表面银浆料的成分主要为微米量级的银颗粒,包括各种玻璃料、黏合剂和稀释剂等。玻璃料包括氧化硅、氧化铅、氧化硼、氧化铍等等,这些氧化物颗粒的主要作用是对硅片表面的钝化膜——氮化硅以及硅材料本身进行腐蚀,以使银颗粒到达硅片表面;此外玻璃料还通过氧化还原反应溶解银和铅等金属,使之与硅原子在高温下形成液态的合金,并在烧结的降温阶段析出,形成很好的半导体与金属的欧姆接触。黏合剂主要为一些树脂类的材料,如乙基纤维素等;稀释剂主要是一些具有稀释与分散作用的化学试剂,如乙二醇等。黏合剂的作用主要是使银颗粒具有一定的黏性,稀释剂的作用主要是提供浆料的流动性,以便于进行丝网印刷。背表面的铝浆主要成分为微米量级的铝颗粒,也包括各种玻璃料、黏合剂与稀释剂。在高温烧结过程中,铝与硅发生熔融反应,在降温阶段,在接近背面硅体内有大量的铝原子,形成重掺杂的p+区域,该区域起到背场的作用。在p+铝背场区域的外面有一层较厚的铝硅合金,起到很好的欧姆接触的作用,再靠外层就是烧干的铝电极区域。背表面铝的导电性较差,而且与焊带的焊接特性不好,因此要在背表面与金属焊接的条带位置处制备条状的银栅线电极。金属栅线浆料的特性直接影响着电池的输出特性,在提高晶体硅太阳电池效率方面起到了非常重要的作用。

　太阳能电池　 参见太阳电池(711页)。

　太阳能级硅材料　 solar grade silicon;SoG-Si　 太阳能级硅材料是指具有适当的纯度可用于制备太阳电池的晶体硅材料,一般指纯度在6个9(99.9999%)以上的高纯硅材料。工业中应用的硅是从天然的硅氧化物中提纯出来的,太阳电池用的硅材料的最低杂质浓度的要求如下表:

天然存在的含硅氧化物通过碳热还原法可将氧化硅还原成纯度大于98.5%以上的硅,称为冶金硅或金属硅。在此基础上可以通过两类方法将冶金硅进一步提纯为太阳能级硅,一种方法称为化学法,它主要是在西门子法的基础上改进而形成的;另一种方法是物理法或冶金法(见相关词条)。西门子法提纯的主要思想是将冶金硅材料与一些含有氯和氢的化学物质反应,合成液态或气态的硅氢化合物,然后使用化学工业中常用的分馏方法将这些硅氢化合物提纯到一定的纯度,最后将具有高纯度的单一硅氢化合物通入一种高温反应器中,使得该种氢化物在高温下分解沉积得到高纯度的硅材料。这种西门子法可以得到高达11个9的纯度(99.999999999%),但是太阳电池产业的纯度要求低得多,因此可以减少分馏塔的级数以降低最终硅材料的纯度,这样做所带来的好处就是降低了硅材料的成本。

　θ态　 theta state　 又称θ状态、无扰状态。溶液中溶剂-高分子链段和高分子链段-链段间相互作用相等,高分子链的收缩和扩张力达到平衡,表观呈现出理想溶液行为的状态。θ态本质上并非热力学理想溶液状态,处于θ态高分子溶液混合焓不为零(理想溶液混合焓为0),但由于超额混合熵恰好等于混合焓除以温度,使溶剂的化学位同理想溶液中溶剂的化学位相等。此时第二维里系数为0,Flory-Huggins相互作用参数为1/2,扩张因子为1,高分子排除体积为0,线型高分子既不扩张也不收缩,具有无扰尺寸。使高分子溶液呈现θ态的溶剂,称为θ溶剂。使高分子溶液处于θ态的温度称为θ温度(也称为Flory温度)。

　钛-钯-金薄膜　 Ti-Pd-Au film　 属于多层导电薄膜材料,在Ti-Au多层膜之间加入钯,即构成Ti-Pd-Au薄膜。Pd膜起阻挡层的作用,阻止钛和金间的相互扩散,从而可提高薄膜的稳定性。同时,由于 Pd的化学稳定性很高,所以Pd还起抗蚀层的作用,阻止从Au膜针孔侵入的水汽和其他腐蚀性气体侵蚀下膜,从而增加了薄膜导电材料的抗腐蚀性能。Ti-Pd-Au的损耗比Cr-Au膜大,不宜用于高频电路中。

　钛靶材　 titanium targets　 通过物理气相沉积(PVD)在半导体芯片进行镀膜的溅射目标材料,依据不同芯片产品工艺设计,有4N5(99.995%)、5N(99.999%)以上纯度的Ti靶材,依据硅片尺寸分6in、8in及12in硅片用靶材。钛靶材主要生产加工工艺路线为:电解提纯获得4N5或5N高纯海绵钛原料,然后通过电子束熔炼半连续铸造获得无缺陷纯钛铸锭,通过热机械加工工艺(TMP)控制晶粒晶向,形成靶材坯料与背板焊接,进行精密加工,在净化室内进行清洗包装,交付半导体芯片制造公司在溅射机台上进行PVD镀膜。

　钛-铂-金薄膜　 Ti-Pt-Au film　 属于多层导电薄膜材料,在Ti-Au多层膜之间加入铂,即构成Ti-Pt-Au薄膜。Pt膜起阻挡层的作用,阻止钛和金间的相互扩散,从而可提高薄膜的稳定性。同时,由于 Pt的化学稳定性很高,所以Pt还起抗蚀层的作用,阻止从Au膜针孔侵入的水汽和其他腐蚀性气体侵蚀下膜,从而增加了薄膜导电材料的抗腐蚀性能。

　ELI钛合金　 参见低温钛合金(116页)。

　α钛合金　 α titanium alloy　 只用α稳定元素铝、锡和锆等作为合金元素的钛合金。其优点是具有良好的焊接接性和铸造性、无冷淬性、高的蠕变抗力、良好的热稳定性;缺点是工艺塑性低。α钛合金成分中主要含有铝、锡、锆等α稳定元素,其铝当量一般应小于8%。对热处理强化和组织类型不敏感,唯一的热处理形式是退火。在α区温度内退火可使变形金属再结晶,随着α区退火温度的提高,伸长率少许增加而强度少许降低。典塑的α钛合金有Ti- 5Al- 2.5Sn。与工业纯钛比较,它具有中等的室温强度(σb =780~980MPa)和良好的焊接性能,热强性更高,长期工作温度可达450℃,但工艺塑性较低。

　β钛合金　 β titanium alloy　 见亚稳定β钛合金(831页)。

　钛合金等温锻造　 titanium alloy isothermal forging　 将模具和需要变形的钛合金坯料加热到同一最佳温度,进行恒温锻造的过程。由于模具及坯料温降甚微,允许用更慢的变形速率,可得到接近最终形状的锻件。

　钛合金激光成形　 titanium alloy laser rapid forming　 利用激光的高能量,结合激光表面熔覆和快速原型制造技术,实现钛及钛合金无模具自由近净成形的加工方法。适于制作出性能和形状复杂的钛及钛合金零部件。

　钛基复合材料　 reinforced titanium alloy　 将和钛具有良好相容性的高强度、高刚度的增强体加入到钛合金中形成的钛基复合体。钛基复合材料可以简单地分为两大类:非连续颗粒增强和连续纤维增强钛基复合材料。颗粒增强剂包括:金属陶瓷,如TiC、BN、SiC、TiB和TiB2等;金属间化合物,如Ti3Al、TiAl、Ti5Si3等;氧化物,如Al2O3、Zr2O3和R2O3(R为稀土元素)。它们的共同特点是熔点高、比强度、比刚度高和化学稳定性好。纤维增强剂包括Al2O3、B4C和SiC,然而目前工业上使用的只有碳涂层的SiC纤维。