广东省产学研专项薄膜太阳电池

1、薄膜太阳电池用高纯金属材料制备 关键技术及产业化,2011-4-10,广 东 省 产 学 研 结 合 项 目,广东省工业技术研究院 中南大学 中山大学 中金岭南公司 万达稀贵金属有限公司,联合申请单位：,汇报内容,第一部分 立项目的及意义 第二部分 主要研究内容 第三部分 项目实施基础、计划及保障措施 第四部分 项目实施的预期效果 第五部分 项目资金预算与筹措,第一部分 立项目的及意义,第一部分 立项目的及意义,立项目的,1,本项目旨在解决薄膜太阳电池用高纯金属材料制备关键共性技术，形成化学法、物理法深度去除杂质元素关键控制技术、薄膜厚度及元素比例精确控制技术，通过技术系统集成，开发专用装置，

2、形成自主知识产权，建立年产500吨高纯金属材料制备的工程示范，预期产值超过2亿元，满足我省太阳能光伏产业发展需要。,第一部分 立项目的及意义,立项意义,2,促进广东省有色金属材料的深加工，提高产品的核心竞争力，大幅提升产品附加值； 满足迅速增长的太阳能光伏产业发展需要； 形成自主知识产权的新技术，打破国外对高纯金属制备技术的垄断； 建立工程示范，实现产业化，推动广东省薄膜太阳电池的发展。 太阳能光伏产业是广东省“十二五”重点战略性新兴产业，薄膜太阳电池是光伏产业重点发展方向。,第二部分 主要研究内容,项目课题设置,项目团队共计38人 其中高级职称人员19人、硕士以上学位12人,项目合作计划,金

3、属预置层厚度和 元素比例精确控制技术,环境友好型臭氧 氧化除杂技术,硒化 工艺技术,关键技术 突破,大面积成膜 均匀性技术,晶型转换原子水平 杂质去除技术,蒸气压控制 分步除杂技术,低温碱性熔炼 两性金属除杂技术,电解液高效选择性 ppm净化技术,选择性温区可控 杂质去除技术,化学深度提纯 制备高纯金属 关键技术,物理深度提纯 制备高纯金属 关键技术,太阳电池用 薄膜沉积 关键技术,高纯金属 材料制备工程示范,微量杂质元素 高效快速检测技术,高精密自动化 专用装置制作技术,连续化生产过程 品质监控技术,关键技术突破,第二部分 主要研究内容,项目研究主要内容,1,1.化学法深度净化提纯制备高纯

4、金属关键技术的应用研究,（1）低温碱性熔炼分离提纯技术,两性杂质元素低温碱性熔炼体系结构及组元行为 低温碱性熔炼过程界面作用行为规律 低温碱性熔炼过程优化及调控 低温碱性熔炼试验装置开发,第二部分 主要研究内容,项目研究主要内容,1,1.化学法深度净化提纯制备高纯 金属关键技术的应用研究,（2）臭氧选择性氧化深度除杂分离提纯技术,臭氧深度氧化净化理论及工艺研究 臭氧氧化沉淀过程工艺优化及调控 臭氧超声弥散氧化装置设计 杂质元素去除与臭氧氧化弥散度的映射关系研究,第二部分 主要研究内容,项目研究主要内容,1,1.化学法深度净化提纯制备高纯 金属关键技术的应用研究,（3）旋流电解高效提纯技术,高速

5、旋流与高选择性、高电流效率之间的联系及机理分析 目标金属与杂质的离子扩散机理及电化学行为研究 金属沉积生长电极过程动力学机理及调控机制研究 高效旋流选择性电解装置的研制和开发,第二部分 主要研究内容,项目研究主要内容,1,2.物理法深度提纯制备高纯金属 关键技术的应用研究,（1）精密控温分步真空蒸馏技术,考察不同工艺参数（蒸馏温度、蒸发速率与蒸汽压等真空蒸馏工艺参数）对提纯的影响,2,精密控温分步冷凝技术研究（确定各段最佳冷凝温度和区段长度以便使各组分选择性冷凝达到提纯要求）,第二部分 主要研究内容,项目研究主要内容,1,2.物理法深度提纯制备高纯金属 关键技术的应用研究,（2）电感耦合区域熔

6、炼技术,（3）垂直梯度凝固单晶生长技术,电感耦合区域熔炼工艺参数（区熔温度、区熔速率、往复次数和熔区宽度）研究及熔炼过程中杂质的分布（杂质在目标金属中的分布规律，存在的类型、状态）,垂直梯度凝固单晶生长的温度梯度控制及垂直梯度凝固单晶生长过程的降温速率、籽晶等条件影响因素研究,第二部分 主要研究内容,项目研究主要内容,1,3.太阳电池用薄膜沉积关键技术研究,薄膜沉积技术研究，形成满足要求的CIGS、CdTe多晶薄膜； 杂质元素对电池性能的影响及作用机理研究； 太阳电池多层结构设计，研究功能层制备工艺技术；,第二部分 主要研究内容,项目研究主要内容,1,4.高纯金属材料制备工程示范,产业化技术集

7、成及工程优化，确立可行性优化工程设计； 规模化生产装备系统的设计制作； 微量杂质元素分析检验技术，建立高纯金属的相关标准； 批量生产过程技术经济环境评价。,第二部分 主要研究内容,项目技术路线,2,技术路线简图,太阳电池用薄膜材料,化学深度净化提纯,物理深度净化提纯,薄膜沉积技术,第二部分 主要研究内容,项目创新点,4,采用低温碱性熔炼新技术，高效高选择性脱除两性金属杂质元素； 采用臭氧高效催化氧化技术，实现有机杂质及变价有色金属杂质的高效深度脱除； 通过旋流电解技术从溶液中高效高选择性提取高纯金属。,1、化学高效净化部分,第二部分 主要研究内容,项目创新点,4,通过电感耦合区域熔炼技术实现微

8、量杂质的定向迁移及高效富集 通过精密控温分步真空蒸馏技术实现微量杂质分离 通过垂直梯度单晶生长技术实现微量杂质富集分离,2、物理深度提纯部分,第二部分 主要研究内容,项目创新点,4,通过磁控溅射沉积技术实现薄膜的大面积均匀分布 通过高温后硒化技术实现薄膜化学组成的精确控制 通过多层结构的合理设计，制备高效率太阳电池,3、薄膜沉积制备部分,4通过技术集成，开发金属材料 高纯化组合产业化技术,自行设计和制作专用装置，满足连续化生产的需要。,第二部分 主要研究内容,项目创新点,4,预期技术指标,5,第二部分 主要研究内容,第三部分 项目实施基础、计划及保障措施,第三部分 项目基础及保障,项目现有基础

9、,1,第三部分 项目基础及保障,现有工作条件,2,洁净实验室,洁净干燥箱,区域熔炼炉,洁净台与洁净棚,第三部分 项目基础及保障,现有工作条件,2,研发与生产一体化的太阳电池中试实验线,物理气相沉积（PVD）设备,光学特性测试仪器,真空蒸馏生产设备,第三部分 项目基础及保障,现有工作条件,2,SEMILAB少子寿命测试仪（匈牙利）,Spectra-nova光谱响应/量子效率测量系统（加拿大）,中山大学（大学城）太阳能屋顶示范,第三部分 项目基础及保障,现有工作条件,2,高效选择性旋流电解中试生产装置,第三部分 项目基础及保障,现有工作条件,2,高纯碲,高纯硒,高纯铜,高纯铟,第三部分 项目基础及

10、保障,相关工作成果,3,1、国家省部级有关课题完成情况,第三部分 项目基础及保障,相关工作成果,3,2、国家省部级科研奖励情况,第三部分 项目基础及保障,相关工作成果,3,3、学术专著及论文情况,出版相关专著3部,第三部分 项目基础及保障,相关工作成果,3,3、学术专著及论文情况,通过旋流电解技术从溶液中 高效高选择性提取高纯金属,发表高水平学术论文数十篇,第三部分 项目基础及保障,相关工作成果,3,4、本课题研究相关的发明专利情况,第三部分 项目基础及保障,计划进度及节点,4,第三部分 项目基础及保障,项目保障措施,6,第四部分 项目预期效果,第四部分 项目预期效果,预期经济与社会效益,1,

11、本项目完成并实现产业化后，可实现新增产值2亿元人民币，实现利税5000万元人民币，能够大力促进广东省有色金属及太阳电池生产企业的技术提升和能源利用效率提高，对提高广东省太阳电池业的国际竞争力，促进广东经济的发展具有深远的影响并产生巨大的经济效益。 本项目技术成果在广东省内全面推广后，将使广东省的新材料产业及太阳电池产业在国内及国际市场的份额大幅提高，增加企业及广东省的财政收入。,第四部分 项目预期效果,对行业发展的促进作用,2,提升有色金属新材料产业和技术水平，带动太阳电池光伏产业的发展。打破美、日、欧对薄膜太阳电池用高纯金属材料制备和生产技术的垄断，实现具有自主知识产权的高纯金属材料制备技术。 本项目研发最终所形成的具有我国自主知识产权的技术和产业化示范工程，必将推动广东省乃至全国稀有金属高纯化工业的可持续发展，对整个有色金属行业和太阳光伏产业具有重要的带动和提升作用。,第五部