等离子体太阳能电池.
太阳能电池片生产工艺常用化学品及其应用
太阳能电池片生产工艺常用化学品及其应用一般来说，半导体工艺是将原始半导体材料转变为有用的器件的一个过程，太阳能电池工艺就是其中的一种，这些工艺都要使用化学药品。
1．常用化学药品太阳能电池工艺常用化学药品有：乙醇（C2H5OH）、氢氧化钠（NaOH）、盐酸（HCl）、氢氟酸(HF)、异丙醇（IPA）、硅酸钠（Na2SiO3）、氟化铵（NH4F）、三氯氧磷（POCl3）、氧气（O2）、氮气（N2）、三氯乙烷（C2H3Cl3）、四氟化碳（CF4）、氨气（NH3）和硅烷（SiH4），光气等。
2．电池片生产工艺过程中各化学品的应用及反应方程式：2.1一次清洗工艺2.1.1去除硅片损伤层：Si + 2 NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2 H2 ↑28 80 122 4对125*125的单晶硅片来说，假设硅片表面每边去除10um，两边共去除20um，则每片去处的硅的重量为：△g=12.5*12.5*0.002*2.33 = 0.728g。
（硅的密度为2.33g/cm3）设每片消耗的NaOH为X克，生成的硅酸钠和氢气分别为Y和Z克，根据化学方程式有：28 ：80 = 0.728 ：ＸＸ= 2.08g28 ：122 = 0.728 ：Y Y=3.172g28 ：4 = 0.728 ：Z Z= 0.104g2.1.2制绒面：Si + 2 NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2 H2 ↑28 80 122 4由于在制绒面的过程中，产生氢气得很容易附着在硅片表面，从而造成绒面的不连续性，所以要在溶液中加入异丙醇作为消泡剂以助氢气释放。
另外在绒面制备开始阶段，为了防止硅片腐蚀太快，有可能引起点腐蚀，容易形成抛光腐蚀，所以要在开始阶段加入少量的硅酸钠以减缓对硅片的腐蚀。
2.1.3 HF酸去除SiO2层在前序的清洗过程中硅片表面不可避免的形成了一层很薄的SiO2层，用HF酸把这层SiO2去除掉。
SiO2 + 6 HF = H2[SiF6] + 2 H2O2.1.4HCl酸去除一些金属离子，盐酸具有酸和络合剂的双重作用，氯离子能与Pt 2+、Au 3+、Ag +、Cu+、Cd 2+、Hg 2+等金属离子形成可溶于水的络合物。
等离子体实验报告
等离子体实验报告等离子体实验报告引言：等离子体是一种高度激发的物质状态，具有独特的物理性质和广泛的应用前景。
本实验旨在通过制备等离子体并研究其性质，探索其在科学研究和工业应用中的潜力。
1. 实验原理等离子体是由离子和自由电子组成的，其中的电子被高能量的热激发或电场激发所产生。
等离子体的特点是具有高度激发的电子和离子，呈现出与固体、液体和气体不同的物理性质。
2. 实验装置本实验采用了等离子体发生器、真空室、电极和探测器等装置。
等离子体发生器通过高电压放电产生等离子体，真空室则提供了一个低压环境，以便观察和研究等离子体的性质。
3. 实验步骤首先，将实验装置连接好并确保安全。
然后，通过控制电压和电流，使等离子体发生器产生稳定的等离子体。
接下来，将探测器放置在真空室中，以测量等离子体的密度和温度。
最后，根据实验数据进行分析和讨论。
4. 实验结果与讨论实验结果显示，等离子体的密度和温度与电压和电流有关。
随着电压和电流的增加，等离子体的密度和温度也随之增加。
这表明，电场激发对等离子体的产生和维持起着重要作用。
此外，实验还观察到了等离子体的发光现象。
当电场激发等离子体时，激发的电子会从高能级跃迁到低能级，释放出能量并产生光。
这种发光现象在等离子体显示器和气体放电管等设备中得到了广泛应用。
5. 应用前景等离子体作为一种新型物质状态，具有广泛的应用前景。
它可以用于制备高能量材料、进行精细加工和材料表面改性等工业应用。
此外，等离子体还可以用于太阳能电池、医学诊断和治疗等领域。
6. 实验总结通过本实验，我们对等离子体的性质和应用有了更深入的了解。
等离子体作为一种新型物质状态，具有独特的物理性质和广泛的应用前景。
我们相信，随着科学技术的不断发展，等离子体将在更多领域展现其潜力，为人类带来更多的福祉。
结论：本实验通过制备等离子体并研究其性质，探索了等离子体在科学研究和工业应用中的潜力。
实验结果表明，等离子体的密度和温度与电压和电流有关，并且等离子体具有发光现象。
1.太阳能电池简介
印刷 烧结
测试
PERC电池工艺流程图
制绒
扩散
刻蚀 抛光
背钝 化
正面 镀膜
激光 开槽
印刷 烧结
电注 入
测试
PERC电池——背抛
Talesun confidential
目的：削平金字塔塔尖，减少背表面悬 挂键，降低表面复合速率，增加内反射
PERC电池——背抛
Talesun confidential
PERC电池——背钝化
Hale Waihona Puke （1）如下：5POCl3 >600 ℃ 3PCl5+P2O5
(1)
生成的P2O5在扩散温度下与硅反应，生成二氧化硅（SiO2）和磷原子，其反应式如下：
2P2O5+5Si
5SiO2+4P
(2)
POCl3热分解时，如果没有外来的氧（O2）参与其分解是不充分的，生成的PCl5是不易分
解的，并且对硅有腐蚀作用，破坏硅片的表面状态。但在有外来O2存在的情况下，PCl5会进
一步分解成P2O5并放出氯气（Cl2）其反应式如下：
4PCl5 +5O2 过量氧 2P2O5 +10Cl2
(3)
刻蚀原理及目的
目的1：利用HNO3和HF的混合液体 对扩散后硅片下表面和边缘进行腐 蚀,去除边缘的N型硅,使得硅片的上 下表面相互绝缘。 边缘刻蚀原理反应方程式： 3Si + 4HNO3+18HF =3H2 [SiF6] + 4NO2 + 8H2O
需要强调指出：内建电场（PN结）可以有效地将少子（电子和空穴）进行分离；PN结是不能简
单地用两块不同类型（P型和N型）的半导体接触在一起就能形成的。
电荷分离和复合
电荷分离（Charge Separation）是指在整个等离子体中，由于电子和正离子性质不同（具有不同的质量、电荷和压强等），因而在电场、磁场或重力场的作用下，获得大小与方
向均不相同的速度，电子和正离子的电荷密度分布也不同，
在等离子体中出现空间电荷的现象。
这种现象广泛存在于自
然界和人工环境中，如闪电、极光等，同时也是太阳能电池、燃料电池等能量转换器件的基本原理之一。
电荷复合（Charge Recombination）则是指已经分离的电
荷重新组合在一起的过程。
在太阳能电池中，光生载流子
（即光生电子和空穴）在空间电荷区中由于浓度梯度而扩散，如果遇到合适的位置，就会与对应的电极发生电荷复合，从
而产生电流。
电荷复合现象是影响太阳能电池效率的一个重
要因素，因此，研究如何降低电荷复合率是提高太阳能电池
性能的重要途径之一。
电荷分离和复合现象不仅存在于太阳能电池中，也涉及到
其他能源转换和环境问题。
随着环保意识的增强和技术的发展，对于这些现象的研究和应用也越来越多。
等离子体发展史
等离子体发展史
人类对等离子体的研究可以追溯到19世纪，当时科学家通过在
气体中放电来产生等离子体。
当然，人们并不知道这种状态的真正性质。
直到20世纪初，才有科学家开始研究等离子体的真正本质。
在1940年代，等离子体物理学研究的一个重要里程碑是热核聚
变的实现，这是人类最终能够模仿太阳并从水和氢中提取能量的方法。
同时，等离子体在空气中形成的现象也被应用于大气层中的雷暴和闪
电研究中。
到了1950年代，等离子体研究逐渐成为一个新兴的领域。
人们
开始广泛研究等离子体的现象、性质和应用。
这个领域的重要性得到
了广泛认可，特别是在太阳活动、宇宙射线和成因等方面。
在现代，等离子体研究在许多领域中都有重要的应用。
等离子技
术已经被应用于太阳能电池、清洁的能源和高速传输。
此外，等离子
体还被用于生物医学和材料科学等众多应用中，是一个极其重要的研
究领域。
等离子体物理：等离子体产生与性质
电离的粒子质量计算成分
点是受仪器性能和测量条件限制
• 探针诊断法：通过测量等离子体中探
• 探针诊断法：优点是测量精度高，缺
针的电压信号计算成分
点是受探针位置和形状影响
04
等离子体的稳定性与输运
性质
等离子体的稳定性及其影响因素
影响因素
• 电离程度：电离程度越高，等离子体越稳定
• 温度：温度越高，等离子体越稳定
激光诱导击穿法产生等离子体
01
02
激光诱导击穿法
应用
• 通过激光束聚焦在材料表面，产
• 等离子体加工：利用激光诱导击
生高温高压区，使材料电离
穿法产生等离子体
• 等离子体光谱分析：利用激光诱
温度高，能量密度大，可控性好
导击穿法产生的等离子体进行光谱分
析
化学放电法产生等离子体
影响因素
• 电离程度：电离程度越高，等离子体的电导率越高
• 温度：温度越高，等离子体的热导率越高
• 压力：压力越高，等离子体的扩散系数越低
等离子体与壁面的相互作用
01
相互作用
• 指等离子体与容器壁、电极等固体物表
面的相互作用
• 相互作用包括吸附、溅射和气体分子的
再结合等过程
02
影响
• 等离子体的能量损失：与壁面相互作用
等离子体密度的测量方法
测量方法
优缺点
• 吸收光谱法：通过测量等离子体对光
• 吸收光谱法：优点是测量精度高，缺
的吸收程度计算密度
点是受光谱仪分辨率限制
• 激光干涉法：通过测量等离子体的折
• 激光干涉法：优点是测量速度快，缺
射率变化计算密度
点是受激光源和探测器性能限制
等离子体预处理对于太阳能电池性能的影响
科 技 创 新
等离子体预处理对于太阳能电池性能的影响
李 小 玄 孙 占峰 王 伟 罗 飞 孙 涛 王 宝 磊
（ 西安黄河光伏科技股份有限公 司， 陕西 西安 ７ ４ １ ０ ０ ０ ）
摘 要： 在这个研 究中， 我们验证等 离子体预 处理对太阳能电池性能的影响， 也就是 Ｓ ｉ Ｎ ｘ ： Ｈ层的性能。我们发现预 处理的时间对 于沉积物 Ｓ ｉ Ｎ ｘ ： Ｈ层影响 比较小， 较短的 Ｐ Ｅ Ｃ Ｖ Ｄ预处理时间， 其钝化作用相对 于长时间预 处理更加有效。 同时， 预 处理时间在 ３ ０ ０
秒 范 围 内对 于太 阳 能板 的效 率起 着次要 作 用 。
关键 词 ： 太 阳 能板 ； 钝化 ； Ｐ ＥＣ Ｖ Ｄ； Ｓ ｉ Ｎ ｘ ： Ｈ
１介 绍
０ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
５ ０ ０ ７ ０ — ４ Ｏ ０ ０
表 面钝化对于提高太 阳能电池的转换效率至关重要 。 很多绝缘 ３ ． ０ ０ ％ 层 （ 电介质 ）被运用到表面钝化的研究 中，例如 Ａ ｌ ２ ０ ， ［ １ － ２ ］ ， ａ — Ｓ ｉ ［ ３ ］ ， 鲁 营嚣 ２ Ｓ ｉ Ｃ — Ｈ ， Ｓ ｉ Ｏ ２ Ｅ ６ １ 等等 。 Ｓ ｉ Ｎ ｘ ： Ｈ 表层具有减反射和钝化的作用【 １ 】 ， 在优 曼 兽 １ ０ ０ ％ 化硅片表面 已经成为了现代光伏技术中非常重要 的部分 。 ｇ善 ０ ． ０ ０ ％ １ ０ ０ ％ ２ ￣ ｏ ２ ６ ｏ ２ 住 叫。 。 ： Ｓ ｉ Ｎ ｘ ： Ｈ薄膜不仅可 以降低反射率减少光学损失 ， 同时 ， 因其含 ２ ０ ０ ％ 有大量的等离子体氢 ，降低了晶体硅表面杂质和缺陷的电活性 ， 起 舞 － ３ ００ ％ 到 了优越 的表面钝化和体钝化的作用目 。Ｓ ｉ Ｎ ｘ ： Ｈ 目前可 以通过等离 ４ ００ ％ 子体增强化学气相沉积制做出来 。 因此大多数光伏生产商利用微波 ５ ００ ％ 远 程 或者 高 频 直接 式 反 应器 ［ ３ １ 。 图 ２ 等离子预处理是大多数提高钝化效果最普遍 的一种处理方法。 在太 阳能电池等离子体预处理 中，预处理气体一般采用 Ｎ Ｈ Ａ ｒ ， 和 ３ ０ ０ 秒 的预处理基础值相 比较氮化硅膜 的厚度和折射 率改变不 明 Ｈ 。Ｎ Ｈ ， 等离子预处理可以影响界面态密度 ， 其反应机理 尚未 明 显 ， 波动在 ３ ％ 和１ ％。它指 出预处理时间对 Ｓ ｉ Ｎ ｘ ： Ｈ膜层 的特性起 确。 在这个课题 中， 我们将验证和讨论 ， 在沉积物之前采用 Ｎ Ｈ ， 的等 较 小 影 响 。 进一 步 研究 预 处 理 时 间对 多 晶硅 片 的 影 响 ， 通 过 对 镀 膜 后硅 片 离 子预 处 理 对 硅 片 表 面 的影 响 和它 对 氮 化 硅 膜 层 以及 电性 能 的影 响。 少子寿命 的测试 ， 图 ３显示 ， 增加 预处理时间少数载流子寿命 的变 化趋势。 随着预处理时间的缩短 ， 少子寿命测试呈增大趋势 ， 特别是 ２ 实验 用型号 １ ５ ６ ｍ ｍｘ １ ５ ６ ｍ ｍ， 厚度 ２ ０ ０ ｕ ｍ和 电阻 率 为 １ — ３ ｏ・ ｃ ｍ 掺 硼 预处理时间 ２ ０ ｓ 的时候 ， 少子寿命值最大 ， 与图 １ 结论一致 ， 即在预 的 Ｐ型多晶硅片。 实验硅片除了 Ｐ Ｅ Ｃ Ｖ Ｄ预处理的时间不同， 其余都 处理时间 ２ ０ ｓ 时， 电池转换效率最高。 经过一样的处理过程 。 首先 ， 硅片被 Ｈ Ｆ和 Ｈ Ｎ Ｏ 的混合溶液腐蚀形 成绒面 。第二步， 制绒后的硅片在 ８ ５ ０ 度， 在液态源 Ｐ Ｏ Ｃ １ 下进行扩 散。 接着 ， 经过 Ｈ Ｆ溶液蚀刻 、 清洗。 清洗后 ， Ｓ ｉ Ｎ ｘ ： Ｈ膜层就会通过等 等离子体化学气相沉积（ Ｐ Ｅ Ｃ Ｖ Ｄ —Ｒ Ｆ ４ ０ Ｋ Ｈ ｚ ） 沉积在晶片 的前表 面上 ， Ｓ ｉ ｌ 和 Ｎ Ｈ， 在４ ５ ０度下作为气体源 。 在沉积 Ｓ ｉ Ｎ ｘ ： Ｈ层之前 ， 其上表面被 Ｎ Ｈ ， 作预处理 ， 沉积 Ｓ ｉ Ｎ ｘ ： Ｈ 使用不 同预处理时间。 在膜 层沉积之后 ， 采用 ＷＴ ２ ０ ０ ０ 一 Ｐ Ｖ Ｎ 测量少数载流子 的寿命 （ 图） 。同 时， 使用准静态光电导系统测量有效少数载流子 寿命 、 开路电压和 图 ３ 饱 和 电流 密 度 。通 过测 量 结果 研 究 Ｓ ｉ Ｎ ｘ ： Ｈ膜 层 对硅 片 的钝 化 特 性 。 用光谱仪测量表面反射率 ，用椭偏仪测量 Ｓ ｉ Ｎ ｘ ： Ｈ膜层 的厚度和折 我 们 通 过 ＷＣ Ｔ Ｉ ２ ０ 测 量 不 同 时间 的 预处 理 时 间 制成 的 电池 片 射率。 前表面和背表面的金属接触通过 网版印刷银和铝浆通过烧结 的有效载流子 的寿命 、 开路 电压和饱 和电流密度 ， 数据如表 １ 所示 。 炉 进行 烧 结 。 最后 做 成 电池 片 。 在光照 Ａ Ｍ１ ． ５的条 件测 出 电流 电压 从表 １ 可以看 出， 预处理时间短的电池片寿命 比预处理时间长 的寿 特性。 命长 ， 预处理时间短的饱和 电流密度较小 。 因此 ， 可以推断出经过较 ３实 验结 果 和 讨论 短时间预处理 比长时间预处理对硅片的表面钝化效果更好 。 这种结 首先 ， 研究 Ｐ Ｅ Ｃ Ｖ Ｄ预处理对多晶硅电池转换效率的影响 。 果可能是因为硅片在预处理过程 中会经受离子碰撞 ， 而较短时 间的 预 处 理 破 坏性 较小 导 致 的［ ５ １ ， 另外 经 过 较 短 时 间 预 处 理 电 池 的 开 路 ０ ２０ ％ 电压 较大 。 因此较 短 的 预处 理 时 间可 以缩 短 镀膜 时 间 以及 形成 较 好 Ｏ１ ５ ％
石墨烯性质-表面等离子体
1 石墨烯电子能带结构所带来的性质石墨烯是零带系半导体，其能带结构在K空间成对顶的双锥形，费米面在迪拉克点之上，石墨烯为n型，费米面在狄拉克点以下为p型。
由于其能带结构的特殊性，在狄拉克点处的电子态密度很低，对于费米面在狄拉克点附近的高质量石墨烯，通过简单的掺杂或用栅压调控，就可以使其费米面有很大幅度的移动，从而很容易用人工的方法制作出石墨烯的p-n结结构。
而该结构是太阳能电池材料所必需的条件。
2、石墨烯对红外光的高透过性石墨烯对光的透过率可达到97.7%以上，使其成为太阳能电池电极材料的很好选择。
现在太阳能电池的透过效率不好原因是太阳能电池上层电极对太阳光中的红外部分吸收十分严重，而红外部分又是太阳光能量的一个集中区，所以影响了下方的光伏材料获得的光的强度。
而石墨烯对红外的透过性非常好，用石墨烯带作为太阳能电极材料，可大幅度提高转化效率。
3、石墨烯中的高载流子迁移率石墨烯中的电子的迁移率大约是硅的100倍，而电导率是与迁移率和载流子浓度乘积成正比，而材料的透光性能又通常和载流子浓度成反比。
一般材料如果对光的透过性很好，那么它的载流子浓度就很低，而通常迁移率也很低，从而导电率也很差，这也是目前为什么太阳能透明电极没有很好性能的原因。
而石墨烯这种新材料，它的载流子迁移率如此之高，即使在载流子浓度很低时（透光性很好），也能保证两者乘积很客观，有很好的导电性。
这也进一步解释了石墨烯适合用于太阳能电池电极的原因。
4、石墨烯中的光激发电子-空穴对的产生消失时间石墨中的电子式狄拉克电子，速度接近光速三分之一，室温下传导电子比任何其他已知导体要快，所以被光激发出的电子-空穴对可以快速形成电流，同理在撤去光源后也可以迅速消失。
基于石墨烯的光伏器件对光的响应目前在实验室中已达到THz，成为超快光电探测器的候选材料5、石墨烯的热载流子效应石墨烯可以对光产生不同寻常的反应，在室温和普通光照射下，就可以发生热载流子效应，产生电流。
PERC太阳能电池生产工艺
化工能源化 工 设 计 通 讯Chemical EnergyChemical Engineering Design Communications·203·第46卷第7期2020年7月1 PERC 太阳能电池的结构PERC 技术，即钝化发射极背面接触，通过在太阳能电池背面形成钝化层，提升转换效率。
PERC 电池具有工艺简单，成本较低，且与现有电池生产线兼容性高的优点，成为未来高效太阳能电池的主流方向。
结构见图1。
图1 PERC 太阳能电池结构图2 PERC 太阳能电池的生产工艺相比常规光伏电池生产流程而言，PERC 太阳能电池的生产将增加2道工序和1道改进工序，其余工艺步骤均与常规太阳能电池生产流程相同。
①沉积背面钝化层。
②开口以形成背面接触。
③需要有针对性地改进基于化学湿台的边缘隔离步骤，硅片背部绒面金字塔型结构需要被溶蚀掉。
抛光的程度基于选用技术的不同而异。
因此，钝化膜沉积设备和膜开口设备（既可以使用激光也可以运用化学蚀刻）都需要在传统的电池生产线上额外增加加工设备。
流程见图2。
图2 PERC 电池生产流程3 PERC 太阳能电池与常规太阳能电池对比分析PERC 技术通过在电池的后侧上（如图3所示）添加一个电介质钝化层来提高转换效率。
标准电池结构中更高的效率水平受限于光生电子重组的趋势。
PERC 电池最大化跨越了P-N 结的电势梯度，这使得电子更稳定的流动，减少电子重组，以及更高的效率水平。
图3 PERC 太阳能电池与常规太阳能电池与标准电池相比，PERC 电池的优势主要有两个方面：①内背反射增强，降低长波的光学损失；②高质量的背面钝化，这使得PERC 电池的开路电压（V oc ）和短路电流（Isc ）较之标准电池有大幅提升，从而电池转化效率更高。
4 PERC 太阳能电池生产过程有影响的工艺具体措施4.1 背面钝化工艺背面钝化工艺主要方法有等离子体增强化学气相沉积法、热氧化法、原子层沉积法和叠层钝化等方法。
等离子体纳米材料定义
等离子体纳米材料定义等离子体纳米材料定义等离子体纳米材料是指由等离子体作用形成的，尺寸在1~100纳米范围内的纳米材料。
等离子体是一种高能粒子或光子与物质相互作用后所产生的电离气体，具有高温、高压、高密度、高能量等特点。
在这种条件下，物质原子或分子被激发成为带电粒子，形成了一种新的物态——等离子体。
制备方法目前制备等离子体纳米材料的方法主要有以下几种：1. 等离子体溅射法：将靶材置于真空室中，通过加热或电弧放电使靶材表面产生等离子体，并利用惰性气体将靶材表面溅射成粒径在几纳米至十几纳米之间的纳米颗粒。
2. 等离子体聚合法：将单一或多种气态前驱物引入反应室中，在激励下形成等离子体，并通过化学反应将前驱物转化为纳米颗粒。
3. 等离子体切割法：利用激光等离子体切割技术，在金属表面形成纳米结构。
性质与应用等离子体纳米材料具有以下几种特殊的性质：1. 光学性质：等离子体纳米材料具有表面等离子共振现象，能够吸收、散射和放大光信号，因此在光学传感器、生物成像和太阳能电池等领域有广泛应用。
2. 电学性质：等离子体纳米材料具有高导电率和高介电常数，可用于导电膜、超级电容器、电磁屏蔽和微波吸收等领域。
3. 磁学性质：通过控制制备条件，可以使等离子体纳米材料呈现出不同的磁性行为，如铁磁、反铁磁和顺磁。
这些特殊的磁性行为使得其在数据存储、医学诊断和治疗等领域有重要应用。
4. 化学性质：由于其表面活性位点丰富，等离子体纳米材料可用于催化剂、气敏传感器和环境污染治理等领域。
总之，等离子体纳米材料具有独特的物理、化学和生物学性质，是一种具有广泛应用前景的新型纳米材料。
随着制备技术的不断发展和完善，其应用领域将会更加广泛。
等离子体材料及其应用研究
等离子体材料及其应用研究一、引言等离子体材料是指通过激光、光子、电子、离子、等粒子作用下形成的在电子、离子、原子和分子等粒子组成的高度激发态物质。
作为新型材料领域的新星，等离子体材料已经在多个领域得到了应用。
二、等离子体材料的种类1. 等离子体材料的分类根据材料组成，等离子体材料主要可分为单元素等离子体材料、合金等离子体材料和复合等离子体材料等三类。
2. 单元素等离子体材料单元素等离子体材料是由单一元素形成的等离子体材料。
常见的单元素等离子体材料有石墨、碳纳米管、氧化铝、钨等。
3. 合金等离子体材料合金等离子体材料指的是由两种或两种以上的元素组成的等离子体材料。
根据合金成分的不同，合金等离子体材料可分为两类：混合合金等离子体材料和化合物合金等离子体材料。
4. 复合等离子体材料复合等离子体材料是指由两种及以上材料组成的等离子体材料。
常见的复合等离子体材料有金属基复合材料、陶瓷基复合材料和高分子基复合材料等。
三、等离子体材料的应用1. 等离子体材料在半导体领域的应用等离子体技术是半导体制造中必不可少的工艺之一。
等离子体在半导体器件的制造过程中被广泛应用，比如在硅晶片刻蚀过程中使用CF4等气体等离子体和SF6等气体等离子体。
2. 等离子体材料在航天领域的应用等离子体技术在航天领域中也得到了广泛应用，比如利用等离子体喷流推进技术，可以让航天器在较短的时间内达到更高的速度。
3. 等离子体材料在医学领域的应用等离子体材料也在医学领域中得到了广泛的应用，如等离子体手术刀可以用于微创手术，等离子体消毒机可以有效消除医院内的各种细菌和病毒。
4. 等离子体材料在能源领域的应用等离子体材料也在能源领域中得到了应用，利用等离子体技术可以改善燃烧效果、提高燃烧效率和减少污染等。
四、等离子体材料的展望未来，等离子体材料有望在新型存储材料领域、太阳能电池领域、柔性电子领域、纳米材料领域、生物医学材料领域等领域中得到更广泛的应用。
等离子体耦合光 催化-概述说明以及解释
等离子体耦合光催化-概述说明以及解释1.引言1.1 概述等离子体耦合光催化是一种新兴的光催化技术，将等离子体与光催化技术相结合，旨在利用等离子体的高能量和光催化材料的光吸收能力，实现更高效、更可控的光催化反应。
随着环境污染和能源危机的日益严峻，寻找高效、环保的方法来处理废水、净化空气以及产生可再生能源成为当前亟待解决的问题。
传统的光催化方法往往受限于光吸收与转化效率的限制，导致反应效率低下。
而等离子体耦合光催化技术的出现，为克服这些限制带来了新的解决方案。
等离子体耦合光催化技术能够将等离子体产生的高能量与光催化材料的光催化效应相结合，形成一种协同作用。
等离子体在电磁场作用下产生的高能电子和激发态粒子能够提供额外的能量，加速光催化反应的进行。
此外，等离子体还能够提供额外的活性位点，增加催化剂表面的反应活性，进一步提高反应效率。
等离子体耦合光催化技术在多个领域具有广泛的应用前景。
在环境污染治理方面，它可以用于水处理、废气处理以及有机污染物的降解等。
此外，等离子体耦合光催化还可以应用于能源转化领域，如光电催化水分解制氢、光催化二氧化碳还原等。
随着科学技术的不断进步，对等离子体耦合光催化技术的研究也在不断深入。
未来的研究方向包括进一步优化催化材料的结构和性能，提高反应效率和选择性；研究等离子体与光催化材料之间的相互作用机理，深入理解其协同效应；探索新的应用领域，发展更多样化的等离子体耦合光催化反应。
总之，等离子体耦合光催化技术作为一种新型的光催化方法，具有很大的应用潜力。
通过充分发挥等离子体的高能量和光催化材料的光吸收能力，可以实现高效、可控的光催化反应，为环境污染治理和能源转化提供新的解决方案。
1.2文章结构1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，将对等离子体耦合光催化进行概述，介绍文章的目的和结构安排。
首先，将简要介绍等离子体催化的概念和原理，说明等离子体耦合光催化在催化领域的应用前景。
什么是等离子体
什么是等离子体？还有什么情况下产生？等离子(等离子态,电浆,英文:Plasma)是一种电离的气体, 由于存在电离出来的自由电子和带电离子, 等离子体具有很高的电导率,与电磁场存在极强的耦合作用.等离子体由克鲁克斯在1879 年发现,"Plasma"这个词,由朗廖尔在1928 年最早采用等离子体是存在最广泛的一种物态,目前观测到的宇宙物质中,99%都是等离子体. 等离子态在宇宙中广泛存在,常被看作物质的第四态(有人也称之为"超气态") . 人造的等离子体: 荧光灯,霓虹灯灯管中的电离气体; 核聚变实验中的高温电离气体; 电焊时产生的高温电弧. 地球上的等离子体: 火焰(上部的高温部分) 闪电;大气层; 中的电离层;极光. 宇宙空间中的等离子体:恒星;太阳风;行星际物质;恒星际物质;星云. 等离子体可分为两种:高温和低温等离子体.以上提到的是高温等离子体,高温等离子体的温度,可以高达 1 亿摄氏度.现在低温等离子体广泛运用于多种生产领域.例如:等离子电视,婴儿尿布表面防水涂层, 增加啤酒瓶阻隔性. 更重要的是在电脑芯片中的蚀刻运用, 让网络时代成为现实. 等离子态常被称为"超气态", 它和气体有很多相似之处, 比如: 没有确定形状和体积,具有流动性,但等离子也有很多独特的性质. 这种物质的第四基本形态,就是等离子态(体) .那么,什么是等离子态呢? 在等离子体中,电磁力起主要作用,使原本普通的物质内部出现新的运动形态,比如电子,离子的集体振荡. 等离子体虽然看不见摸不着,但它并不是虚无没用的,相反,它具有相当神奇广泛的作用,因此被称为"法力无边的隐形魔术师". 如:令萨达姆闻风丧胆的隐形武器.在海湾战争中,美国投入了一种新研制出来的隐形飞机,深人到伊拉克腹地进行侦察活动,充分掌握了伊军的布防情况,而伊军对之却毫无办法,因为这种侦察飞机采用了等离子体技术,等离子体具有的屏蔽效应,使雷达无法探测到它的踪迹.在科索沃战争中,以美国为首的北约的隐形侦察机,隐形轰炸机更是大肆发挥了它的威力.英,美, 俄等国都在致力于将等离子(体) 技术应用于军事方面.采用了等离子体技术后,飞机,导弹可以减少飞行阻力30%以上,因此大大提高了飞机,导弹的飞行速度和机动性能.等离子体还可以降低飞机,导弹的防热防护标准和飞行的轰鸣声等.俄罗斯正在开发一种新型的等离子武器,能通过将大气层电离产生的高温高能量,形成一个能量巨大的等离子大气环境区域,将在该区域的天空,太空中飞行的飞机,导弹和航天器击毁. "绿色","清洁"的动力来源. 随着社会的不断发展和人们生活的日益丰富繁荣, 对于电力的需求量也将越来越大.传统的发电技术在为人类做出贡献的同时,也"惹"下不少麻烦,污染了环境,对自然生态和人类健康造成了不小的损害.而且它们的发电效率也不高,所采用的发电来源又大多是不可再生的自然资源.所以,科学家一直在努力寻求一种先进.高效又无污染的发电技术. 而等离子体发电技术正好就能圆科学家们的这一梦想. 等离子体的发电原理是:将带电的高温流体,以极高的速度喷射到稳定的强磁场中,电磁场对带电流体(粒子)施加磁力作用而产生电,直接由热能转变为电能.与传统的火力发电方式相比,等离子体发电具有两大突出特点:一是发电效率高.等离子体发电技术利用发电装置所排泄的温度很高的废气余热来产生蒸汽,以驱动汽轮发电机,从而构成等离子体——汽轮发电的组合发电方式,发电有效率可比火电提高百分之五十以上.二是对环境的污染很轻.等离子发电由于温度很高, 流体燃料燃烧得很充分, 同时, 还因为添加了一些材料, 与发电过程中产生的废气——硫,进行反应,生成硫酸钾等化合物, 所以就没有太多的废气废碴污染环境.此外,等离子发电机输出功率的大小,取决于带电流体的运动速度和磁场的强度.加快等离子体的喷射速度,提高磁场的强度,其发电功率就大.如果运用高能量的流体燃料,并配置高速启动装置,那么等离子体发电机的功率可以达到一千万千瓦,完全能够满足大规模用电的要求.等离子技术还可以运用到核能发电方面. 在超高温高压和超强磁力的约束下,等离子技术能够用氢的同位素(如重氢——氖) ,对受控的热核聚变反应予以控制,进行原子能发电.2000 年 1 月,日本的某热核聚变装置,已经通过给超导体线圈供电,将等离子体的温度升至5 千万摄氏度,并计划在2001 年提高到 1 亿摄氏度,以实现热核聚变反应所必需的高温高压状态下的等离子体. 工业生产神奇的"魔法师". 对于等离子体的不断研究,产生了诸如等离子体物理学,等离子体化学,等离子电子学等边缘学科.等离子在金属加工,显示(器) 技术,微波和超声速流体力学等民用工业的广泛领域,都有重要而神奇的应用. 在金属加工方面,用高温等离子气流,可以切割用普通氧气切割法难以切割的高硬度高熔点金属,如不锈钢,镍基合金等.等离子体还可以用于金喷镀,焊接和钻孔等作业. 在等离子体化学方面, 由于等离子体的化学反应能量大, 温度高, 因此,特别适用进行高熔点金属的熔炼与提纯,制成性能优异的高温耐热金属材料,如特种钢和合金钢,以及非金属水晶等. 等离子体化学还可以实现高温耐热材料的低温合成, 以及单晶体材料的低温生长;生产非晶硅太阳能电池;制作高温超导体薄膜等. 等离子体化学应用于微电子技术,包括等离子体蚀刻工艺,等离子体显微,等离子体除胶等方面,更是为大规模,超大规模集成电路的更新换代,奠定了重要的工艺技术基础. 等离子体距民众生活最近,最重要的应用,就目前来说,应当算是等离子体显示器技术. 传统的显示器包括显像管(应用于电视,电脑等)和液晶显示器(用于电子表,计算器,仪表,笔记本电脑等) ,它们在工业生活的许多领域广泛应用.但两者在独具优点的同时,又各有缺陷或局限, 难以满足显示技术的新需求.等离子体显示器的诞生,为显示技术开辟了一个新的天地.它们的优点是体积小,重量轻,图像清晰,可制成超薄平板式等,并可突破传统的显像管和液晶显示这样分明的界限,实现两者的融合通用. 随着等离子体技术的不断发展,更加广泛的应用,等离子体这种看不见摸不着的物质第四态,将会露出"庐山真面目",被越来越多的人所认识和喜爱.等离子体目前在电子行业也有着其广泛的运用，比如说在线路板和电子产品行业应用最多的等离子清洗设备，等离子真空设备等等。
低温等离子体介绍
低温等离子体介绍低温等离子体，即冷等离子体，指的是在相对较低的温度下，分子或原子失去一部分或所有的电子，形成带有正离子和自由电子的气体状态。
与高温等离子体相比，低温等离子体具有较低的温度和较低的能量密度，是一种非平衡态的等离子体。
在科学研究领域，低温等离子体被用于研究基础物理现象、原子物理、分子物理和凝聚态物理等。
低温等离子体的形成和性质研究已经揭示了许多重要的物理现象和过程，例如等离子体的弛豫过程、等离子体不稳定性、等离子体辐射和能量输运等。
低温等离子体的研究对于理解宇宙中等离子体的存在和动力学行为具有重要意义。
在工业生产领域，低温等离子体被广泛应用于等离子体化学反应和等离子体物理处理。
等离子体化学反应是一种利用低温等离子体产生的高能量和活性种子，进行表面改性、薄膜沉积、材料合成和污染物降解等化学反应的技术。
低温等离子体物理处理则是利用低温等离子体的离子束、电子束和辐射等物理效应来处理材料表面的技术。
这些应用包括表面清洁、改性、涂层、离子攻击和离子表面合成等。
在医学领域，低温等离子体被用于医学诊断和治疗。
低温等离子体诊断技术利用等离子体产生的光谱特征，通过分析等离子体辐射光谱来诊断疾病和监测生物标志物。
低温等离子体治疗技术则利用低温等离子体的生物活性和氧化作用，对肿瘤和感染等病变进行治疗和消毒。
由于低温等离子体具有高反应活性、高能量密度和较低的电子温度等特点，因此它在环保、新能源和高技术领域具有广阔的应用前景。
例如，低温等离子体可以应用于废气处理、废水处理和废固体处理等环保领域，用于降解和去除有机污染物和重金属污染物。
此外，低温等离子体还可以应用于太阳能光电池、等离子体推进器、等离子体显示器和等离子体芯片等新能源和高技术领域。
总而言之，低温等离子体是一种具有重要的物理特性和广泛应用价值的等离子体。
它在科学研究、工业生产和医学治疗等领域发挥着不可替代的作用，并为环保、新能源和高技术领域的发展提供了新的机会和挑战。
光电材料中的局域表面等离子体共振效应研究
光电材料中的局域表面等离子体共振效应研究光电材料中的局域表面等离子体共振效应是目前研究的热点之一。
这一效应是指当纳米结构表面与电磁波相互作用时，表面激发出一种特殊的集体振动状态，即局域表面等离子体共振。
在这种状态下，表面会发生电磁场的放大和聚集效应，从而实现对光的高效捕获和放大，进而提高光电材料的性能。
因此，局域表面等离子体共振效应在光电传感器、太阳能电池、光电器件、表面增强拉曼光谱等领域有广泛应用。
如何实现局域表面等离子体共振效应？对于局域表面等离子体共振效应的实现，最重要的是要通过纳米结构的设计和制备来精确调控其表面形貌和大小，并控制其与光的相互作用。
因此，纳米制备技术和表界面化学成为了此领域的重要研究方向。
在纳米制备技术方面，可通过化学合成、物理蒸发、离子束刻蚀、激光退火等方法制备具有特定形貌、尺寸和结构的纳米结构。
例如，可利用光刻技术在表面形成金纳米线结构，可通过球形微粒的自组装生成具有规则排列的纳米颗粒。
在表界面化学方面，可将表面涂覆上一层特殊的分子，如二十二烷基镓酸盐分子，使纳米结构表面形成亲疏水性区域，从而实现对局域表面等离子体共振的调控。
应用局域表面等离子体共振效应的具体案例1. 光电传感器光电传感器是利用光电效应来检测化学、生物等分子的一种传感器。
当被测量分子与传感器表面结合时，表面等离子体共振现象会使传感器上的光场发生减弱，测量传感器上的减弱程度可反应出被测量分子的浓度和性质。
2. 太阳能电池在太阳能电池中，可利用局域表面等离子体共振效应来增强光吸收和电子输运的效果。
通过在太阳能电池表面涂覆一层金块（或某些金属粒子）使光的吸收面积和效率增加，提高太阳能电池的光电转换效率。
3. 光电器件局域表面等离子体共振在光电器件方面应用广泛，如可用于制造高效光纤、夜视设备、激光器等光电器件。
4. 表面增强拉曼光谱在表面增强拉曼光谱分析中，局域表面等离子体共振可以使激光通过表面时发生大约10^7倍的电场放大，从而可获得高灵敏度的拉曼光谱信号。
等离子体
等离子体(plasma)1.定义等离子体(plasma)又叫做电浆，是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质，尺度大于德拜长度的宏观电中性电离气体，其运动主要受电磁力支配，并表现出显著的集体行为。
它广泛存在于宇宙中，常被视为是除去固、液、气外，物质存在的第四态。
等离子体——物质的第四态等离子体是由克鲁克斯在1879年发现的，1928年美国科学家欧文·朗缪尔和汤克斯（Tonks）首次将“等离子体”（plasma）一词引入物理学，用来描述气体放电管里的物质形态。
等离子体可分为两种：高温和低温等离子体。
等离子体温度分别用电子温度和离子温度表示，两者相等称为高温等离子体；不相等则称低温等离子体。
低温等离子体广泛运用于多种生产领域。
例如：等离子电视，婴儿尿布表面防水涂层，增加啤酒瓶阻隔性。
更重要的是在电脑芯片中的时刻运用，让网络时代成为现实。
等离子体发生器高温等离子体只有在温度足够高时发生的。
恒星不断地发出这种等离子体，组成了宇宙的99%。
低温等离等离子体是一种很好的导电体，利用经过巧妙设计的磁场可以捕捉、移动和加速等离子体。
等离子体物理的发展为材料、能源、信息、环境空间、空间物理、地球物理等科学的进一步发展提供了新的技术和工艺。
等离子体造就的宇宙和自然奇观:星云太阳表面极光闪电利用等离子体的化学活性：等离子体化学活性很高，能够在温和的条件下使很多活化能较高的反应顺利进行。
最重要的反应是含卤素的等离子体对于硅的刻蚀，这是制备各种微电子器件的关键步骤。
等离子体还广泛应用于各种薄膜的沉积，包括硅、金刚石、各种氮化物、碳化物以及金属。
在污染物降解、杀菌、合成气重整、聚合反应等领域等离子体化学都有独特的优势。
由等离子体增强化学气相沉积制备的用于太阳能电池的非晶硅薄膜由于等离子体在低温下具有高活性的特点,等离子体增强化学气相沉积( PECV D)技术可显著降低薄膜沉积的温度范围。
太阳能电池片生产工艺常用化学品及其应用
氮气通常以压缩状态储存于高压气体钢瓶中，储存温度不宜过高，以防止气体膨胀引起压力升高。
压缩储存
在某些情况下，为了方便运输和储存，氮气也可以被液化后储存于液态容器中。
液态储存
在运输过程中，应确保容器密封良好，防止气体泄漏和压力下降。同时，应遵守相关运输规定和安全标准，确保运输安全。
运输要求
氨气
CATALOGUE
氩气在PECVD过程中作为稀释气体和等离子体的载体，可以调节反应气氛和等离子体的状态，从而影响薄膜的生长速率和性质。
硅烷（SiH4）
甲烷（CH4）
氩气（Ar）
氨气（NH3）
有机清洗剂
有机清洗剂主要成分为有机酸、醇类、醚类和酯类等有机溶剂，可以通过溶解、渗透和乳化等作用清除表面污垢和杂质。
清洗剂
在太阳能电池片生产过程中，清洗剂主要用于清除表面污垢和杂质，提高表面的清洁度和光滑度，从而保证后续工艺的顺利进行。
不可燃
氮气不具有可燃性，不会引起火灾或爆炸。
无色无味
氮气是一种无色、无味的气体，对人体无害。
保护气体
在太阳能电池片的生产过程中，氮气常被用作保护气体，防止生产过程中太阳能电池片受到氧化和腐蚀。
清洗气体
氮气也常被用作清洗气体，通过吹扫和置换，将生产设备内的杂质和有害气体清除。
冷却气体
在高温处理过程中，氮气可以作为冷却气体，帮助设备快速降温，提高生产效率。
氢气通常在高压下储存，需要使用特殊的压力容器。
高压储存
通过低温液化，氢气可以储存在液态形式中，但需要低温储存设备。
液态储存
氢气可以通过管道进行长距离运输，但需要确保管道的密封性和安全性。
管道运输
氮气
CATALOGUE
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在准静态近似下，共振增强极化将引起金属纳米颗粒周 围的电场增强，其大小随离开金属表面的距离迅速衰减。此 外，共振增强极化还伴随着金属纳米颗粒对光的散射和吸收 效率的增强，通过计算可以得到散射截面Csca与吸收截面Cabs
公式中a代表颗粒尺寸，当a远小于λ时，Cabs∝a3， Csca∝a6。随着颗粒尺
寸增加到100nm左右时，消光主要由散射支配，我们可以利用这种性质
把金属纳米颗粒集成在薄膜太阳能电池上以增强光吸收。
表面等离子体极化激元（SPP）
当入射光照射到有金属膜结构的器件时，在金属膜和介质界面 上也能产生表面等离子体共振，形成SPP模。 SPP是金属表面 自由电子与电磁场相互作用产生的沿金属表面传播的电子疏密 波。可见光照射到银表面产生的SPP能沿表面传播10~100μm， 对于近红外光能传播1mm。 SPP具有表面局域和近场增强两 个独特的性质。如图， SPP垂直于表面的场分布在金属和介质 中均随离表面距离的增加而呈指数形式衰减，因此在界面上是 高度局域的。
2，近场增强
半导体材料中的微小纳米颗粒 （直 径 5~20nm）可以作为入射太 阳光的有效亚波长天线，实现近场 增强，将表面等离子体波近场耦合 到半导体层增加有效吸收截面。为 了使天线能够有效地转换能量，半 导体材料吸收率必须很高，否则吸 收的能量耗散在金属的欧姆阻尼中。 因此，微小金属纳米颗粒激发表面 等离子体激元局域场增强常应用在 有机、染料敏化太阳电池和直接带 隙无机太阳电池中。
在金属中，价电子为整个晶体 所共有，形成所谓费米电子气。价 电子可在晶体中移动，而金属离子 则被束缚于晶格位置上，但总的电 子密度和离子密度是相同的，从整 体来说金属是电中性的。人们把这
种情况形象地称为“金属离子浸没
于电子的海洋中”。这种情况和气 体放电中的等离子体相似，因此可 以把金属看作是一种电荷密度很高 的低温（室温）等离子体，而气体 子体，电荷密度比金属中的低。
2000年，Westphalen等人 报道了银簇集成在ITO-ZnPc 染料太阳电池上，实验发现 有5nm的银的电池短路电流 增大。
3，表面等离属膜，入射光激发的 SPP 沿金 属和半导体界面传播， SPP的场 分布在金属和半导体中呈指数形 衰减，并且在界面上是高度局域 的，因此SPP在半导 体吸收层能 有效的陷光和导光。入射光激发 沿金属和硅界面传播高度局域的 SPP 模，沟槽附近局域场增强， 提高电池光吸收。
2007年，Pillai等人将银颗粒沉积在 SOI太阳电池和平面硅基电池上，在 整个太阳光谱范围内分别获得33% 和19%的光电流增长
2008年，Moulin等人报道将长 300nm、高50nm的椭圆形银纳 米颗粒集成在微晶硅薄膜太阳能 电池背反glass/Ag/TCO层上， 之后又直接在玻璃上沉积银颗粒。
金属亚波长沟槽结构式太阳电池
表面等离子体共振效应使局域场强度比入射场高出几个 数量级。表面等离子体共振时，入射光的大部分能量耦合到 表面等离子体波，使反射光的能量急剧减少，这可应用在太 阳电池中促进光吸收。 金属微纳结构激发表面等离子体激元增强光吸收主要有 三种机理：
1，金属颗粒散射
表面等离子体共振时，金属纳米颗粒散射截面远大于 其几何截面 。 例如，共振时空气中银纳米颗粒散射截面大 约是其几何截面的 10倍。散射光 以一定倾角在半导体中传 播，有效增加了光程。 2006年，Derkacs等人研究将50~100nm金纳米颗粒沉 积在非晶硅薄膜太阳能电池的ITO层上，金属纳米颗粒用于 亚波长散射元件将来自太阳光自由传播的平面波耦合和限制 在电池吸收层内。电池短路电流增加8.1%，效率增加8.3%。
金属板中电子气的位移
（上）金属离子（+）位于“电子海洋”中（灰 放电中的等离子体是一种高温等离 色背景），（下）电子集体向右移动
表面等离子体激元增强光吸收原理
入射光照射到金属表面，自由电子在电磁场的驱动下在金 属和介质界面上发生集体振荡，产生表面等离子体激元，它们 能够局域在金属纳米颗粒周围或者在平坦的金属表面传播。
表面等离子体激元增强 薄膜太阳能电池技术
概述
为了节省高材料以及降低生产成本，发展高效率薄膜太阳 电池将成为太阳电池研发的重点方向和主流。与传统晶体硅太 阳电池相比，高效薄膜太阳电池半导体吸收层更薄，为了尽可 能多地吸收太阳光和增强光电流，必须采用陷光技术。
目前，人们通常采用绒面TCO薄膜和高效背反射层来增强 薄膜太阳能电池的吸收效率。最近，研究人员又对金属纳米颗 粒激发表面等离子体激元增强硅薄膜太阳能电池、有机半导体 电池光电转换效率感兴趣。贵金属（如金、银、铜等）纳米颗 粒激发的表面等离子体共振频率主要在可见光或红外区，因此 可以利用其来增强太阳能电池的光吸收。
局域表面等离子体激元 （Localized Surface Plasmon, LSP) 表面等离子体极化激元 （ Surface Plasmon Polarization, SPP)
局域表面等离子体激元（ LSP ）
在入射光的照射下，在金属纳米颗粒或者金属表面具有 微结构或缺陷中，会形成局域化的表面等离子体共振。金属 纳米颗粒在可见光范围表现出很强的宽带光吸收特征，其实 质是由于费米能级附近导带上的自由电子在电磁场的作用下 发生集体振荡，共振状态下电磁场的能量被有效地转换为金 属自由电子的集体振动。金属纳米颗粒表面的等离子体共振 将会被局限在纳米颗粒表面，称为LSP共振。