廣東省產(chǎn)學研專項薄膜太陽電池

薄膜太陽電池用高純金屬材料制備

關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化2011-4-10廣東省產(chǎn)學研結(jié)合項目廣東省工業(yè)技術(shù)研究院中南大學中山大學中金嶺南公司萬達稀貴金屬有限公司聯(lián)合申請單位：匯報內(nèi)容第一部分立項目的及意義第二部分主要研究內(nèi)容第三部分項目實施基礎(chǔ)、計劃及保障措施第四部分項目實施的預期效果第五部分項目資金預算與籌措第一部分立項目的及意義第一部分立項目的及意義立項目的1本項目旨在解決薄膜太陽電池用高純金屬材料制備關(guān)鍵共性技術(shù)，形成化學法、物理法深度去除雜質(zhì)元素關(guān)鍵控制技術(shù)、薄膜厚度及元素比例精確控制技術(shù)，通過技術(shù)系統(tǒng)集成，開發(fā)專用裝置，形成自主知識產(chǎn)權(quán)，建立年產(chǎn)500噸高純金屬材料制備的工程示范，預期產(chǎn)值超過2億元，滿足我省太陽能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要。第一部分立項目的及意義立項意義2促進廣東省有色金屬材料的深加工，提高產(chǎn)品的核心競爭力，大幅提升產(chǎn)品附加值；滿足迅速增長的太陽能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要；形成自主知識產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)，打破國外對高純金屬制備技術(shù)的壟斷；建立工程示范，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，推動廣東省薄膜太陽電池的發(fā)展。

太陽能光伏產(chǎn)業(yè)是廣東省“十二五”重點戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，薄膜太陽電池是光伏產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展方向。第二部分主要研究內(nèi)容課題課題名稱負責人承擔單位課題一高純金屬制備化學深度提純關(guān)鍵技術(shù)郭學益中南大學課題二高純金屬制備物理深度提純關(guān)鍵技術(shù)顧珩廣東省工業(yè)技術(shù)研究院課題三太陽能電池用薄膜沉積關(guān)鍵技術(shù)洪瑞江中山大學課題四高純金屬及薄膜材料制備工程示范李清湘中金嶺南公司萬達稀貴金屬有限公司項目課題設(shè)置項目團隊共計38人

其中高級職稱人員19人、碩士以上學位12人廣東省工業(yè)技術(shù)研究院（甲方）負責項目總體方案設(shè)計及組織實施負責開發(fā)高純金屬物理深度提純關(guān)鍵技術(shù)中南大學（乙方）負責開發(fā)高純金屬化學深度提純關(guān)鍵技術(shù)相互協(xié)調(diào)配合中山大學（丙方）負責開發(fā)太陽能電池薄膜材料沉積關(guān)鍵技術(shù)深圳市中金嶺南科技有限公司（丁方）四會市萬達稀貴金屬有限公司（戊方）負責建立薄膜太陽電池用高純金屬材料示范生產(chǎn)線項目合作計劃金屬預置層厚度和元素比例精確控制技術(shù)環(huán)境友好型臭氧氧化除雜技術(shù)硒化工藝技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)突破大面積成膜均勻性技術(shù)晶型轉(zhuǎn)換原子水平雜質(zhì)去除技術(shù)蒸氣壓控制分步除雜技術(shù)低溫堿性熔煉兩性金屬除雜技術(shù)電解液高效選擇性ppm凈化技術(shù)選擇性溫區(qū)可控雜質(zhì)去除技術(shù)化學深度提純制備高純金屬關(guān)鍵技術(shù)物理深度提純制備高純金屬關(guān)鍵技術(shù)太陽電池用薄膜沉積關(guān)鍵技術(shù)高純金屬材料制備工程示范微量雜質(zhì)元素高效快速檢測技術(shù)高精密自動化專用裝置制作技術(shù)連續(xù)化生產(chǎn)過程品質(zhì)監(jiān)控技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)突破第二部分主要研究內(nèi)容項目研究主要內(nèi)容11.化學法深度凈化提純制備高純

金屬關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用研究（1）低溫堿性熔煉分離提純技術(shù)兩性雜質(zhì)元素低溫堿性熔煉體系結(jié)構(gòu)及組元行為低溫堿性熔煉過程界面作用行為規(guī)律低溫堿性熔煉過程優(yōu)化及調(diào)控低溫堿性熔煉試驗裝置開發(fā)

第二部分主要研究內(nèi)容項目研究主要內(nèi)容11.化學法深度凈化提純制備高純

金屬關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用研究（2）臭氧選擇性氧化深度除雜分離提純技術(shù)臭氧深度氧化凈化理論及工藝研究臭氧氧化沉淀過程工藝優(yōu)化及調(diào)控臭氧超聲彌散氧化裝置設(shè)計雜質(zhì)元素去除與臭氧氧化彌散度的映射關(guān)系研究第二部分主要研究內(nèi)容項目研究主要內(nèi)容11.化學法深度凈化提純制備高純

金屬關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用研究（3）旋流電解高效提純技術(shù)高速旋流與高選擇性、高電流效率之間的聯(lián)系及機理分析目標金屬與雜質(zhì)的離子擴散機理及電化學行為研究金屬沉積生長電極過程動力學機理及調(diào)控機制研究高效旋流選擇性電解裝置的研制和開發(fā)第二部分主要研究內(nèi)容項目研究主要內(nèi)容12.物理法深度提純制備高純金屬

關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用研究（1）精密控溫分步真空蒸餾技術(shù)1考察不同工藝參數(shù)（蒸餾溫度、蒸發(fā)速率與蒸汽壓等真空蒸餾工藝參數(shù)）對提純的影響2精密控溫分步冷凝技術(shù)研究（確定各段最佳冷凝溫度和區(qū)段長度以便使各組分選擇性冷凝達到提純要求）第二部分主要研究內(nèi)容項目研究主要內(nèi)容12.物理法深度提純制備高純金屬

關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用研究（2）電感耦合區(qū)域熔煉技術(shù)（3）垂直梯度凝固單晶生長技術(shù)電感耦合區(qū)域熔煉工藝參數(shù)（區(qū)熔溫度、區(qū)熔速率、往復次數(shù)和熔區(qū)寬度）研究及熔煉過程中雜質(zhì)的分布（雜質(zhì)在目標金屬中的分布規(guī)律，存在的類型、狀態(tài)）垂直梯度凝固單晶生長的溫度梯度控制及垂直梯度凝固單晶生長過程的降溫速率、籽晶等條件影響因素研究第二部分主要研究內(nèi)容項目研究主要內(nèi)容13.太陽電池用薄膜沉積關(guān)鍵技術(shù)研究薄膜沉積技術(shù)研究，形成滿足要求的CIGS、CdTe多晶薄膜；雜質(zhì)元素對電池性能的影響及作用機理研究；太陽電池多層結(jié)構(gòu)設(shè)計，研究功能層制備工藝技術(shù)；第二部分主要研究內(nèi)容項目研究主要內(nèi)容14.高純金屬材料制備工程示范產(chǎn)業(yè)化技術(shù)集成及工程優(yōu)化，確立可行性優(yōu)化工程設(shè)計；規(guī)模化生產(chǎn)裝備系統(tǒng)的設(shè)計制作；微量雜質(zhì)元素分析檢驗技術(shù)，建立高純金屬的相關(guān)標準；批量生產(chǎn)過程技術(shù)經(jīng)濟環(huán)境評價。第二部分主要研究內(nèi)容項目技術(shù)路線2技術(shù)路線簡圖

初級原料太陽電池用薄膜材料化學深度凈化提純物理深度凈化提純薄膜沉積技術(shù)高純金屬材料低溫堿性熔煉技術(shù)臭氧高效氧化技術(shù)旋流電解技術(shù)電感耦合區(qū)域熔煉技術(shù)分步真空蒸餾技術(shù)垂直梯度單晶生長技術(shù)磁控濺射沉積技術(shù)高溫后硒化技術(shù)多層結(jié)構(gòu)設(shè)計第二部分主要研究內(nèi)容項目創(chuàng)新點4采用低溫堿性熔煉新技術(shù)，高效高選擇性脫除兩性金屬雜質(zhì)元素；采用臭氧高效催化氧化技術(shù)，實現(xiàn)有機雜質(zhì)及變價有色金屬雜質(zhì)的高效深度脫除；通過旋流電解技術(shù)從溶液中高效高選擇性提取高純金屬。1、化學高效凈化部分第二部分主要研究內(nèi)容項目創(chuàng)新點4通過電感耦合區(qū)域熔煉技術(shù)實現(xiàn)微量雜質(zhì)的定向遷移及高效富集通過精密控溫分步真空蒸餾技術(shù)實現(xiàn)微量雜質(zhì)分離通過垂直梯度單晶生長技術(shù)實現(xiàn)微量雜質(zhì)富集分離2、物理深度提純部分第二部分主要研究內(nèi)容項目創(chuàng)新點4通過磁控濺射沉積技術(shù)實現(xiàn)薄膜的大面積均勻分布通過高溫后硒化技術(shù)實現(xiàn)薄膜化學組成的精確控制通過多層結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計，制備高效率太陽電池3、薄膜沉積制備部分4．通過技術(shù)集成，開發(fā)金屬材料

高純化組合產(chǎn)業(yè)化技術(shù)自行設(shè)計和制作專用裝置，滿足連續(xù)化生產(chǎn)的需要。第二部分主要研究內(nèi)容項目創(chuàng)新點4預期技術(shù)指標5第二部分主要研究內(nèi)容第三部分項目實施基礎(chǔ)、計劃及保障措施第三部分項目基礎(chǔ)及保障項目現(xiàn)有基礎(chǔ)1結(jié)構(gòu)合理的人才隊伍（高級職稱人員19人、

碩士以上學位12人）各級科技創(chuàng)新平臺大量相關(guān)研究基礎(chǔ)高純金屬材料研制及專用技術(shù)開發(fā)太陽電池材料與技術(shù)有色金屬高純產(chǎn)品生產(chǎn)難冶有色金屬資源高效利用國家工程實驗室廣東省金屬材料綜合利用檢測與評價中心稀有金屬分離與綜合利用國家重點實驗室國家鈦及稀有金屬粉末冶金工程技術(shù)研究中心光電材料與技術(shù)國家重點實驗室先進儲能材料國家工程研究中心工作基礎(chǔ)廣東省金屬材料公共實驗室第三部分項目基礎(chǔ)及保障現(xiàn)有工作條件2潔凈實驗室潔凈干燥箱區(qū)域熔煉爐潔凈臺與潔凈棚第三部分項目基礎(chǔ)及保障現(xiàn)有工作條件2研發(fā)與生產(chǎn)一體化的太陽電池中試實驗線物理氣相沉積（PVD）設(shè)備光學特性測試儀器真空蒸餾生產(chǎn)設(shè)備第三部分項目基礎(chǔ)及保障現(xiàn)有工作條件2SEMILAB少子壽命測試儀（匈牙利）Spectra-nova光譜響應(yīng)/量子效率測量系統(tǒng)（加拿大）中山大學（大學城）太陽能屋頂示范第三部分項目基礎(chǔ)及保障現(xiàn)有工作條件2高效選擇性旋流電解中試生產(chǎn)裝置第三部分項目基礎(chǔ)及保障現(xiàn)有工作條件2高純碲高純硒高純銅高純銦第三部分項目基礎(chǔ)及保障相關(guān)工作成果31、國家省部級有關(guān)課題完成情況序號類別名稱相關(guān)人員所屬單位1國家自然科學基金廢棄電路板多金屬富集粉末低溫堿性熔煉基礎(chǔ)研究（基金號：51074190）郭學益，田慶華中南大學2湖南省科技計劃項目鈷氧化物粉體材料臭氧高效催化氧化制備研究田慶華，郭學益中南大學3國家支撐計劃“科研用試劑核心單元物質(zhì)及共性關(guān)鍵技術(shù)的研究與開發(fā)”之高純硒的制備技術(shù)研究顧珩，唐維學，吳昊廣東省工業(yè)技術(shù)研究院4廣東省產(chǎn)學研項目“太陽能電池用多晶硅的低成本制備技術(shù)”研究陳少純，顧珩廣東省工業(yè)技術(shù)研究院第三部分項目基礎(chǔ)及保障相關(guān)工作成果32、國家省部級科研獎勵情況序號類別名稱相關(guān)人員所屬單位1國家科技進步二等獎廢棄鈷鎳材料的循環(huán)再造關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用（2010年）郭學益等中南大學2廣東省科學技術(shù)二等獎循環(huán)技術(shù)生產(chǎn)超細鎳鈷粉體材料（2006年）郭學益等中南大學3中國有色金屬工業(yè)科技進步三等獎半導體致冷片的工業(yè)化技術(shù)研究（2005年）顧珩，陳少純，高遠廣州有色金屬研究院第三部分項目基礎(chǔ)及保障相關(guān)工作成果33、學術(shù)專著及論文情況出版相關(guān)專著3部第三部分項目基礎(chǔ)及保障相關(guān)工作成果33、學術(shù)專著及論文情況通過旋流電解技術(shù)從溶液中高效高選擇性提取高純金屬發(fā)表高水平學術(shù)論文數(shù)十篇第三部分項目基礎(chǔ)及保障相關(guān)工作成果34、本課題研究相關(guān)的發(fā)明專利情況第三部分項目基礎(chǔ)及保障計劃進度及節(jié)點4時間進度及節(jié)點項目主要內(nèi)容2011年7月-2011年9月文獻檢索，技術(shù)資料準備和相關(guān)調(diào)研，擬定項目總體方案及具體技術(shù)路線2011年9月項目主持單位組織參與各方確定項目實施方案2011年10月-2012年2月標準設(shè)備確定與選型、非標設(shè)備制作；實驗裝置安裝與調(diào)試2012年3月-2012年8月開展子課題一、二、三的試驗研究2012年9月項目主持單位組織參與各方進行項目中期檢查、匯報及總結(jié)2012年9月-2013年2月開展高純金屬材料工程示范，同時進行一、二、三課題的工藝條件優(yōu)化2013年3月-2013年4月完善優(yōu)化項目研究內(nèi)容建立高純金屬材料500噸產(chǎn)業(yè)化成套技術(shù)2013年5月項目主持單位組織參與各方進行工作檢查、匯報及總結(jié)2013年5月-2013年6月研究總結(jié)、報告編寫、結(jié)題第三部分項目基礎(chǔ)及保障項目保障措施6保證項目資金專款專用實驗、檢測設(shè)備優(yōu)先使用建立項目總負責人制和課題負責人制全面設(shè)計、分課題管理、協(xié)調(diào)發(fā)展建立項目組織管理體系建立項目實施協(xié)調(diào)機制執(zhí)行省產(chǎn)學研計劃的規(guī)章制度，保證課題正常實施課題領(lǐng)導小組發(fā)揮課題實施和管理的主要職責課題各單位充分發(fā)揮信息、資源共享課題領(lǐng)導小組定期開展工作溝通交流會保障措施第四部分項目預期效果第四部分項目預期效果預期經(jīng)濟與社會效益1

本項目完成并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化后，可實現(xiàn)新增產(chǎn)值2億元人民幣，實現(xiàn)利稅5000萬元人民幣，能夠大力促進廣東省有色金屬及太陽電池生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)提升和能源利用效率提高，對提高廣東省太陽電池業(yè)的國際競爭力，促進廣東經(jīng)濟的發(fā)展具有深遠的影響并產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。本項目技術(shù)成果在廣東省內(nèi)全面推廣后，將使廣東省的新材料產(chǎn)業(yè)及太陽電池產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)及國際市場的份額大幅提高，增加企業(yè)及廣東省的財政收入。第四部分項目預期效果對行業(yè)發(fā)展的促進作用2

提升有色金屬新材料產(chǎn)業(yè)和技術(shù)水平，帶動太陽電池光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。打破美、日、歐對薄膜太陽電池用高純金屬材料制備和生產(chǎn)技術(shù)的壟斷，實現(xiàn)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高純金屬材料制備技術(shù)。本項目研發(fā)最終所形成的具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化示范工程，必將推動廣東省乃至全國稀有金屬高純化工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，對整個有色金屬行業(yè)和太陽光伏產(chǎn)業(yè)具有重要的帶動和提升作用。第五部分項目資金預算與籌措第五部分資金預算與籌措項目資金預算1新增總投資支出預算產(chǎn)學研專項經(jīng)費支出預算經(jīng)費支出金額用途金額用途基本建設(shè)費920.00生產(chǎn)車間及實驗室改造設(shè)備購置費1800.00購置真空蒸餾爐、區(qū)域熔煉爐、單晶爐等設(shè)備475.00購置真空蒸餾爐、區(qū)域熔煉爐、單晶爐等設(shè)備能源材料費1680.00金屬原材料、燃料動力等600.00金屬原材料、燃料動力等試驗外協(xié)費600.00委外加工、檢測等220.00委外加工、檢測等學術(shù)交流活動費80.00國內(nèi)外學術(shù)交流、調(diào)研等40.00國內(nèi)外學術(shù)交流、調(diào)研等專用業(yè)務(wù)費760.00勞