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隨著微電子行業(yè)等微型化科技的快速發(fā)展，薄膜材料得到廣泛應(yīng)用。薄膜電池作為微型電源器件具有廣闊發(fā)展空間。薄膜材料對(duì)于硅基負(fù)極而言，其短程儲(chǔ)鋰深度和單向膨脹的優(yōu)勢(shì)能夠有效克服硅基材料的本征導(dǎo)電率低和體積膨脹大的問題。開發(fā)無需粘結(jié)劑的硅基負(fù)極薄膜材料對(duì)于薄膜負(fù)極發(fā)展意義深遠(yuǎn)。項(xiàng)目通過物理沉積方法，實(shí)現(xiàn)電極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與導(dǎo)電型材料復(fù)合，改善硅基材料低導(dǎo)電率問題，優(yōu)化硅基材料體積膨脹緩沖空間，從而完成無粘結(jié)劑硅基材料制備和倍率、循環(huán)等性能的提高。

本項(xiàng)目采用隧道結(jié)技術(shù)實(shí)現(xiàn)疊層太陽(yáng)能電池的制備，擴(kuò)展電池的光譜收集范圍，提高電池的轉(zhuǎn)換效率。 一、項(xiàng)目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡(jiǎn)介 太陽(yáng)能是大自然賜予人類最清潔，最豐富的能源資源，目前商用的太陽(yáng)能電池以晶體硅電池為主，由于晶體硅消耗硅料較多，近年來人們一直致力于開發(fā)硅薄膜電池。非晶硅薄膜電池已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化生產(chǎn)并有了一定的市場(chǎng)份額，但它仍存在不足之處，包括光致衰減效應(yīng)和轉(zhuǎn)換效率不高(約6％)等。本項(xiàng)目在國(guó)家863計(jì)劃課題(2006AA03Z219)支持下，開展了以多晶硅薄膜、微晶硅薄膜和納米晶薄膜的制備和相關(guān)材料的單結(jié)與疊層硅基太陽(yáng)能電池關(guān)鍵技術(shù)研究，已經(jīng)申請(qǐng)發(fā)明專利5項(xiàng)，發(fā)表科研論文20余篇。 三、創(chuàng)新點(diǎn)以及主要技術(shù)指標(biāo) 1.利用LPCVD方法和自擴(kuò)散技術(shù)生長(zhǎng)多晶硅p-n結(jié)，結(jié)合層轉(zhuǎn)移技術(shù)制備多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池； 2．采用金屬誘導(dǎo)晶化和快速熱處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)多晶硅薄膜的制備并在低溫下制備太陽(yáng)能電池； 3.在PECVD和HWCVD生長(zhǎng)硅薄膜時(shí)，通過生長(zhǎng)溫度，氣體流量，氫氣稀釋比，腔室氣壓等參數(shù)實(shí)現(xiàn)微晶硅或者納米晶薄膜的生長(zhǎng)； 4.采用雙層膜技術(shù)減小表面處入射光的反射并實(shí)現(xiàn)表面鈍化，提高入射光的收集率和少數(shù)載流子壽命； 5.采用高低結(jié)結(jié)構(gòu)增加光生載流子的收集效率； 6.采用隧道結(jié)技術(shù)實(shí)現(xiàn)疊層太陽(yáng)能電池的制備，擴(kuò)展電池的光譜收集范圍，提高電池的轉(zhuǎn)換效率。 四、知識(shí)產(chǎn)權(quán)及獲獎(jiǎng) 國(guó)家863項(xiàng)目(2006AA03Z219)

目前在工業(yè)上廣泛采用的CVD技術(shù)制備硅膜，工藝和設(shè)備復(fù)雜，成本高，且在安全和環(huán)保環(huán)節(jié)上投入巨大。我們?cè)趪?guó)內(nèi)首創(chuàng)出了微晶硅薄膜的PVD法沉積工藝，在溫度低于300度的條件下，在單晶硅片和普通玻璃片上制備出不同結(jié)晶度的微晶硅薄膜和納米結(jié)構(gòu)硅薄膜，可以得到具有高度<111>方向取向生長(zhǎng)的微晶硅薄膜，并實(shí)現(xiàn)了控制工藝的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。利用磁控濺射技術(shù)成功實(shí)現(xiàn)微晶硅薄膜的制備是一項(xiàng)重大突破，從根本上克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，具有綠色、高效、簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。目前需要合作伙伴，把該實(shí)驗(yàn)室技術(shù)放大到工業(yè)規(guī)模。

本發(fā)明涉及一種硅薄膜太陽(yáng)電池集成組件，它的結(jié)構(gòu)和制備技術(shù)，特別是具有氧化鋅(ZnO)背反射電極的硅薄膜太陽(yáng)電池集成組件及其制備技術(shù)。而ZnO背反射電極是硅薄膜太陽(yáng)電池陷光結(jié)構(gòu)的重要組成部分，可大幅提高電池效率。它涉及硅薄膜太陽(yáng)電池集成組件的關(guān)鍵工藝——子電池內(nèi)聯(lián)集成技術(shù)，屬于新型能源中薄膜太陽(yáng)電池的技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用掩膜蒸鍍金屬電極，結(jié)合濕法腐蝕ZnO的方法，實(shí)現(xiàn)具有ZnO背反射電極的硅薄膜太陽(yáng)電池子電池的內(nèi)聯(lián)集成技術(shù)，最終獲得硅薄膜太陽(yáng)電池集成組件。該方法簡(jiǎn)單、成品率高、成本低，有利展示硅薄膜太

北京耐爾得研發(fā)的NELD-CMC801型水泥膠砂試件恒溫養(yǎng)護(hù)水槽是根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T17671-1999，ISO679-1999的要求對(duì)水泥砂漿試體進(jìn)行水養(yǎng)護(hù)，保證試件在20℃±1℃的溫度范圍內(nèi)養(yǎng)護(hù)。本品采用304不銹鋼材質(zhì)，箱體安裝保溫材料，智能微處理儀表，溫度測(cè)量精確，控時(shí)準(zhǔn)確，用戶可以自由設(shè)置養(yǎng)護(hù)用水的循環(huán)時(shí)間，養(yǎng)護(hù)溫度等。箱內(nèi)溫度恒定速度快，養(yǎng)護(hù)水循環(huán)穩(wěn)定，雙過濾系統(tǒng)，可以用于水泥、膠砂、混凝土水養(yǎng)護(hù)。

南開大學(xué) 1978 年在國(guó)內(nèi)率先開展非晶硅材料及其電池的研究，該技術(shù)獲得天津市技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。自“六五”至“九五”期間，連續(xù) 4個(gè)五年國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃，獲科技部重點(diǎn)攻關(guān)和天津市科委的支持，經(jīng)過 20 余年潛心研發(fā)，硅基薄膜太陽(yáng)電池性能躋身世界先進(jìn)行列。于 2003 實(shí)現(xiàn)非晶硅電池產(chǎn)業(yè)化。 2000 年始，在國(guó)內(nèi)率先開展新一代硅薄膜電池的研究。2007 年，該成果實(shí)現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)移生產(chǎn)。 2009 年，研制成功我國(guó)首套基于自主專利技術(shù)的、襯底面積0.79m2、線列式 5 室連續(xù) VHF-PECVD 系統(tǒng)及相應(yīng)中試生產(chǎn)線及其組件制造技術(shù)。成為國(guó)際上為數(shù)不多可開展大面積新一代硅基薄膜太陽(yáng) 電池研究的單位。 2011 年，開發(fā)出年產(chǎn)能 2 兆瓦、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、我國(guó)首條年產(chǎn)能 2 兆瓦的非晶硅/非晶硅鍺/微晶硅疊層電池生產(chǎn)線及其組件生產(chǎn)技術(shù)。生產(chǎn)出的太陽(yáng)電池組件效率達(dá) 9.59%，將新一代硅薄膜電池技術(shù)推向產(chǎn)業(yè)化。

南開大學(xué) 1978 年在國(guó)內(nèi)率先開展非晶硅材料及其電池的研究，該技術(shù)獲得天津市技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。自“六五”至“九五”期間，連續(xù) 4 個(gè)五年國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃，獲科技部重點(diǎn)攻關(guān)和天津市科委的支持， 經(jīng)過 20 余年潛心研發(fā)，硅基薄膜太陽(yáng)電池性能躋身世界先進(jìn)行列。 于 2003 實(shí)現(xiàn)非晶硅電池產(chǎn)業(yè)化。 2000 年始，在國(guó)內(nèi)率先開展新一代硅薄膜電池的研究。2007 年， 該成果實(shí)現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)移生產(chǎn)。 2009 年，研制成功我國(guó)首套基于自主專利技術(shù)的、襯底面積 0.79m2、線列式 5 室連續(xù) VHF-PECVD 系統(tǒng)及相應(yīng)中試生產(chǎn)線及其 組件制造技術(shù)。成為國(guó)際上為數(shù)不多可開展大面積新一代硅基薄膜太 陽(yáng)電池研究的單位。 2011 年，開發(fā)出年產(chǎn)能 2 兆瓦、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、我國(guó)首條 年產(chǎn)能 2 兆瓦的非晶硅/非晶硅鍺/微晶硅疊層電池生產(chǎn)線及其組件生 產(chǎn)技術(shù)。生產(chǎn)出的太陽(yáng)電池組件效率達(dá) 9.59%，將新一代硅薄膜電池 技術(shù)推向產(chǎn)業(yè)化。

 高性價(jià)比太陽(yáng)光伏電池技術(shù)，及其低成本規(guī)模化開發(fā)應(yīng)用，是我國(guó)中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃中所框定的重點(diǎn)“能源領(lǐng)域”技術(shù)突破方向之一。新一代高性能柔性薄膜太陽(yáng)能電池為豐富光伏器件應(yīng)用和推廣太陽(yáng)能建筑一體化提供關(guān)鍵基礎(chǔ)，而其實(shí)現(xiàn)的核心技術(shù)在于制備高品質(zhì)、穩(wěn)定且低成本的柔性薄膜材料。本項(xiàng)目在可規(guī)模化應(yīng)用的柔性薄膜襯底上實(shí)現(xiàn)低溫晶硅薄膜外延生長(zhǎng)、分離轉(zhuǎn)移、器件優(yōu)化和先進(jìn)納米構(gòu)建框架等一系列核心技術(shù)。同時(shí)，通過融合和集成先進(jìn)納米構(gòu)建體系和材料性能調(diào)控，探索新一代高性價(jià)比薄膜光伏電池。

晶硅太陽(yáng)電池生產(chǎn)仿真實(shí)訓(xùn)讓學(xué)員以車間技術(shù)人員的身份參與整條晶硅太陽(yáng)電池產(chǎn)線的生產(chǎn)工作。學(xué)員可以按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)流程操作車間生產(chǎn)設(shè)備、檢測(cè)生產(chǎn)樣品以及對(duì)電池生產(chǎn)進(jìn)行工藝仿真，從而深刻了解整個(gè)太陽(yáng)電池生產(chǎn)流程以及關(guān)鍵工藝參數(shù)。 一.1.1. 場(chǎng)景設(shè)計(jì) 場(chǎng)景由制絨車間、擴(kuò)散車間、后清洗車間、PECVD鍍膜車間、絲網(wǎng)印刷車間和分選包裝車間六大場(chǎng)景組成。場(chǎng)景素材從多個(gè)真實(shí)工廠采集而來，高保真還原車間設(shè)備與生產(chǎn)流程 場(chǎng)景模型主要包括：潔凈車間、制絨機(jī)、自動(dòng)上下料機(jī)、硅片、電子天平、分光光度計(jì)、電源柜、水冷機(jī)、空壓機(jī)、化學(xué)液柜、電腦，鍵盤、鼠標(biāo)、擴(kuò)散爐、石英舟、插片房、傳遞窗、純水箱、石英舟清洗槽、防毒面具、試驗(yàn)臺(tái)、緩沖墊、防化服、源瓶、氣柜、硅槳、方阻測(cè)試儀，萬用表，石墨舟、PECVD鍍膜機(jī)、舟車、烘箱、全自動(dòng)絲網(wǎng)印刷機(jī)、網(wǎng)版、刮刀、攪拌機(jī)、槳料、夾具、接觸電阻測(cè)試儀、燒結(jié)爐、IV分選儀、硅片盒、五格花藍(lán)等... 一.1.2. 互動(dòng)設(shè)計(jì) 第一人稱視角控制主角場(chǎng)景漫游，學(xué)員可以在三維空間中自由活動(dòng)和觀察場(chǎng)景中的物體。 拾取物體操作采用3D空間實(shí)際抓取的方式，沒有采用一般游戲中的背包欄方式，而當(dāng)需要同時(shí)拾取多個(gè)物體時(shí)則提供3維工具用于裝放，采取這種方式會(huì)更加接近現(xiàn)實(shí)，使學(xué)員更真實(shí)的體驗(yàn)實(shí)際工具的存放及使用的技巧。 各生產(chǎn)車間按照真實(shí)生產(chǎn)流程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)生產(chǎn)任務(wù)，完成當(dāng)前任務(wù)后才能進(jìn)入下一個(gè)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)記錄完成時(shí)間以及工藝仿真結(jié)果 縮略地圖實(shí)時(shí)顯示角色位置與任務(wù)點(diǎn)位置 第一人稱視角與特寫觀察視角無縫平滑撤換 機(jī)器與設(shè)置仿真控制，通過機(jī)器控制面板設(shè)置工藝參數(shù)，控制啟動(dòng)生產(chǎn)，檢測(cè)生產(chǎn)結(jié)果 表單填寫與作業(yè)報(bào)告生成 使用儀器與設(shè)備檢測(cè)生產(chǎn)樣品 操作規(guī)程與關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)主動(dòng)提示學(xué)習(xí) 原理動(dòng)畫演示

該成果是一種用熱絲化學(xué)氣相沉積(HWCVD)方法進(jìn)行低成本的耐高溫二極管制備的技術(shù)，它采用高熔點(diǎn)的鎢或鉭絲作為催化分解熱絲，對(duì)通入生長(zhǎng)腔體中的氣體進(jìn)行快速分解，通過控制熱絲溫度、H2稀釋比、襯底溫度和生長(zhǎng)氣壓等參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)不同導(dǎo)電類型的納米硅薄膜的沉積和相關(guān)二極管的制備，制備的納米硅薄膜大面積均勻，載流子濃度和遷移率可控性好。 該成果主要面向微電子器件制造行業(yè)，如集成電路、大功率器件、特種環(huán)境探測(cè)器和傳感器、光伏產(chǎn)業(yè)、發(fā)光器件等相關(guān)領(lǐng)域。 該成果