허난성 광전지 재료 핵심 실험실 연구 방향

1. 폴리 실리콘 정제 기술 연구.

폴리실리콘 물리적 정화 기술에 대한 연구는 두 가지 과제, 즉 (1) 전자빔이 폴리실리콘 정제 기술을 정련하는 연구로 구성됩니다. (2) 지역 제련 폴리 실리콘 정제 기술 연구.

아크로 전자빔 제련 방법 시행 방안은 고진공 아크로로 폴리실리콘을 반복적으로 소결시켜 폴리실리콘의 순도를 5N 이상으로 만드는 것이다. 전자빔 용융의 마지막 단계에서 보호 가스에 산소, 수소, 염소 함유 가스를 첨가하여 불순물 B 와 반응하여 휘발성 물질을 생성함으로써 불순물을 제거하는 목적을 달성한다. 초보적으로 정제된 재료는 구융단결정로에서 태양에너지 수준 이상으로 더 순수화된다.

아크로 전자빔 용융의 핵심 기술은 용융 폴리실리콘이 진공에서 방향성으로 응고되어 표면의 불순물이 휘발되는 것이다. 주요 문제는 용융물의 불순물을 용융 표면으로 전송하여 표면에서 휘발하는 방법입니다. 용융물의 부피가 클 때, 그 안의 불순물은 왕왕 제때에 표면으로 전달되지 않는다. 이 문제를 해결하기 위해 보호 가스를 빠르게 추출하여 기상의 불순물 농도가 항상 낮아져 용융물의 불순물이 가능한 한 빨리 휘발할 수 있습니다. 또 다른 문제는 텅스텐과 직접 접촉하는 폴리실리콘이 완전히 녹지 않아 불순물이 액상 기상으로 옮겨지는 데 도움이 되지 않는다는 점이다. 전자기 플라즈마 방법은 용융물이 벽에 직접 닿지 않도록 이 문제를 해결하여 용융물의 표면적을 증가시켜 용융물의 불순물이 가능한 한 빨리 증발하도록 합니다. 요소 B 의 포화증기압 (10-4Pa) 이 Si 의 포화증기압 (10- 1Pa) 보다 훨씬 낮기 때문에 이런 방식으로 불순물 B 를 제거할 수 없어 정제해야 한다 .....

영역 용융법의 두드러진 특징은 실리콘을 녹인 실리콘을 차려 입지 않고 실리콘의 표면 장력과 전자기력에 의지하여 고주파 전자기장의 작용으로 국부적으로 녹은 실리콘액을 지탱하는 것이다. 따라서 영역 용융 방법을 현탁 영역 용융 방법이라고도 합니다. 영역 용융 정화의 원리는 용융 결정체 재결정 과정에서 고체상과 액상 불순물 농도의 차이에 따라 폴리실리콘에 함유된 탄소 인 등의 불순물을 제거하는 것이다. 지역 용융 정제법의 가장 큰 장점은 에너지 소비가 기존 방법보다 60% 이상 감소한다는 것이다. 현재, 지역 용융 정제법은 전통적인 공예를 대신하여 태양열급 폴리실리콘 재료를 생산할 가능성이 가장 높은 방법이다. REC 는 2006 년 새 공장에서 지역 용융 정제법을 사용하기 시작했다.

이 연구 방향의 목표는 자율적인 지적 재산권을 지닌 물리적 태양열급 폴리실리콘 정제 기술을 개발하고 산업화를 실현하여 폴리실리콘 정화 과정에서 환경오염과 에너지 소비를 줄이고 광전발전비용을 줄이는 것이다.

3 년 안에 과학연구 프로젝트 3 ~ 5 건을 취득하고 국가특허 2 ~ 3 건을 신청했고, 국가핵심지에 연구논문 3 ~ 5 편을 발표하고 박사 석사 대학원생 6 명을 양성했다.

둘째, 실리콘 박막 태양 전지 재료 연구.

실리콘 박막 태양전지 재료의 연구 내용은 1, 비결정질 실리콘 박막 연구입니다. 폴리 실리콘 박막 재료 연구.

현재 단결정 실리콘과 폴리 실리콘은 가장 널리 사용되는 태양 전지 소재이지만 성장 공정의 복잡성과 실리콘 재료의 낭비로 결정질 실리콘의 비용이 높습니다. 이에 따라 박막 실리콘 태양전지는 비용을 대폭 절감할 수 있는 근본적인 수단으로 꼽히고 있으며, 향후 실리콘 태양전지의 핫스팟이자 주류 방향으로 태양전지 시장에서 주도권을 차지할 것으로 보인다. 실리콘 기반 박막 태양전지의 재료는 주로 비정질 실리콘 박막과 미정 실리콘 박막을 포함한다.

1 및 비정질 실리콘 박막 연구

비결정질 실리콘 박막 태양 전지는 광 흡수 계수가 커서 필요한 박막 두께가 다른 재료보다 훨씬 작다. 제조 공정이 간단하고 에너지 소비량이 낮기 때문에 대면적 연속 생산을 실현할 수 있다. 유리나 스테인리스강으로 기판을 만들 수 있어 비용을 쉽게 낮출 수 있다. 적층 구조로 만들어서 효율을 높이는 등. 그러나 비결정질 실리콘 박막 태양전지에는 Staebler-Wronsk 효과, 퇴적률이 낮고 박막 퇴적 과정에서 대량의 불순물이 존재하는 등 박막의 품질과 배터리의 안정성에 영향을 미치는 몇 가지 주요 문제가 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 실험실은 유리 라이닝에서 스퍼터링 또는 PECVD 를 통해 ZnO 박막을 성장시키는 공정을 탐색하여 결정립 크기 조절, 광전 성능이 뛰어난 고품질 ZnO 다결정 박막을 얻을 계획입니다. ZnO 박막 굴절률의 변화와 요소 도핑이 전도율, 투과율 및 감반사에 미치는 영향을 연구합니다. 실리콘 박막의 PECVD 생산 공정을 더욱 개선하고, 온도 (T), 압력 (P), 주파수 (F), 전압 (V), 화학원 (S) 등의 매개변수를 최적화하고, 전자 또는 구멍 트랩 농도를 낮추고, 전자-구멍 복합 센터와 복합 확률을 줄이며 ZnO 박막의 표면 처리 기술 및 완충층 설계를 연구하여 배터리의 광 감쇠 효과를 낮춥니다. 제비공예를 개선하여 넓은 면적의 비결정질 실리콘 박막의 안정성을 높이다.

미정 질 실리콘 필름 연구.

비결정질 실리콘 박막 태양전지 효율의 광 불안정성은 재질 미세 구조의 준 안정 특성에 의해 결정되므로 S-W 효과는 완전히 제거되지 않습니다. 최근 몇 년 동안 다결정 (마이크로) 실리콘 박막 배터리가 나타났다. 비결정질 실리콘 박막 대신 폴리실리콘 박막을 배터리의 활성층으로 사용하면 장기 조명 하에서 뚜렷한 감쇠가 없다. 저가의 기판에 폴리 실리콘 박막이 자라고 얇은 결정질 실리콘 층이 배터리의 활성화층으로 사용되어 결정질 실리콘 배터리의 성능과 안정성을 유지하면서 S-W 효과를 방지하고 배터리 비용을 절감할 수 있습니다.

현재 폴리실리콘 배터리의 주요 문제는 재료 자체의 광전 성능이 떨어지고 퇴적률이 낮다는 것이다. 따라서, 이 분야에서 실험실의 연구는 주로 박막의 퇴적 속도를 높이고 고속 고품질 폴리 실리콘 박막의 퇴적 상 데이터를 개선하는 데 초점을 맞추고 있습니다. 퇴적 압력과 유량이 박막 광전 성능에 미치는 영향과 미세 구조, 광전 성능 및 안정성 간의 관계를 연구하여 필름 형성 공정을 최적화하고 광전 성능이 안정된 부품 품질과 폴리실리콘 박막을 얻었다. 상대적으로 낮은 공정 수준에서 저결함 밀도의 본징층과 저비결정질 실리콘 함량이 낮은 미정질 실리콘 박막을 준비하는 방법은 미정 질 실리콘 태양전지 변환 효율을 더욱 높이는 관건이다.

연구 목표: 비결정질 실리콘과 미정질 실리콘 박막 재료 연구에서 광흡수 면적을 넓히고, 광흡수 계수를 높이고, 광전 변환 효율을 높이고, 필름 형성 공정을 최적화하고, 성능이 안정적이고 저렴한 실리콘 기반 태양전지를 준비한다.

3 년 이내에 과학 연구 프로젝트 3 ~ 5 건을 취득하고 국가 특허 2 ~ 3 건을 신청했으며, 국가 핵심 저널에 연구논문 8 편 이상을 발표하고 박사 석사 대학원생 9 명을 양성했다.

셋째, 비 실리콘 기반 태양 광 재료 및 기술 연구.

실리콘 기반이 아닌 박막 태양전지의 연구 내용은 1, 염료 감응 나노 결정질 태양전지입니다. 2. 유기-무기 복합박막 태양전지: 3.CIS 박막 태양전지 연구.

1, 염료 감응 형 나노 결정 태양 전지

현재 염료 감응 나노 결정 태양전지를 둘러싼 주요 문제는 액체 배터리의 안정성과 고체 배터리의 광전 변환 효율 향상이라는 두 가지다. 실험실은 염료 감응제, 고체 전해질, 신형 전극 재료에 대한 연구를 진행할 계획이다. 염료 감응 제의 경우, 일반적으로 사용되는 Ru 복합물 감응 제 대신 새로운 유기 염료를 탐구하고, TiO _ 2 와 다른 무기 반도체 화합물의 복합재를 합성하여 무기 복합재의 감응 을 실현하고, 이온 비트를 섞어서 TiO _ 2 의 밴드 구조를 효과적으로 바꾸고, 금속이나 비금속과 섞어서 감응 을 섞는다. 고체 전해질 연구에서 탄소 나노튜브의 독특한 전도성과 재료 저장 기능을 이용하여 리튬 소금과 최염을 탄소 나노튜브에 채워 배터리 성능을 높이는 데 중요한 역할을 한다. 충전된 탄소 나노튜브의 외벽에는 중합체가 접지되어 기체와의 호환성을 개선하고, 접지된 복합 탄소 나노튜브는 기체 중합체와 함께 고체 전해질층을 형성합니다. 새로운 전극 재료 연구에서 기능성 염료 감응 나노 TiO _ 2 다공성 막을 사용하여 * * 멍에 중합체를 구멍 전송 매체로 사용하여 중합체와 염료 표면의 호환성을 향상시키고 인터페이스 전하 주입 및 전송 속도를 높이며 전도성 유리와 다공성 TiO _ 2 인터페이스에 조밀한 차단층을 도입하여 등전자 전송 가능성을 줄이고 중합체 필름 형성 과정을 연구합니다. 배터리의 변환 효율을 높이기 위해 수열법과 전기화학법으로 나노튜브와 핵껍질 나노 입자 등 이산화 티타늄 나노 구조를 합성했다. 비이산화 티타늄 무기 나노 전극 재료 (예: 산화 아연, 질산 바륨, 질산 아연 등) 를 탐구하다.

유기-무기 복합 박막 태양 전지

1980 년대에 발전한 유기-무기 복합 반도체 소재는 구조와 기능의 복합을 통해 유기적 소재의 디자인 다양성, 유연성 및 가공성의 장점을 모두 갖추고 있으며, 무기재료의 높은 유류자 이동률과 안정성의 장점을 가지고 있어 종종 시너지 최적화 효과를 낳는다. 이들은 반도체 성질을 지닌 새로운 복합 기능성 물질로, 두 가지 이상의 유기와 무기성분을 함유하고 있어 미래의 에너지 발전의 관건 재료 중 하나가 된다.

유기-무기 복합 태양 전지 구조는 간단합니다. 일반적으로 간단한 스핀 코팅 공정이나 진공 도금 기술을 통해 투명 전도성 유리에 유기와 무기층을 만들어 체 이질결 구조를 만든 다음 진공 도금 알루미늄 전극을 만듭니다. 유기층의 주요 역할은 넓은 스펙트럼과 고효율 광 흡수를 실현하는 것이고, 무기 반도체 재료의 역할은 전하 분리를 실현하고 수송 성능을 높이는 것이다. 이렇게 하면 원칙적으로 좁은 밴드 갭 반도체 재질을 사용하여 넓은 스펙트럼 흡수의 제한을 달성해야 하는 것을 피할 수 있지만, 빛, 열 및 화학적 안정성을 갖춘 광대역 갭 반도체 재질을 사용할 수 있으며, 좁은 밴드 갭 반도체 재질에서 흔히 볼 수 있는 광 부식, 광분해 등의 문제를 해결할 수 있습니다. 한편, ZnO, TiO2 등과 같은 저렴한 친환경 광대역 갭 반도체 재질을 사용하여 생산 중 폐기물을 줄일 수 있습니다. 유기 반도체 캐리어 이동률이 낮고 안정성이 떨어지며 유기-무기 복합 반도체 구조의 안정성이 떨어져 배터리 성능과 프로세스 반복성이 떨어집니다.

실험실은 유기-무기 복합 반도체 재료가 빛, 열 등 외야작용에 작용하는 구조적 진화, 통제, 안정, 높은 유류자 이동률을 가진 유기-무기 복합 반도체 재료, 유기-무기 복합 반도체 재료 구조와 장거리 유류자 수송 성능의 관계를 중점적으로 연구하여 높은 유류자 이동률을 실현하는 방법을 중점적으로 연구하고, 각종 신형 유기소분자를 합성하고, 높은 양자생산률을 선별하는 유기분자를 광흡수층으로 삼는다.

시스 필름 연구 3.CIS

CIS 박막 태양전지는 구리, 인듐, 플루토늄 등 금속원소로 구성된 직접 밴드 갭 화합물 반도체 소재입니다. 가시광선 흡수 계수는 모든 박막 배터리 재료 (a-Si, CdTe 등) 중 가장 높습니다. ) 하지만 원자재 소비는 기존 결정체 실리콘 태양전지보다 훨씬 낮아 발전 전망이 넓다. CIS 태양전지에는 3 가지 두드러진 특징이 있다. ① 전환효율이 높고 CIS 는 가장 전도유망한 고효율 박막 태양전지 광전지 소재다. (2) 낮은 제조 비용: CuInSe2 는 직접 밴드 갭 재질로, 광 흡수율이 105 에 달하며 태양전지를 만드는 필름에 가장 적합하며, 배터리 두께는 2 ~ 3 미크론에 달하며 값비싼 재료 소비를 줄일 수 있습니다. 그 비용은 결정질 실리콘 태양전지의 1/2 ~ 1/3 입니다. ③ 배터리 성능이 안정적이다. 박막 태양전지의 연구와 개발은 실험실의 박막 성장 시스템을 이용하여 진행되고 있다. CIS 박막 태양전지의 창구 재료를 바꿔 변환 효율을 더욱 높였다. 현재 ZnO 박막을 창구 재료로 사용하여 변환 효율을 6.5% 에서 9.5% 로 높였습니다.

연구 목적: CIS 박막 태양전지의 전환 효율을 높이고 제비공예를 개선하여 산업화를 위한 토대를 마련하다. 연료 감응 형 태양 전지의 각 구성 요소의 성능을 지속적으로 향상시키고 배터리의 광전 변환 효율을 지속적으로 향상시킵니다. 유기-무기 복합 반도체 소재를 기반으로 한 박막 태양전지를 개발하여 구조적 안정성과 광전 변환 효율을 높이고 재료 생산 비용을 절감합니다.

3 년 동안 과학 연구 프로젝트 2 ~ 3 개, 국가 특허 3 개 신청, 국가 핵심 저널에 연구 논문 10 여 편 발표, 박사, 석사 대학원생 12 명 양성.

광전지 재료 성급 중점 연구실의 전반적인 목표는 광전지 재료와 기술 발전의 핵심 기술 난제를 극복하고, 끊임없이 새로운 성과를 창출하고, 신기술을 개발하고, 공학화 연구를 전개하고, 산업화를 위해 성숙하고 배합된 기술, 공예, 설비, 신제품을 제공하는 것이다. 개방 서비스를 실시하여 산업 또는 부서, 기업, 과학 연구 기관 등 기관이 위탁한 엔지니어링 기술 연구, 설계, 실험 및 기술 서비스 세트를 받아 그 성과 보급에 대한 자문을 제공한다. 관련 전문 고급 엔지니어링 기술 인재 및 관리 인재를 양성하고 모아 본 성의 업종 및 기업에 엔지니어링 기술 인재 교육을 제공합니다. 다양한 형태의 국제 및 국내 과학 기술 협력 및 교류를 실시하고, 관련 표준 개발 및 산업 정보 서비스를 실시하며, 산업 및 분야의 기술 발전을 촉진합니다.