三甲基硼烷TMB混合氣體的配制

  晶硅太陽能電池具有制造成本低、便于大規(guī)模生產(chǎn)等特點，近年來得到了廣泛應(yīng)用，并受到人們的普遍關(guān)注。P型窗口材料的質(zhì)量對太陽能電池的性能具有重要影響，改善P型材料特性是提高太陽能電池性能的有效途徑。目前，非晶硅太陽能電池生產(chǎn)線主要用乙硼烷或者三甲基硼做摻雜劑。使用乙硼烷做摻雜劑時，材料的暗電導(dǎo)率和光學(xué)帶隙相互 制約的現(xiàn)象較為嚴重，主要是因為乙硼烷分子結(jié)構(gòu)中存在B-B鍵和B-H鍵，在氣相沉積過程中，這些鍵的結(jié)構(gòu)容易生長在薄膜材料中，導(dǎo)致材料缺陷態(tài)密度較高，電導(dǎo)率的增加抑制了光學(xué)帶隙的增加。

而用三甲基硼作為摻雜劑時，分子中不存在B-B鍵和B-H鍵結(jié)構(gòu)，從而有效減少了材料中的缺陷態(tài)密度，提高摻雜效率。三甲基硼穩(wěn)定性好，毒性較小，制成的非晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換率高，能制備出寬光學(xué)帶隙且高電導(dǎo)的優(yōu)質(zhì)P型窗口材料。從目前發(fā)展趨勢看，三甲基硼比乙硼烷在非晶硅太陽能電池制備上具有更廣闊的前景。三甲基硼烷（TMB）是一種有毒的自燃氣體，分子式B（CH₃）₃（其也可以寫為Me3B，Me代表甲基）。 其熔點為-161.5℃，沸點為-20.2℃。 蒸氣壓由log P = 6.1385 + 1.75 log T - 1393.3 / T - 0.007735 T給出，T是以開爾文為單位的溫度。CAS號碼是593-90-8。 分子量為55.914。 蒸發(fā)熱為25.6kJ / mol。

三甲基硼主要應(yīng)用于硅薄膜太陽能電池，作為P型摻雜源。目前，硅薄膜太陽能電池生產(chǎn)線上用三甲基硼或乙硼烷作為P型摻雜源，與乙硼烷相比，用三甲基硼摻雜可以大幅度降低P材料中的B—B鍵和B原子的密度，從而有效減少材料中的缺陷態(tài)密度，提高摻雜效率。由于三甲基硼穩(wěn)定性好，毒性小，污染小，制成的硅薄膜太陽能電池轉(zhuǎn)換率高，是能夠制備出寬光學(xué)帶隙且高電導(dǎo)的優(yōu)質(zhì)P型材料，從長遠看有取代乙硼烷的趨勢。有實驗研究了一種硅太陽能電池電學(xué)和光學(xué)性能的改進，以及制造光電電池或光電轉(zhuǎn)換板的方法，其包括使用包含比例為1∶2∶2∶1.25的硅烷、甲烷、氫氣和三甲基硼的氣體混合物沉積p-摻雜非晶硅層。特別地，使用等離子體增強化學(xué)氣相沉積進行沉積。同時說明了相應(yīng)的光電電池和光電轉(zhuǎn)換板。光電太陽能轉(zhuǎn)換提供以環(huán)境友好方式供電的前景。但是，在現(xiàn)階段，通過光電能轉(zhuǎn)換單元提供的電能與通過傳統(tǒng)電站提供的電能相比仍然十分昂貴。因此，發(fā)展更經(jīng)濟有效的制造光電能轉(zhuǎn)換單元的方法在近幾年引起注意，因此三氟化硼在硅太陽能電池電學(xué)和光學(xué)性能的改進中的應(yīng)用具有重要意義。

方法1：一種三甲基硼的合成方法，其特征在于：包括以下步驟：

A. 合成：在惰性氣體保護條件下，向反應(yīng)釜總加入催化劑和硼酸，于-0.04～-0.06Mpa壓力，-60～-40℃溫度條件下，通入氯甲烷，然后于-40～-20℃下反應(yīng)1～2h；

B. 吸附：將步驟A合成得到的氣體通過吸附柱，吸附溫度為-15～0℃，然后用收集罐收集經(jīng)吸附柱吸附后剩下的氣體，得到所述的三甲基硼。

方法2：一種三甲基硼的制備方法，在干燥惰性氣體保護下，將鹵代甲烷的醚溶液在溫度為15～50℃、時間為5～8小時的條件下滴加到鎂粉和三氟化硼的醚溶液中；滴加完畢后，在65～75℃下保溫2?3小時后，將三甲基硼氣體收集到干冰冷阱中；再真空蒸餾到液氮冷凍的鋼瓶中，得到三甲基硼。

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