基于多孔硅能量轉(zhuǎn)換芯片初步研究.pdf

1、能源問題日益成為全球的關(guān)注熱點(diǎn)，而隨著常規(guī)能源(石油，煤炭等)日見枯竭，太陽(yáng)能，核能的開發(fā)利用成為研究的熱點(diǎn)。而目前將太陽(yáng)能，核能轉(zhuǎn)化為電能的器件大都是基于平面的PN結(jié)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了在將核能，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能時(shí)，轉(zhuǎn)化效率過低。從而限制了太陽(yáng)能，核能的利用。本文利用基于多孔硅的三維PN結(jié)結(jié)構(gòu)，提高在能量轉(zhuǎn)換時(shí)的有效PN結(jié)的結(jié)面積，使得能量轉(zhuǎn)換效率提高數(shù)十倍。目前，這種結(jié)構(gòu)國(guó)外已有報(bào)道，但是在此報(bào)道中，由于沒有采用光刻，導(dǎo)致其多孔硅中

2、孔的排列無(wú)序，使得在能量轉(zhuǎn)換時(shí)無(wú)法精確控制轉(zhuǎn)換效率。國(guó)內(nèi)西北工業(yè)大學(xué)報(bào)道了一種利用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)制作類似的能量轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。本文對(duì)利用成本低廉的電化學(xué)方法制備高轉(zhuǎn)換效率的能量轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行了探索。 本文在廣泛調(diào)研相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上分析了核能轉(zhuǎn)換芯片的結(jié)構(gòu)和工作原理，同時(shí)研究了如何采用電化學(xué)方法制備多孔結(jié)構(gòu)提高能量轉(zhuǎn)化效率，并且對(duì)電化學(xué)刻蝕技術(shù)形成多孔結(jié)構(gòu)的機(jī)理進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)探索。論文包括以下幾個(gè)方面。 第一章首先介紹了同位素

3、電池的發(fā)展歷史，研究現(xiàn)狀和分類以及本文工作。 第二章介紹了同位素電池的工作原理，以及工作過程中載流子運(yùn)動(dòng)情況，并以此得出短路電流，開路電壓等參數(shù)的方程。 第三章分析了討論了能量轉(zhuǎn)換芯片制備工藝流程，以及各個(gè)工藝對(duì)能量轉(zhuǎn)換芯片的影響。 第四章詳細(xì)討論了電化學(xué)刻蝕原理以及對(duì)形成的多孔結(jié)構(gòu)的影響因素。著重從宏多孔硅的形成原理出發(fā)，討論了硅電化學(xué)刻蝕形成高深寬比多孔結(jié)構(gòu)的原理，多孔結(jié)構(gòu)特征包括孔徑、孔壁平滑度、刻蝕深度、