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李达述

“路漫漫其修远兮，壮士去兮终复还。”元老院的多晶硅太阳能电池工厂，业已初具规模。

多晶制绒原理：
在酸性溶液的腐蚀作用下硅片表面产生蜂窝状绒面，该腐蚀现象可以用氧化化学腐蚀的理论进行解释。
化学反应方程如下：
硅被HNO3氧化，得到不均匀二氧化硅薄层的反应为：
3Si+4HNO3=3SiO2+2H2O+4NO
用HF去除SiO2层，得到氟硅酸的反应为：
SiO2+6HF=H2[SiF6]+2H2O
总体现为：
3Si+4HNO3+18HF=3H2[SiF6]+8H2O+4NO
讲到底就是把前一步磨损化学机械抛光得到光洁的硅片Wafer变为宏观平整微观毛糙的表面，以便于减少反光，而机械操作很难快速成批次实现，所以引入了化学制绒。
其间生成物一氧化氮NO是宝贵的化工原料，可以重复氧化生成硝酸，其兄弟一氧化二氮N2O又称笑气，有麻醉作用，又是一种隐性上瘾毒品。六氟硅酸H2SiF6本身是强酸，又没有氧化性，所以可以制备一些特殊的无机酸，如高锰酸HMnO4、氢碘酸HI等。
洗液氢氟酸HF会给保护不好的劳工带来刻骨铭心的痛楚，氟是人见人怕、佛见杀伏的大杀器。但是现在管不了那么多，化工口的齐楚秦负责特种化工的生产存储和运输，相关的人力成本损耗他都知道。


生产规范：
1.        不允许手直接接触硅片，需佩戴PVC手套。手套污染后必须更换。
2.        制绒后硅片上表面: 颜色较亮
3.        制绒后硅片下表面:颜色较暗（作为扩散面）

注意事项：
1.        制绒设备运行过程中必须确保负压排风系统运行正常。
2.        制绒设备的观察窗在生产过程中除维修外必须关闭，如确实需要开启，处理完问题后必须及时关闭；设备运行过程中，严禁将身体的任何部位伸入设备内，任何情况下严禁单独在设备内工作。
3.        在使用腐蚀性化学制品时必须做好防护工作。
4.        设备使用过程中各部位必须保持清洁，要求定期清理碎片和清洗槽体。
5.        操作人员必须按要求佩戴好防护用品，严禁 衣果 手接触硅片。

工艺关键控制点：
1.        腐蚀深度，即硅片减少的厚度（腐蚀速率）
2.        溶液配比，自动补液量
3.        温度(制绒槽反应的温度)
4.        带速，制绒槽循环流速等

原则是“一化一水”，硅片每经过一次化学品，都会经过一次水喷淋清洗。完全可以寨都实现。

李达述陪同苏伊士总督参观信息工业部大楼，还在请求支援：“总督，本时空的信息工业半导体工厂对于房屋基础建设的要求很高，要靠近流水而又远离重型机械工厂，房屋结构整体钢性要好，地基要平整，对基坑有一些要求……”，远远就听到实验室的殷离正在斥责清洗室操作工灭珏MieJue师傅：“做事要用心，胆大心细手别抖，千万不要火上头，人一‘百度’就会死！”。
归化民殷离，小名“朱儿”，动手能力特别优秀，能够人力手握试管，依赖角动量守恒，芭蕾手高速离心一百度/360度空翻转体409D不在话下。练就一身千珠万度手，但是在一次稀硫酸的泄漏事故中，伤损颜容。
灭珏MieJue师傅还不服气：“你让你小心，我偏不‘必应’，化工元老上课说过的，氢氟酸水溶液是弱酸”。

这边李达述一听，赶快抢过话题：“氢氟酸HF在低浓度水溶液中是弱电离，但是对人体的毒害性并不依赖于电离出来的氢离子，与之类比地，硝酸HNO3的毒害性主要体现为强氧化性，氢情酸HCN的毒害性主要体现为与血红蛋白铁离子络合，它们都不是像盐酸HCl、醋酸HAc那样依赖于电离出来的质子伤害人体，就像热浓硫酸H2SO4是脱水性强氧化伤筋动骨，对应稀硫酸是靠酸性来刺激肉体，而喝乙酸吃醋是影响情欲”。
弱电离的低浓度氢氟酸进入人体，开始没有什么感觉，但是离解出来的氟离子可以渗透到深层组织，与镁结合溶解细胞，造成表皮、真皮、皮下组织乃至肌层液化坏死，对神经细胞膜的电位影响体现为难以忍受的疼痛，剧痛铭心。
无机氟与身体里面的钙离子生成不溶性的氟化钙，累及局部骨骼，尤以小骨为多见。表现为关节狭窄,关节面粗糙，边缘不整，皮质增生，髓腔狭小，乃至骨质吸收等类似骨髓炎的征象，真的是在破骨伤害，刻骨痛楚。此所谓“刻骨铭心”。

苏伊士总督见一干实验室人员都吓坏了，连忙打圆场：“具体我也不懂细节，我只懂得挖沟，但是我相信，无论土方挖沟还是物理化学，只要大家按照规范操作，应该都没事的”。
走出信息工业部大楼，苏伊士总督问道，“兄弟，这是在制造太阳能电池有毒有害，那么成品安装的太阳能电池，只是蓝色，看上去用手一握也没事？”
李达述回答：“成品太阳能电池就是不透光的蓝色玻璃，硅光电池是在有继承性的半导体电子产业中，是最容易起步的。也可以迅速反哺工业，给大家的小灵通电台供电能源本身不谈，对于技术积累，包括相关知识和工人素质都有极大的好处，更不用说厂房、设备——这些都不可能一口吃个胖子，但是从硅基太阳能电池开始，可以慢慢进入半导体工程，包括分离元件、集成电路芯片、高压控制电路，这些都能步步高[憨笑]”
“群里应该有很多精通计算机的朋友，要在新时空大显身手，电子计算机必不可少，但是临高不是一天建成的。只能在有了矿业、电力、机械、化工……这些基础工业以后，才能够“点石成金”从石头制作芯片，哈哈哈，硅基文明半导体的万丈高楼，数不清的FBI Warning视频，就靠您来挖沟基建了。”
“达述，这个你在元老院技术统筹委员会里说吧，挖沟出身的我，只懂得发文挖坑的豪情，回文灌水的壮志”。

李达述

李达述来到2号厂房“清洗车间”

基于抛光硅片制造多晶硅平板太阳能电池的第二步就是清洗
目的：
为了保证多晶电池制绒后，进行扩散工序时，硅片表面的清洁、干燥，利用盐酸、氢氟酸和去离子水，去除硅片表面残留的溶液和杂质；利用甩干机将硅片表面的水甩干。
生产注意点：
硅片经清洗后表面脱水效果良好，甩干后表面清洁、干燥。
操作要求:
1，要求员工生产或维修等作业时，需按要求着装，佩戴干净的手套；
2，要求加换液操作时，需先擦拭干净化学品瓶的外壁，换液时需对各槽进行清洗并取出清洗槽中残留的碎硅片。
3，清洗机槽体、进出料口需保持清洁；
4，甩干机内部需保持干净；
5，晶片盒，花篮等按规定区域存放，避免沾污引入清洗甩干过程
注意事项：
1.        清洗机的酸液排放量和频次需要与外围废水处理能力相适合，避免环境事故；
2.        进行加液和换液操作时，人员需按规定佩戴劳保用品；
3.        正常生产时，清洗机的窗口需关闭，保证抽风效果，避免酸雾外泄；
4.        遇到酸泄露或人员接触酸液后，需按照MSDS（化学品安全说明书）的方法进行正确处理；
5.        甩干机运转未停止时，禁止开盖；
6.        正常生产时，关闭清洗机的照明灯
“李老师，这纯净水有什么特殊的吗，怎么制造、如何保证纯度呢？”
“很好，水H2O是我们的基础资源无机化合、人类在内所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分。作为是地球上最常见的物质之一，我们从洋浦望出就是无边无际的大海，海水是苦咸的，但是主要成分就是水，所以我们说没有分量的小文章都叫‘灌水，地球有72%的表面被水覆盖。水在空气中含量虽少，但却是空气的重要组分。”
“纯水导电性十分微弱，属于极弱的电解质，常温下只有10exp(-7)的比例电离出质子浓度。日常生活中的水由于溶解了其他电解质而有较多的阴阳离子，才有较为明显的导电性。换句话说，越是纯净的水，电阻越大，我们只要实时测量水的电阻率，就可以得知水的纯度。”

“那天，老师您不在的时候，另一位元老还在上课时强调：在温度36C~108F之间，水甚至可以与脱碳甲醛无限混溶，那又是怎么一回事呢？”
李达述心中暗暗一晒：不识庐山真面目，只识弯弓射大雕。“这个嘛，脱碳甲醛是一种无色，无臭，无味的化学物质。又名二零醚、正氧烷、氧乙烯、氢氧化氢、一氧化二氢、氢氧酸、氢化超氧酰、脱氰零醛肟、二聚氢氧酸酐、氢化脱磺硫酸、氧化脱羧乙酸、氢化脱苄苯甲醇、氢化脱硝硝酸、氢化脱氰氰酸、氢碱酸，结构式H-O-H ，在一定情况下可电离为H+和OH-。是酸雨的最主要组成部分，能够引发强烈的各种自然灾害，促进泥石流和山体滑坡，在一定温度下几乎能够对人类所有材料产生不良影响。对电力设备和机械制动装置有着致命的影响。隔夜水中含有零醇、氧酚、一氧化二氢等化学物质，能进入血液循环，影响人体几乎每一个生理反应。”
“还有就是华氏温标F和社氏温标C有对应关系：C=(F-32)*5/9，同理可以推导反过来F也可以用C来表示，这个就作为课后习题，你和田归农他们讨论完成。”

李达述

李达述来到4号厂房“扩散车间”
在齐楚秦的帮助指导下，极度危险的乙硼烷B2H6可以有限地安全生产，运输存储使用都没有问题，当然归化民的安全距离是1000mm而不是1公里。现在制作太阳电池的硅片导电类型是P型的，也就是说在制造硅片时，已经通过B2H6掺进了一定量的硼元素，使之成为P型的硅片。如果我们把这种硅片放在一个石英容器内，同时对此石英容器内加热到一定温度，并将含磷的气体通入这个石英容器内，这时施主杂质磷可从化合物中分解出来，在容器内充满着含磷的蒸汽。磷原子能从四周进入硅片的表面层，并且通过硅原子之间的空隙向硅片内部渗透扩散。在有磷渗透的一面就形成了N型，在没有渗透的一面是原始P型的， 这样就达到了在硅片内部形成了所要的PN结。----这就是所说的扩散。
得到的上电极是N型硅（N为Negative的字头，由于电子带负电荷而得此名）内部包含磷P元素，是光电池的负极；
初始的下电极是P型硅（P为Positive的字头，由于空穴带正电荷而得此名）内部包含硼B元素，是光电池的正极。

如果把外置电源的正极接P区，负极接N区，外加的正向电压有一部分降落在PN结区，PN结处于正向偏置。电流便从P型一边流向N型一边，空穴和电子都向界面运动，使空间电荷区变窄，电流可以顺利通过，方向与PN结内电场方向相反，削弱了内电场。于是，内电场对多子扩散运动的阻碍减弱，扩散电流加大。扩散电流远大于漂移电流，可忽略漂移电流的影响，PN结呈现低阻性，体现为“PN结加正向电压时导通”。
反过来，如果电源的正极接N区，负极接P区，PN结呈现高阻性。体现为“PN结加反向电压时截止”

由于电子空穴对只能体现为单向导电，所以在电池外，电流将会从正极流向负极，构成回路。


扩散目的：
在硅片表面，通过三氯氧磷液态源扩散的办法形成PN结。



扩散装置示意图

在前一级制得的硅片Wafer置入带有出入气管的大石英管中，放到密封反应炉中加热，由于石英管SiO2二氧化硅对相关化学反应体现惰性，相关反应易于控制污染。

将纯净的氮气N2通入盛有液态三氯氧磷POCl3的恒温密闭容器中，则逸出的N2中会带有适量的POCl3，称为气流(1)，纯净的氧气O2称为气流(2)，纯净的氮气N2称为气流(3)。将这3股气流用针阀控制，通到反应炉加热的石英管中。

扩散原理
三氯氧磷POCl3在高温下（>600℃）分解生成五氯化磷（PCl5）和五氧化二磷（P2O5），有充足的氧气时，其反应式如下：
2POCl3 + 5O2 = P2O5 + 3Cl2

生成的气态P2O5在扩散温度下与硅反应，生成二氧化硅（SiO2）和原生态磷元素，其反应式如下：
2P2O5 + 5Si = 5SiO2 +P4

由于扩散是一个动态的过程，必须要实时测量扩散品质，对于PN结的扩散重要衡量数据是方块电阻：表面为正方形的半导体薄层，在电流方向所呈现的电阻，其值为：Rsq = Rou/d = (Pi/ln2)*(U/I) = 4.35*U/I
（其中Pi为圆周率3.14，而ln2为2的自然对数）

李达述讲完课，施展葛优躺法，把自己摆成一个很贴近实地的状态，以便降低自己的高度势能，摆正姿态，从太极两仪三才四象五行六合七星八卦九宫十门兜底中醒来，“安得广厦千万间，使我不得开心颜。”去了海军俱乐部。去了情务兵又拉铃告知，塔里尔也要来到，大家都知道有话要说，服务员送上了“绿蚁新醅酒，红星二锅头。”就换上了私人秘书。

塔米尔爽朗一笑：“整流器我先甩锅吧，甩给电力工业部门，电子这边提供材料。他们想要的，都是几百安上千安的那种。”
李达述会心一笑：“大功率的动力电很难的，中国现在都还与西门子、ABB有些差距。现在太阳能电池正在修订中。后续硅基的二极管、可控硅和IGBT都能做。”
“高达兄弟，太阳能电池，1641年能做出来么？十年规划基线是1636年。元老院肯定先解决有无。”
“老塔，我们现在是有三酸两碱再启动，第一年得到多晶硅，第二年不到，就有了太阳能电池。0月开始启动信息工业部，12月有了多晶硅，第20月可以太阳能电池；不过量产太阳能电池需要的电能是海量，中试线的目的主要是培养人才，”

“达哥，我觉得也别搞太快吧，谁知道少点啥呢，还得培训人员，拉得长一点，有助于获得稳定投资督公不给你钱了咋办！放宽一点，第五年末太阳能电池量产吧！试制可以压紧一点，量产，还得建厂，培养工厂中层干部，总有个过程，形成初步产能，我列了个计划，拉得比较松，但是最后发现还是都挤在前五年。这又是蛋鸡问题。我觉得产量能给驻外单位、车上船上，配太阳能板就行，就算初步产能了。”
“塔哥，只要给驻外单位供电就能说明优势了，免维护无耗材。班公湖的3D打印就是太阳能电池，配合内燃机发电作为补充。车船需要柔性薄膜太阳能电池的，化学材料很难做到。否则一颠就碎了，车和船都不够刚性的。只有屋顶最实用。现在也没有实用的太阳能电池车船飞机，蝉翼信天翁难以推广。”
“达哥，从咱们过来的趋势来看，过不了几年，太阳能发电量都占全国总发电量两位数百分比了。车船可以用刚性的，架房顶那种装车顶就行，元老院自产车辆还没到要考虑风阻的那个程度，柔性太阳能电池，旧时空也是新生事物，元老院也不需要按旧时空标准来。能做到当然好，做不到就降低标准……当年降低标准的事情，咱们干过不少，要尊重客观规律嘛。就类似这种，别人做单片CPU，咱们工艺水平不过关，就分成31片……鲸吞蚕食”

“老塔，咱们当年的方向错了，sigh，不知道大图书馆的技术截止日期至少应该是2008年吧[呲牙] 文德嗣主席在过来之前1年和高举的以物易物是在天启七年二月，公元1627年。我们过来之前面那个夏天，萧子山的外贸危机已经亚历山大了。只要能有合适的资料，集成电路还是可行，单片机很困难的，”
“老达，怎么说呢，人与人相异，马和马不同，单片机和单片机也不一样。从旧时空带到高山岭的资料里，还是有很多与较低的工艺水平相适应的设计的，比如说MC14500这种简单的，能做出4000系列来就能做。其实MC14500，比4004还简单，因为运算器是1位的，而电子表很简单，就是一串D触发器加输出译码。。。”
李达述沉吟道：“4004比电子表复杂[呲牙]临高可以实现的电子计算机风格和1984年的现实位面不同，各有特色。就好像研究所公司可以实现功能强大的桌面电脑龙芯和超级计算机太湖之光，但受制于弱弱的嵌入式系统手机芯片。”

“其实我们这些讨论，都是工程作品的文字。”
“对，咱俩讨论，秘书速记，就有了元技委或者工业口的会议记录了”

李达述整理成新语丝思路。“回首灯火已阑珊处，陪我一路到临高”


生产规范：1、扩散上、下片时，规范操作，轻拿轻放，过程中硅片不得撞击石英舟槽、舟杆,舟壁 (严禁听到硅片撞击石英舟的声音)；2、注意工艺卫生，及时更换PVC手套，严禁手直接接触硅片。3、工作现场禁止进食和饮水。

生产关注点：电阻大小控制、 温度曲线，工艺程序运行是否正常（时间，温度）、  炉门密封性、  磷源（源温，磷源(三氯氧磷POCl3)剩余量，漏液）、极差控制、  炉门密封性、  温度补偿、  调整气流配比(N2；O2；LN2)、 少子寿命控制、 炉管以及舟的清洗，饱和、 操作规范性，人为污染；

设备因素：  中途跳闸，中途降温、  温度、流量异常、 尾管不热（尾管堵塞）、 尾管热，炉内尾管断裂、 均流板、 保温棉、 偏磷酸污染；

操作因素：程序加载错误、 程序跳步、 提前结束、 提前运行、水痕，指纹等污染导致的颜色异常片；

注意事项：注意扩散炉高温危险、保持扩散炉台面的清洁、保持生产用具的清洁、定期清洗石英炉管、石英舟等物件、按照净化间要求着装、装、卸硅片时，需带棉布和PVC双层手套。

李达述

李达述来到5号厂房“刻蚀车间”
刻蚀目的：经过SCHMID化学溶液刻蚀的处理，将扩散后硅片的背面和边缘进行刻蚀，去除正面的PSG（磷硅玻璃），同时去除不需要的PN结（只保留正面的PN结）。
“老师老师，这些处理过的硅片用来制造电池，能量都是一致的吗？”
“阿素，这事说来话长，我们上次讲过，硅基材料中，主体是Si4的共价键，彼此结合非常牢固，但是我们在前面制备硅锭的时候，在三氯氢硅SiHCl3气体里面就混杂了少量的齐楚秦元老制备的B2H6乙硼烷气体，掺了适当杂质以后的半导体，就像半罐水一样，可以响叮当。空瓶还是满罐，都没法做到空穴来声。”
这样在还原得到硅锭中的硅原子有4个外层电子，
机械加工得到硅片中，又有极少量的硼B是3族元素，若在纯硅中掺入有3个外层电子的原子如硼原子，形成P型半导体。
而我们在上一步作磷P扩散到硅片表面，使得在纯硅中掺入有5个外层电子的原子如磷原子，就成为N型半导体；

光子照射到金属上时，由光电效应可知它的能量可以被金属中某个电子全部吸收，电子吸收的能量足够大，能克服金属内部引力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光电子。
作为各向异性的半导体，具有同样现象，当P型和N型结合在一起时，接触面就会形成电势差，当太阳光照射到P－N结后，光伏效应导致电子由N极区向P极区移动，空穴由P极区往N极区移动，形成电流。

太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结内建电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。
可见，这样的电势差，只与PN结的类型有关，而与区域纯度关系不大，甚至于整块电池板的均匀性对光电池的开路电压影响也不大。无论朝阳东升还是午间烈日，主要也只是影响电池的驱动电流上限。

如果光线照射在太阳能电池上并且光在界面层被吸收，具有足够能量的光子能够在P型硅和N型硅中将电子从共价键中激发，以致产生电子－空穴对。界面层附近的电子和空穴在复合之前，将通过空间电荷的电场作用被相互分离。电子向带正电的N区和空穴向带负电的P区运动。
通过界面层的电荷分离，将在P区和N区之间产生一个向外的可测试的宏观电压。此时可在硅片的两边加上电极并接入电压表。对硅太阳能电池来说，开路电压的典型数值为0.5～0.6V。通过光照在界面层产生的电子－空穴对越多，电流越大。界面层吸收的光能越多，界面层即电池面积越大，在太阳能电池中形成的电流也越大，光照强弱，只是影响电流而已，对于我们的多晶硅太阳能电池而言，对生产工艺要求不高，这可是最大的优势。比其他太阳能路线要强得太多。

“好了，今天的理论知识就讲到这里，下面我们还是进入打工人设阶段”
刻蚀流程：扩散、SCHMID刻蚀、镀膜、刻蚀、水洗、碱洗、水洗、HF酸洗、水洗、吹干

刻蚀原理：同制绒原理。

去PSG原理：扩散过程中在硅片表面形成一层含有磷元素的SiO2，称之为磷硅玻璃。同样通过硝酸和氟化氢去除二氧化硅：
SiO2 + 6HF = H2[SiF6] + 2H2O

工艺关键控制点：
腐蚀深度，即硅片减少的厚度（腐蚀速率）、溶液配比，自动补液量、温度(制绒槽反应的温度)、带速，烘干情况等

如何简易判断腐蚀厚度？
刻蚀：通过HF-HNO3溶液与硅片的化学反应去除边缘及背面的P-N结。
腐蚀深度：通过称量SCHMID刻蚀前后硅片的减重量（g）计算出的硅片单面腐蚀厚度（um）。
“这又是一个绝活，乃我澳宋等量代换分析思路体现，一种方法是直接用尺子测量，另一种方法是用林汉隆元老的光学测量，基于空气锲的牛顿环测量；现在我们使用称重，也可以通过计算得到当前的厚度。”


李达述来到5号厂房“沉积车间”以便实现PECVD（等离子增强化学气相沉积）
自从启动了硅基太阳能电池项目以后，纵然每天都是“门外长溪水，床前明月光。”再难体会“红酥手，黄藤酒，两个黄鹂鸣翠柳。”的闲情，拥有的只是“若是少壮不努力，不如自挂东南枝。”，不过好在从996社畜的疲软，开始了“65周年的联想、50春秋的松下、35岁月的微软、20年龄的奔腾”的之返老还童，推进科技越加核心。
今天P炮神元老和好多元老都一起过来讨论：“提个建议，单纯按照工程说明书写发展其实没啥意思的，我们来到这个世界，除了整合资源大发展，不但为了个人享受，也要顺带解释一些概念，写的太干不好，最好是加入一些科普内容，这样做好对归化民的科普教育，才是真正的扶助解放生产力。”
“P炮神啊，正是这样的，授人以鱼不如授人以渔，手无屠龙技，安能倚天啸？理论知识、科学技术、工程实现、市场运作，从经济基础到上层建筑，一个也不能少。永恒的太阳从海平面上升起，照亮了蓝天白云与大海，照亮了临高的工厂与民居。他们，终将会成为我们。”
P炮神又说：“那你看基于珀耳帖效应自产制造温差发电如何？我和OP郝龙讨论了好久的”
塔里尔补充：“原材料，元老院的库里都全了，自产温差发电一瞬间就能造出来。如果现在立项开始造，就算明天再放一天工人假来培训，下周五就能给你样品”
“其实这是十年规划里产品方面最高优先级的任务，尽快自产温差发电机，用可以兼做照明的温差发电机代替相当一部分的电池，供未接入电网的小散远单位、新占领地区及驻外情报站等使用。”
P炮神补充：“科普嘛，要从半导体开始，比如半导体需要哪些元素，我反正不建议一上来就写搓硅……硅放在发展规划里，需要持续投钱，写起材料来太干了，归化民工社畜的响应率太低，马杜工那边万一不投钱就麻烦了，所以主要是要找个角度切入谈半导体的科普。”
薄义尔冰元老插了一句：“硅基材料嘛，有准备的话反而不难，设备可以采购，工艺熟悉。”
塔里尔元老想了一下：“至于石英晶体么，屯昌羊角岭拥有一个超大型水晶矿。”
P炮神最后说：“帕尔贴和温差发电是一个很好的切入点，给元老普及个人电子冰箱和温差发电机。我还有一个半合成香料天坑……那天郝龙说他还想做半合成药物科普呢……”
塔里尔元老打断：“温差发电，锑锌合金（和煤油灯）就堪用了，冰箱这个比较麻烦，你得给我碲化铋——”
最后连齐楚秦元老也看不下去：“现在是被养刁了吗？P炮神啊，这里化工部的补课最开心，电子基本没有启动。”
李达述元老身背鸭梨山大：“是啊，是啊，半导体^-^半罐水，从勇士学位毕业论文（半导体硅的准备）到猛士学位开题报告（太阳能电池制造），是我们元老院技术统筹委员会的半导体实力倍增，我们拥有的不过是抽象的知识，但是具体的技术，还是要大家实干，才能得到业绩。”

        目的：降低反射率，对硅片表面进行钝化。
等离子的概念及其优势：等离子体-电子、正离子和中性粒子混合组成的一种形态。CVD(化学气相沉积）通常需要较高温度，等离子体可以显著降低反应温度，降低生产成本。

原理：
PECVD技术原理是利用低温等离子体作能量源，样品置于低气压下辉光放电的阴极上，利用辉光放电（或另加发热体）使样品升温到预定的温度，然后通入适量的反应气体，气体经一系列化学反应和等离子体反应：SiH4+NH3=SiNx(x为系数)在样品表面形成固态薄膜。


PECVD的认识
按镀膜方式分类：直接法（Centrotherm），间接法（Roth&Rau）

直接法—管式炉：Centrotherm。硅片直接接触等离子体，直接作为电极的一部分。石英管作为沉积腔室，使用电阻炉作为加热体，将一个可以放置多片硅片的石墨舟插进石英管中进行沉积。
优点:成膜均匀致密，并可以改善某些物理特性；
缺点1)对硅片表面有损伤(微观结构）；(2)硅片表面特性（角锥体等）影响辉光放电，电导率影响等离子场均匀性；(3)PECVD的气流是从石英管一端引入，这样也会造成工艺气体分布的不均匀。

间接法—平板型：Roth&Rau。待沉积的硅片在等离子区域之外，等离子体不直接打到硅片表面，硅片也不是电极的一部分。使用微波作为激发等离子体的频段。微波源置于样品区域之外，先将氨气离化，再轰击硅烷气，产生SiNx分子沉积在样品表面。
优点：(1)频率高，沉积速率比直接的要高很多，产量大；(2)表面损伤小；
缺点：(1)频率高，难以达到大面积均匀性；(2)成膜疏松；


石墨舟：用于管式PECVD，主要由石墨片及陶瓷棒构成，陶瓷棒起到绝缘作用，石墨片用于导电形成相应的反应磁场；舟内有卡点，每片为三个点，用于固定硅片。

李达述

“老师老师，这里加热炉都是使用电热丝，您说过这是‘焦耳热’，是杨家将左臂右膀焦赞的血脉焦耳发现的规律：热可以做功，功可以发热，动能与物体的内能可以相互转化，相关系数记为热功当量。如果说电能可以转化为热能，那么电能能不能转化为‘冷能’呢？进一步，热能又是否可以转化为电能呢？”
李达述看着（乌溜溜的黑眼珠和一张笑脸，怎么也难忘记那导师的指点）55553233112366666666，23235322116533333333恋曲1990响起：“这位同学提出的问题很好很强大！在固态或液态导体中，利用三种相互关联的现象：珀耳帖效应、塞贝克效应和汤姆孙效应（包括磁场对每个效应的影响），把内能直接转换成电能(或其逆过程)的现象。这三种热电现象都是可逆的。”
珀耳帖效应
指当有电流通过不同的导体组成的回路时，除产生不可逆的焦耳热外，在不同导体的接头处随着电流方向的不同会分别出现吸热、放热现象。这是J.C.A.珀耳帖在1834年发现的。如果电流通过导线由导体1流向导体2，则在单位时间内，导体1处单位面积吸收的热量与通过导体1处的电流密度成正比。
简单可以理解为：外加电场作用下，电子发生定向运动，将一部分内能带到电场另一端。
塞贝克效应
如果两种不同的导体连接成回路，且两接头的温度T1和T2不同时，则回路中产生电动势,会有电流出现。此现象是T.J.塞贝克在1821年发现的。温差电动势与两接头的温度势及两种材料的性质有关，可用温差电动势率S12，即单位温差产生的电动势来描述这一效应。
汤姆孙效应
1856年W.汤姆逊．开尔文使用热力学分析上述两种温差电效应时指出，还应有第三种温差电现象存在。后来有人在实验上发现，如果在存在温度梯度的均匀导体中通有电流时，导体中除了产生不可逆的焦耳热外，还要吸收或放出一定的热量，这一现象定名为汤姆孙效应。在单位时间和单位体积内吸收或放出的热量与电流密度j及温度梯度grad(T)成正比。
“在半导体中，由N、P型材料组成一对热电偶， 当热电偶通入直流电流后，因直流电通入的方向不同， 将在电偶结点处产生吸热和放热现象，同样存在着上述三种温差电现象，而且效应比金属导体中显着得多。如金属中温差电动势率约为0～10微伏/摄氏度之间，在半导体中常为几百微伏/摄氏度，甚至达到几毫伏/摄氏度。因此金属中的塞贝克效应主要用于温差电偶（用作温度计）；而半导体可用于温差发电。珀耳帖效应可用于致冷。一级致冷，温差可达50～60°C；二级致冷可达70～80°C；三级致冷可达90～100°C。由于低温下材料的致冷性能变差，所以一般只作到三级左右”
“对了，珀耳帖效应是可逆的，如果电流方向反过来，吸热便转变成放热。总之，当有电流通过不同的导体组成的回路时，除产生不可逆的焦耳热外，在不同导体的接头处随着电流方向的不同会分别出现吸热、放热现象。这是J.C.A.珀耳帖在1834年发现的。电荷载体在导体中运动形成电流。由于电荷载体在不同的材料中处于不同的能级，当它从高能级向低能级运动时，便释放出多余的能量；相反，从低能级向高能级运动时，从外界吸收能量。能量在两材料的交界面处以热的形式吸收或放出。”
“我们可以用这个珀耳帖效应来制造小巧轻便的半导体制冷器，也叫热电制冷器或温差制冷器，当然也可以通过塞贝克效应实现温差发电。使用这些技术，无论春夏秋冬，都能得到温度适宜的酒精饮料格瓦斯。‘举杯邀明月，把酒问青天’不是梦。前提是我们努力工作，团结就是力量，做功就有能量。”



注意事项
1、预热：为了将石墨舟内的水分彻底烘干、使舟的热膨胀系数及导电性能稳定，否则影响镀膜质量。
2、预处理：由于氮化硅在硅片和石墨表面的沉积速率不一致，为了减少舟在硅片反应过程中对氮化硅的吸收，对舟进行预先反应 。未处理后果:边缘发红。
3、检查吸笔头是否清洁：吸笔头会与硅片表面产生摩擦,镀膜后会留下“吸笔印”或者一道“划痕”，影响外观。
4、舟和桨从炉管中出来后带有高温，移动小车时要注意不要被烫伤；
5、工艺气体为SiH4和NH3，二者均有毒，且SiH4易燃易爆；
6、设备运行时产生微波辐射，需要及时检测微波是否泄漏。

毒气泄漏：
“归化民们请稍息！大家都清楚自己的任务了。我和村长刚刚到生产车间去了一次，那里也没什么了不起！一切就绪，每个人到上面就搅拌1000圈，然后赶紧下来，记住正压防护服的使用要领，戴好超氧化钠面具！每组十人，不要超过40分钟！还是我先上去，然后是政委、党员、团员和队员。其他同志在后面跟着，注意安全。辽东貂皮、南洋白银和72个芳草地学员已经为我们准备好了。为了伟大的元老院！”
Na2O2 + CO2 = Na2CO3 + O2
NaO2 + CO2 = Na2CO3 + O2
Na2O2 + H2O = NaOH + O2
NaO2 + H2O = NaOH + O2
那位同学，为了一十六位阶级姐妹，请你把上面四个化学方程式科学配平，可以使用行列式求解矩阵作降维打击。

判断PECVD 产出硅片的质量
上片和下片前都要观察留意硅片表面状况，出现异常及时通知工艺处理
镀膜时间太短：色差、色斑、水纹印

李达述

李达述来到6号厂房“印刷车间”
丝网印刷主要目的：在形成pn结和镀膜后的硅片的两面印刷正负电极和背场。 印刷基本的要求是保证印刷图形的完整和对称，印迹饱满。
烧结的目的：在高温下让印刷的浆料中的有机物挥发，同时让电极和硅片实现欧姆接触，并具有牢固的电极附着力与良好的可焊性，从而使由于光照产生的载流子被顺利的导出，实现太阳电池的光电转化。


丝网印刷—工艺原理
           丝网印刷的基本原理是利用丝网印版图文部分网孔透油墨，非图文部分网孔不透墨的基本原理进行印刷。通常丝网由尼龙、聚酯、丝绸或金属网制作而成。目前元老院信息工业部使用的网版采用不锈钢丝网作为绷网的网布材料。当承印物（硅片）直接放在带有模版的丝网下面时，丝网印刷浆料在刮刀的挤压下穿过丝网中间的网孔，印刷到承印物上。丝网上的模版把一部分丝网小孔封住使得颜料不能穿过丝网，而只有图像部分能穿过，因此在承印物上只有图像部位有印迹。


考察各个文明古国的历史，都会发现大量杰出的工匠做出来的作品，华夏大国也是如此。无论是建筑、生产工具、陶瓷等领域都有大量能工巧匠，但现代科学条件下的工匠传统是有些区别的。我们在参观很多古迹的时候，导游常常介绍说：你看这里成百上千的佛像，神态各异，没有任何两个重样的，这说明我们中国古代的工匠多么聪明能干。但事实上，你只要让每个工匠自由发挥，做出来的佛像一定是神态各异，很难有重样的，这并不困难。真要把上千个佛像雕刻成完全一样，不仅肉眼看不出差异，用精确测量工具进行测量，其偏差也在极为微小的范围之内，这才是真正困难的事情。产品可控性、一致性，这是现代科学的工匠与传统工匠重要的区别之处。
那么符合现代科学的工匠传统与科学理论传统区别又在哪里呢？这同样是一个非常重要的问题。下面以信息工业领域来举例：
科学传统的做事方式就是研究任何船型都是先用量子力学或是经典物理计算进行理论分析和建模计算，把新器件结构，如FinFET鳍式场效应晶体管(Fin Field-Effect Transistor)型的特性做系统的研究。然后用规范的方法进行工艺实验，测量出系统的数据与物理建模计算的结果进行对比。再然后以前面工作为基础进行参数调整，造出实体半导体。
而以工匠传统为基础的研究方法就有所不同，先以理论分析获得某种结构，比如说SOI片上绝缘体(Silicon-On-Insulator)，然后马上做出一个不够严谨的器件进行实际运行测量，以测量结果为基础进行改进、甚至定性地分析出多种不同的型号方案。然后不断地做出更接近真实情况的实体进行实际运行测量比较。这种方法对于原创性的发明和探索出原来不掌握的生产工艺等是非常重要的方法。它是以工匠传统为优先，理论分析为辅助。
有很多科学研究的结果是很难对应清晰精确的理论，大量研究结果是以系统的测量数据表格呈现的（半导体工艺制程的图谱等），很多工作难以“在理论指导下进行”，而是需要以技术开发TD（Technical Development）的实战下进行推进。总有一天“仰天大笑出门去，无人知是芯片来。”



丝网印刷的三步骤:
背面银电极印刷         
背面铝印刷
1.背铝作为背电场能够阻挡电子的移动，减小了表面的复合率，有利于载流子的吸收；
2.减少光穿透硅片,增强对长波的吸收；
3.Al吸杂，形成重掺杂，提高少子寿命；
4.铝的导电性能良好，金属电阻小，而且铝的熔点相对其他的合适金属来说熔点低，在烧结当中更有力。
正面银电极印刷
银电极由两部分构成，主线是直接接到电池外部引线的较粗部分，栅线则是为了将电流收集起来传递到主线去的较细部分。

第一道印刷背电极：
第二道印刷背电场：
第三道印刷正面电极：


注意事项：
1、工艺卫生问题：      台面、行走臂、烘箱保持清洁。由于电池片背面的铝浆仅仅是经过烘箱不到100摄氏度的烘干，所以电池片在行走臂上行走的时候会留下很多浆料粉末，为避免的粘到正面，需要及时的清理行走臂。
2、浆料污染：为了避免浆料污染，三种浆料不可混杂，各道的铲刀不可混用，在不必要的情况下，人员不可串岗，如遇突发事件，到其他道帮忙时要勤换手套，保证本道使用的浆料不粘到其他道的台面、设备以及工装夹具上。
浆料污染
      如果第三道印刷出现浆料污染，立即清洗刮刀、回料板，清洗或更换三道网板，更换新浆料，若是清洗网板，必须将网板、网框清洗干净，避免造成新的污染。


烧结原理:
烧结条件是影响丝网印刷电极的关键参数，它决定了电极的接触电阻、电性能输出及电极牢固度。而电极质量又主要取决于烧结温度、烧结时间与烧结气氛三方面因素。
烧结温度：烧结温度选择原则是:印刷在硅片上的金属电极通过烧结，既要形成银-硅和铝-硅良好的欧姆接触，又不能破坏电池的P-N结。温度过高，会使电池性能变坏，温度过低，电极牢固度变差，串联电阻增大，填充因子下降。
烧结时间：烧结时间与烧结温度是相互制约的，在一定烧结温度下，烧结时间的选择主要由电池性能与电极牢固度两个因素决定。


李达述来到7号厂房“测试车间”经过测试的太阳能电池就可以封包出厂了。
看着这一片片钢蓝色的太阳能电池，看着一列列工人学生进进出出，心中一荡。“习惯了，是个很强大的短句，它能替代所有一言难尽。”

测试分档：短路电流Isc、开路电压Uoc、串联电阻Rs、并联电阻Rsh、填充因子FF、转换效率Eff、最大功率Pmpp、暗电流Irev2等；


1、发用电不平衡：电网的发电电力和用电电力是保持着动态平衡的，即发出多少电，就用多少电，如果发电和用电电力不一样，就会出现不平衡情况。当发电比用电多，就会造成频率升高；当发电比用电少，就会造成频率降低。
2、高频切机：电网运行频率过高，达到一定阈值时，会触发切机保护动作，就是将一部分发电机组与电网断开（即解列），从而让发电减少，恢复发用电平衡状态，恢复频率到正常数值。
3、低频减载：电网运行频率过低，达到一定阈值时，会触发负载切除动作，就是将一部分用电负荷与电网断开（即停电），从而让用电减少，恢复发用电平衡状态，恢复频率到正常数值。
4、无功功率：许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，因此，所谓的"无功"并不是"无用"的功率，只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已。
5、无功功率对电网的影响：过高的无功功率会造成大量线路损耗，降低电压，将部分地区的电压降低到无法让电器正常运行的情况，甚至会让一部分发电机组因为电压过低而跳闸。
6、低频振荡：发电机的转子角、转速，以及相关电气量，如线路功率、母线电压等发生近似等幅或增幅的振荡，因振荡频率较低，一般在0.1－2.5Hz，故称为低频振荡，一般这是由于电网内产生的扰动造成的。
7、电网阻尼：是电力系统中因为电磁作用产生的对电网的扰动，具体因素和电网输送的距离、用电负荷的大小以及发电机励磁作用有关。正阻尼可以对电网振荡起到抑制作用，负阻尼则相反，但是由于电网的总阻尼值是一个相对稳定的运行指标，所以如何调节电网内各节点的阻尼作用是件非常艰深的工作。
8、电网容量：就是电网允许带的总负荷，用电容量就是所有用电电器开启时的总功率；发电容量就是所有发电机组开启时的总功率。
9、备用容量：电网中电源容量大于发电负荷的部分称为电网备用容量。即备用容量是指同一时间内各电网的负荷备用容量和事故备用容量的总和。其中负荷备用容量是指电网的旋转备用容量，事故备用容量是指在规定时间内可供调用的备用容量。
10、电网外送：临高指的是海南西北部地区，也就是首先登陆纳入治理的临高、澄迈、海口、瞻洲。该地区与两广省相连，电网连接紧密，构成南海电网。三亚电网有大量光电，但是用电负荷很低，所以是采用大功率外送方式对外输送电力，自身电网脆弱。

不是说元老院不愿意发展信息产业，一方面硅基芯片虽然重要，但是更急迫的还是重机械、重化工，包括季无声的矿产冶炼、林深河的防御工具、吴南海的化肥工业；另一方面，可靠地大规模生产芯片无论是什么尺度，都是搭在另外两座皇冠（精密机械、精细化工）肩膀上才能借助软件大脑崛起的皇冠明珠。看来无论哪一个时空，生化环材都要找准自己的定位。在旧时空里面，重机械、重化工后面就是为了核能应用和喷气推进，在信息技术的前面；但是在这里，核能应用几无意义，优先级当然还在软件开发的后面。
在展开多晶硅太阳能电池工程的同时，从多晶硅冶炼得到单晶硅的项目也同步启动。

boice

粗粗看了一遍，流水账派的太多。工艺路线选择上多花点笔墨。尽量规避一些难以获取的原料和辅料。
设备选择也是如是。
一个曾经的硅片工艺员的观后感

latra

支持半导体工业。如果需要流通券支持，我可以帮助考虑融资问题～

74LS4323

就像被时空穿越管理局禁运一样

         

针灸大师容嬷嬷

外行人看不太懂，却不自觉热血澎湃起来。

W-sheep

马督工会送你去蜉蝣地的，王主席和文大区长也表示没有意见

风鸟云z

技术文必须支持

吴驷杉

李达述 发表于 2021-2-28 22:01
李达述来到6号厂房“印刷车间”
丝网印刷主要目的：在形成pn结和镀膜后的硅片的两面印刷正负电极和背场。 ...

讚美更新！

nethwak

一年多了这坑还填不？

李达述

nethwak 发表于 2022-4-16 09:38
一年多了这坑还填不？

被拯救控制保护SaveCtrlProtect封控了本元老从早到晚都在工作，十足低效；
现在写到硅的区域熔炼，正在想办法单晶硅畴。

横剑浮云

这不是金象腿，这是直接一头金大象砸进来啊

张浩-雷霆万钧

实际上在临高时空，还有一个比太阳能电池更迫切的需求就是LED灯珠。
有了省电的LED灯珠，配上一块小太阳能及一个小铅酸电池，就能实现家庭照明。
而在髨贼一些工厂、政府机关，员工上班可以拿小铅酸电池过来充电(电源大概是煤气机及大铅酸电池组)。甚至发展后可以搞社区充电服务，这样还能节约太阳能电池板。
当然短髨的LED灯不必讲究亮度啥的(反正是与蜡烛油灯比较)，至于颜色，旧时空到九十年代才搞出蓝色，再得到白色。事实上旧时空透明白炽灯开始也是黄色光(后来灯泡涂白才改善)。
元老院照明大量靠铅酸电池，直流方便供LED使用，由于LED能耗低，减少了铅酸电池的充电周期(或者可以大幅降低电池的容量)

张浩-雷霆万钧

关于硅与锗材料的问题。
临高时空，硅半导体原料可以从水晶开始吧！海南有丰富的水晶，江苏东海县有品味高的大量富矿(毛太祖的水晶棺材也是东海出产)，可以用武力或者交换方式得到。
锗材料单独搞自然不合算，二广攻略后开发韶关、柳州的铅锌矿，料渣里富集锗镓等，得到副产品。
当然如果在二广攻略时硅晶体管已经差不多了，倒不必走歪路了，最多锗二极管就是。
自产晶体管作用巨大，收音机、无线电报、对讲机等，就算是有线电报，使用载波电路也能扩产几十倍容量，点对点发送电报。

IceLake

嗯……这些会不会有点超前，这是真要玩半导体啊

张浩-雷霆万钧

IceLake 发表于 2022-8-28 20:13
嗯……这些会不会有点超前，这是真要玩半导体啊

元老院1、2、3次工业革命并行。
改进加装雷达的蒸汽风帆混合动力的立春级，返回海南，巡逻双翼飞机空中发现舰船，无线呼叫:“欢迎回家”。
到达港口后，船员们坐上冒黑烟的热球机客车。
下图为带载货卡车箱的热球机拖拉机

IceLake

张浩-雷霆万钧 发表于 2022-8-28 23:08
元老院1、2、3次工业革命并行。
改进加装雷达的蒸汽风帆混合动力的立春级，返回海南，巡逻双翼飞机空中发 ...

元老院不是只能造探空雷达吗

IceLake

感觉主流想法还是一代元老不能搞半导体，如果这个能转正，那就是元老院的一大步了

ZhangSandeyishe

赞美更新

张浩-雷霆万钧

IceLake 发表于 2022-8-29 11:35
元老院不是只能造探空雷达吗

多普勒雷达早期使用真空发射器(就是真空电子管)，大英在二战中试验搞出多普勒雷达，能在海浪中准确辨别出船只。

张浩-雷霆万钧

IceLake 发表于 2022-8-29 11:40
感觉主流想法还是一代元老不能搞半导体，如果这个能转正，那就是元老院的一大步了 ...

半导体产业涉及到大图的延续，元老院的千秋万代。

yq666qy

又是一位技术牛人啊，赞美！

张浩-雷霆万钧

2023年等待更新

突击飞车

张浩-雷霆万钧 发表于 2023-1-11 10:18
2023年等待更新

同等+1  要是半导体这个金手指打开，那好比一步登天了，可以完美避开真空管时代了

张浩-雷霆万钧

突击飞车 发表于 2023-1-11 12:23
同等+1  要是半导体这个金手指打开，那好比一步登天了，可以完美避开真空管时代了 ...

不!真空管还上是需要的，旧时空大功率真空发射管一直用到九十年代。
元老院现有的无线广播等可以用旧时空设备顶一下，后面总还需要替换、扩大普及。
多普勒雷达等需要发生真空管，微波炉磁控管等。
当然不需要大量生产，只是特种行业需要少量。

突击飞车

张浩-雷霆万钧 发表于 2023-1-12 14:12
不!真空管还上是需要的，旧时空大功率真空发射管一直用到九十年代。
元老院现有的无线广播等可以用旧时空 ...

少量生产，成本海了去了。。。