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太阳能蒸汽生成的薄膜技术：新的曙光
摘要： 太阳被视为最具前景的丰富可再生能源，可用于解决人类面临的诸多挑战，如能源和水资源短缺问题。太阳能能应用于蒸汽与水蒸气生成过程，在海水淡化、生活热水供应和发电等众多工程应用中具有重要价值。然而，稀薄的太阳辐射通量（约1000瓦/平方米）无法为吸热体提供足以克服水汽化潜热实现蒸发的足够能量。抛物槽集热器、抛物面反射镜和圆形菲涅尔透镜等光学聚光装置虽能通过聚焦太阳辐射来获取所需能量，但存在结构复杂和成本高昂的缺陷。此外，传统太阳能海水淡化设备（如太阳能蒸馏器）的效率会随水体体积增大而急剧下降——这是由于热量向大量水体散失所致。因此，亟需开发将热量集中于薄层水而非整个水体表面的太阳能蒸汽生成（SG）装置。薄膜技术在利用太阳能进行废水淡化方面展现出显著进展，过去五年基于薄膜的SG设备研发呈现爆发式增长。本综述从物理机制、制备方法、结构特征、优缺点等方面系统分析了新型薄膜基SG设备，探讨了包括金属纳米颗粒、金属氧化物、碳基材料、聚合物等在内的多种薄膜材料类型，以及木材、纸张、棉织物、碳纤维布、聚苯乙烯泡沫和纱布等不同基底材料，并阐述了各类蒸汽发生装置的制备与合成方法，最后提出了未来研究方向建议。
关键词： 基底材料、热定位、太阳能、蒸汽生成、沉积技术、薄膜技术
更新于2025-09-23 15:21:21
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光伏组件的可靠性与生态影响 || 薄膜光伏中使用的有毒材料及其对环境的影响
摘要： 光伏产业已被证明是一种增长迅速且优势显著的能源来源，因其具有可再生、可持续、可靠和清洁的特点。在材料使用和生产流程方面已取得重大改进，以降低成本并避免某些有害材料可能引发的问题。然而，一些健康与环境挑战仍然存在，必须克服这些挑战才能使该技术成为真正的清洁能源。本章概述了薄膜技术与制造过程中使用有毒材料和化学品相关的重大环境影响，总结了铜铟镓硒（CIS/CIGS）、碲化镉（CdTe）和非晶硅（a-Si）等部分薄膜技术相关的环境、健康与安全问题，旨在研究制造过程中化学蒸汽吸入及意外泄漏导致的微量元素环境释放对人类和动物健康的潜在影响，并提供预防某些环境问题的可行方案。
关键词： 废物最小化、回收利用、环境影响、薄膜技术、危险材料、有毒化学品、制造工艺
更新于2025-09-23 15:19:57
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未来能源 || 光伏技术（含薄膜等新技术）及组件效率探讨
摘要： 地球上的大部分能量源自太阳辐射到达地表。目前人类主要使用化石燃料能源，这些能源的形成与远古时期太阳能的转化产物——煤炭、石油和天然气有关。鉴于这些能源的有限性以及温室气体排放对全球变暖的负面影响，当前普遍趋势是最大限度利用太阳能进行供热和发电。能够直接将太阳能转化为电能的光伏系统，是目前增长最快的能源领域之一。经过30年发展，光伏技术已被公认为具有显著贡献未来能源供应潜力的可再生能源技术。2000至2018年间，全球累计光伏装机容量年均增长率超过40%，2018年累计装机量已达512吉瓦峰值。2018年新增装机容量接近110吉瓦峰值，预计未来还将持续增长，同时光伏系统发电成本已降至与传统能源相当的水平。本章将详细介绍光伏电池与组件的物理原理、构造技术等基础知识，以及作为转换器和辅助部件构成完整系统的光伏系统其他组成部分。
关键词： 光伏技术、可再生能源、太阳能、薄膜技术、组件效率
更新于2025-09-23 15:19:57
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钛及氮化钛薄膜沉积工艺中减少颗粒缺陷的策略
摘要： 半导体制造中产生颗粒缺陷不可避免，但必须将其降至最低以提高集成电路良率。不同半导体制造工艺（如扩散、薄膜沉积、光刻、刻蚀和清洗）会产生多种颗粒缺陷。本文探讨了ALD氮化钛、射频磁控溅射钛和物理气相沉积氮化钛等薄膜沉积工艺中的主要缺陷生成机制，并提出了多种减少薄膜沉积工艺缺陷的策略，包括定期清洗优化、负载清洗、空闲粘贴、定期粘贴优化、套件寿命优化、靶材烧结优化以及套件硬件选型。本文还讨论了硬件引发的表面缺陷及其解决方案。
关键词： 导电薄膜、集成电路制造、金属材料、无污染制造、薄膜技术
更新于2025-09-10 09:29:36
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工业与生物医学应用的纳米与微制造 || 微系统基础技术
摘要： 本章向读者介绍了微电子制造的工艺流程。硅晶圆通常采用湿法沉积涂覆光刻胶，也可使用气相沉积法，但需高真空环境。这种感光聚合物在紫外线照射下会发生交联或分解。光刻技术通过特定图案对光刻胶进行曝光，该图案由计算机辅助设计（CAD）绘制并转印至硼硅酸盐掩模上。硅材料加工可采用湿法化学蚀刻（精度有限但成本较低），或干法蚀刻工艺（通过离子轰击表面）。此外，博世工艺利用低压加热气体形成的等离子体进行表面蚀刻。目前大量研究正致力于探索微系统领域的新技术和新材料，例如采用粉末喷射和激光烧蚀等蚀刻技术，以及以单晶石英、非晶玻璃和热塑性聚合物替代硅材料。厚胶光刻和局部可控光聚合技术可用于在这些聚合物上制造微尺度特征。鉴于工业、生物及生物医学应用最新发展尤其注重复制技术——既能通过母模批量复制部件，又可将生物分子特征压印至表面以实现新型生物检测的设计开发，现有必要将软光刻技术与第四章介绍的系列纳米光刻技术共同列为微系统基础技术。
关键词： 软光刻、硅微加工、薄膜技术、微系统、纳米光刻、光刻技术
更新于2025-09-09 09:28:46