应用微波光电导衰减法测量硅晶体少子寿命的研究

摘要

近年来，随着光伏产业的快速发展，人们在不断探索光电转换效率更高、使用寿命更长的太阳能电池。少数载流子寿命（简称少子寿命）是半导体材料的一个重要参数，通过对少子寿命的检测可以反映出半导体器件性能和太阳能电池的转换效率。因此对少子寿命检测仪器的开发，将推动光伏产业更快更好的发展。但国内对少子寿命测量的研究起步比较晚，测量方法比较落后，而且测量精度也很难保证。国外虽然有比较成熟的仪器，但价格都非常昂贵。为此，在查阅相关资料，了解国内外少子寿命测量，尤其是微波反射光电导衰减法测量的现状和发展的基础上，确定了课题的研究方向。
　　 本文论述了基于微波反射光电导衰减法的少子寿命测量系统的研究，给出了总体设计方案，并对微波反射光电导衰减法的测量原理、测量系统的硬件组成、微弱信号处理、噪声抑制和抗干扰措施、数据处理等分别作了介绍。其中，硬件系统主要包括微波检测系统、激光激励系统、信号调理系统，文中对各个系统的器件做了具体介绍。另外，在微弱信号处理方面给出了几种与本课题相关的检测方法，并在这些方法的基础上给出了本文所采用的方法。最后对测量系统进行了测试，实验结果表明，该测量系统可以进行少子寿命的检测，但由于目前课题刚刚起步，很多方面还有待进一步研究，测量的重复精度不高。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 太阳能电池的发展趋势

1．2．1 太阳能电池的发展状况

1．2．2 太阳能电池的种类

1．3 太阳能电池的工作原理

1．4 少子寿命的研究状况

1．4．1 少子寿命测量方法概述

1．4．2 少子寿命测量仪器的发展状况

1．5 论文的研究意义及主要内容

2 少子寿命

2．1 少子寿命的基本概念

2．2 非平衡少数载流子的产生

2．3 非平衡少数载流子复合机理

2．3．1 直接辐射复合

2．3．2 俄歇复合

2．3．3 Shockley-Read复合(SRH)

2．3．4 表面复合

2．4 测量方法详述

2．4．1 开路电压衰减法(OCVD)

2．4．2 直流光电导衰减法(PCD)

2．4．3 微波光电导衰减法(μPCD)

2．4．4 表面光电压法(SPV)

2．5 本研究采用的方法

2．6 小结

3 微波光电导衰减法测量少子寿命的研究

3．1 微波光电导衰减法测量少子寿命

3．1．1 测量原理

3．2 测量系统组成

3．3 微波系统

3．3．1 微波源

3．3．2 微波天线

3．3．3 魔Τ

3．3．4 检波器

3．3．5 其他器件

3．4 脉冲光源

3．5 放大电路

3．6 示波器测量

3．7 小结

4 微弱信号处理方法

4．1 噪声和干扰

4．1．1 常见噪声

4．1．2 干扰噪声源

4．1．3 屏蔽与接地

4．2 微弱信号检测方法

4．2．1 锁定放大器

4．2．2 数字式平均

4．2．3 自适应噪声抵消

4．3 课题微弱信号具体方案

4．3．1 数字式平均

4．3．2 低通滤波

4．3．3 曲线拟合

4．4 小结

5 实验及分析

5．1 实验结果及分析

5．2 小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

附录1．软件程序

发表论文情况