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聚光型太阳能系统用锗衬底片产业化技术
文章来源 : 军民结合推进司 发布时间:2012年12月21日
【技术开发单位】中国电子科技集团公司第四十六研究所

  【技术简介】该单位以VGF法锗单晶生长技术制备超薄锗片,已经解决了4英寸超薄锗单晶片的切割、研磨、抛光、清洗、测试和封装等关键技术,建成了4英寸超薄锗单晶抛光片研制生产线。由于聚光后产生的高温使光电转换效率降低,因此具有较好耐热性的以锗为衬底的Ⅲ-Ⅴ族化合物电池,成为了高倍率CPV系统电池的必然选择,也是低成本规模建造太阳能电站的有效途。

  【技术特点】
  (1)在单晶生长方面主要有以下优点。生长过程中温度梯度低,有利于降低晶体内的应力,降低位错密度;生长环境封闭,生长系统相对较小,设备控制易于实现;生长过程为坩埚内熔体的固化过程,生成的晶锭与坩埚形状相同,不需复杂的等径控制技术;加热器为常用的电阻丝加热方式,设备成本低。位错密度控制在1000个/cm2以下。
  (2)在超薄锗片加工方面主要有以下优点。自主开发的锗单晶多线切割工艺,具有材料损耗小,切割片几何参数高的特点;背面磨削及弱性腐蚀技术既提高了锗片的机械强度又保持了磨削面的表面状态,同时也能够达到消除磨削引入的内部应力、控制腐蚀片表面的粗糙度和清洁锗片磨削面的目的;锗片三步抛光工艺技术实现了抛光过程中化学作用和机械作用相平衡的效果,使抛光后超薄锗片达到较好的几何参数精度和表面粗糙度;独特的清洗及封装工艺在达到“开盒即用”的前提下,提高了锗抛光片的保质期。

  【技术水平】主要技术指标如下:
  (1)生长方法:VGF法;
  (2)锗片直径:100±0.3mm;
  (3)导电类型:N型/P型;
  (4)晶向:<100>偏<111> 9°±1;
  (5)电阻率:0.01Ω·cm~0.05Ω·cm;
  (6)电阻率不均匀性≤15;
  (7)位错密度:P型≤1000个/cm2, N型≤3000个/cm2;
  (8)晶片厚度:175±15μm;
  (9)TTV:≤12μm;
  (10)Bow:≤15μm;
  (11)机械强度:≥ 3lbf。

  【可应用领域和范围】空间用多结化合物太阳能电池、地面聚光太阳能系统。

  【专利状态】已获得专利4项

  【技术状态】批量生产阶段

  【合作方式】风险投资

  【投入需求】使用该技术需具备相应的设备和场地,主要设备包括:多线切割机、全自动倒角机、化学腐蚀机、抛光机、清洗机等。普通厂房:面积1500平方米,七级净化间:面积300平方米,四级净化间:面积150平方米,相应的配套调价。

  【预期效益】据预计,2011年至2015年国外聚光太阳能电池装机容量将达6千兆瓦~8千兆瓦,到2020年全球聚光太阳能电池装机容量将达80千兆瓦~90千兆瓦,所以锗衬底片的需求量将达到8000万片。另外,空间应用也给锗衬底片提供了巨大的市场,中国将研制100颗以上空间飞行器,为锗衬底片带来了极大的市场机会。以年产10万片、单价600元计算,每年将带来6000万的产值。

  【联系方式】杨东海   022-83870199   15222689966


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