冶金法制备太阳能级硅研究进展

由于具有比西门子法成本、能耗更低以及环境更友好等优点,冶金法提纯和制备太阳能级硅正成为全球光伏产业的研究热点.全面总结了国内外冶金法制备太阳能级硅的技术和研究现状,并通过本课题组在湿法浸出、真空氧化精炼、真空挥发、真空脱气和真空定向凝固精炼方面所取得研究成果,分析了冶金法提纯过程中面临的技术难题和亟待解决的关键问题,最后指出了今后冶金法制备太阳能级硅的研究和发展方向.     

冶金法制备太阳能级多晶硅的生命周期评价研究

运用生命周期评价(LCA)方法对冶金法制备太阳能级多晶硅的生产过程环境负荷进行了研究,得到了生产1 000 kg冶金法太阳能级多晶硅的具体环境负荷和1 kg冶金法太阳能级多晶硅的生命周期环境综合影响值.研究表明:生产1 000 kg冶金法太阳能级多晶硅的具体环境负荷为4 178 kg硅石、26 609 kg ce、149 552 kg CO_2、631.6 kg SO_2、352 kg粉尘、12.67 kg CFC-11(氟利昂)、0.161 2 m3填埋空间、57 416.9 kg非致癌有毒物;1 kg冶金法太阳能级多晶硅的生命周期环境综合影响值为31.91,其中最大的环境影响为全球变暖影响(GWP),占综合影响的67.4%;冶金法的主要环境负荷源于火电消耗,应该主要从减少生产过程中电力消耗的角度进行改善评价.     

太阳能电池用铸造多晶硅的碳浓度分布研究

用傅里叶红外光谱仪(FTIR)测定定向凝固太阳能电池用多晶硅的轴向碳浓度分布.结果表明:实验样品的轴向碳浓度分布符合分凝规律.用经典分凝公式模拟该铸造多晶硅的轴向碳浓度分布,得到该铸造多晶硅的有效分凝系数为0.45.取硅熔点温度为定向凝固过程温度,通过BPS公式计算得到,碳在定向凝固过程中的扩散速度在4.72×10-8～4.72×10-7 cm/s的范围.     

冶金方法在太阳能级多晶硅制造中的应用

多晶硅作为太阳能转换电能的基础材料,近年来受到广泛关注.本文综述了生产多晶硅的各种冶金方法,主要分析各种冶金方法的特点、发展趋势和可行性,并重点讨论了低成本生产太阳能级多晶硅的方法.     

西门子还原炉热量传递研究进展

硅基太阳能电池是解决能源危机的主要新能源,其主要基础材料多晶硅的主要生产工艺是改良西门子法,但是与硅烷法、冶金法相比,高能耗和高生产成本是影响其在多晶硅市场竞争力的主要因素.本文首先对国内外多晶硅产业发展现状进行了总结和分析,然后论述了西门子还原炉热量传递现象和西门子还原炉内硅棒的热电行为的研究现状.结果表明:增大硅棒半径、增大硅棒数、降低反应器壁辐射率可进一步改良西门子法制备多晶硅过程降低能耗和成本.直流电加热硅棒时,容易产生硅棒中心熔硅,甚至由于热应力的作用发生倒棒现象.应用交流电加热可解决这一问题,这是因为交流电的趋肤效应可降低多晶硅中心温度.因此,需进一步开展多晶硅CVD还原炉内热量传递现象和工业化西门子还原炉内硅棒电加热过程的热电行为研究,以进一步降低改良西门子法制备多晶硅的生产能耗和成本.     

国内硅烷法制备电子级区熔用多晶硅的进展

对硅烷热分解法制备多晶硅的工艺作了介绍,探讨了硅烷法制备电子级多晶硅的优势。硅烷CVD法所沉积的多晶硅,在电阻率、少子寿命、杂质含量等方面符合高纯多晶硅的要求,纯度不仅可以达到国标（GB/T 12963-2009）电子一级品的标准,还可以满足区熔用超高纯多晶硅的要求。合理控制反应条件、保持反应环境的高度洁净,能够得到均匀、致密的高纯多晶硅棒,可以作为区熔法生产单晶硅棒的原料。     

超高温氧化物共晶陶瓷高梯度定向凝固组织与性能调控研究进展

随着航空航天等高新技术领域的迅猛发展，新一代高性能、高效率的超高温结构材料及其制备技术日益成为世界各国航空航天战略发展的重点。超高温氧化铝基共晶陶瓷具有天然杰出的抗氧化、抗腐蚀、抗蠕变、高强度等优良特性，在1 400℃以上高温、水氧腐蚀等极端环境下服役具有突出的优势和巨大的发展前景。概述了超高温氧化物共晶陶瓷高梯度定向凝固技术的发展现状；探讨了氧化铝基超高温陶瓷高梯度定向凝固过程中缺陷的形成机理及其抑制措施；重点总结和评述了定向凝固氧化铝基共晶陶瓷的组织特征及均细化调控方法、共晶陶瓷晶体取向及织构调控方法，以及氧化物共晶陶瓷力学性能和强韧化调控方法；展望了高梯度定向凝固技术制备高性能大尺寸氧化物共晶陶瓷的发展趋势和突破点。     

相转化法制备疏松纳滤膜研究进展

随着纺织产业的兴起,印染废水的治理问题已成为行内关注的热点,其关键是如何高效分离有机染料和无机盐.疏松纳滤膜因其疏松的膜结构,在实现高染料截留率的同时具有良好的盐渗透性,在印染废水的治理方面具有独特优势.针对印染废水的治理问题,着重综述了近年来采用相转化法制备疏松纳滤膜的研究进展,研究了纳米材料改性对所制备疏松纳滤膜性...     

真空感应熔炼工艺在太阳能级多晶硅制备中的应用探索

为了探讨真空感应熔炼工艺在冶金物理法制备太阳能级多晶硅生产中的应用效果,利用真空熔炼设备,对硅料在不同真空度条件下进行制备试验,对比试验前后原料和成品中的P元素以及几种金属元素的化验结果可知,在冶金物理法制备太阳能级多晶硅中真空感应熔炼工艺完全可以起到降低杂质含量,提高硅晶体纯度的作用．     

四氯化硅的应用现状研究

综述了四氯化硅的主要处理方法和应用研究进展。详细介绍了四氯化硅在制备二氧化硅、多晶硅、三氯硅烷及其他硅烷产品方面的应用及其制备原理,并对各制备工艺技术进行了分析。     

Cu-Zr合金定向凝固组织的研究

采用定向凝固方法制备了Cu 12 .2 5Zr自生复合材料,并通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射等方法对定向凝固组织进行了研究.结果表明,在温度梯度一定的前提下,生长速度对定向凝固组织的形貌有着重要的影响,随着生长速度的增加,凝固组织由层片状依次转化为棒状、树枝状和集群状组织;在所制备的Cu 12 .2 5Zr自生复合材料中,第2相主要是Cu5Zr,并且Cu5Zr与基体α(Cu)之间存在着一定的取向关系,另外还有少量的Cu8Zr3 相和Cu10 Zr7相;在Cu 12 .2 5Zr合金枝晶端部存在明显的Zr元素富集.     

定向凝固纯铜组织性能研究

采用高真空多功能定向凝固及悬浮熔炼设备,以不同凝固速度制备纯铜试样,并对定向凝固纯铜试样的显微组织和机械性能进行了分析研究.通过实验获得了定向凝固纯铜的组织性能.当凝固速度小于500μm/min时,定向凝固的纯铜试样横、纵截面的晶粒形貌都是等轴晶,晶粒内存在孪晶,凝固速度较小时,其孪晶组织数量较多.当凝固速度大于500μm/min时,定向凝固的纯铜试样横截面的晶粒形貌是等轴晶,而纵截面的晶粒形貌是柱状晶,晶粒内基本不存在孪晶组织.定向凝固纯铜的室温机械性能是:当凝固速度在50μm/min的条件下,试样的抗拉强度约153 MPa,较普通铸造纯铜试样的低,而屈服强度约91.8 MPa,延伸率约80.12%,都优于普通铸造纯铜试样.透射电镜分析表明,纯铜定向凝固过程中形成的孪晶B=[110].     

NiAl金属间化合物的制备技术

综述了NiAl金属间化合物的制备技术，包括熔模铸造、单晶制备、定向凝固、热压和热等静压、热挤压、扩散结合、机械合金化和燃烧合成等，并分析了这些制备技术的研究现状、优缺点、存在的问题及可能的解决方法。     

金属间化合物NiAl的合金化与凝固技术

详细介绍和评述了金属间化合物NiAl的合金化与凝固技术的研究现状，并重点介绍了合金化对NiAl合金的塑性、韧性和强度的影响，以及定向凝固，普通铸造和单晶制备技术对NiAl合金强韧化的影响。其中，定向凝固技术制备的NiAl基与难熔金属相组成的共晶合金具有良好的综合力学性能，既具有较高的高温强度，又具有较好的室温韧性。     

金刚线切割多晶硅制绒研究进展

金刚线切割是一种高效率、低成本的硅片切割技术,然而与传统酸法(HF/HNO3)制绒工艺不兼容的问题极大地阻碍了其在多晶硅片切割领域的大规模化应用.研究新一代高效率、低成本的金刚线切割多晶硅制绒技术对太阳能电池提效降本具有重要意义.本文较为全面地综述了金刚线切割技术的运用现状和问题,对当前较为主流的几种制绒技术(直接制绒技术、气相刻蚀法、反应离子刻蚀和金属辅助化学刻蚀)从制绒原理、技术特点和各自的研究和应用现状等方面进行对比分析.相比较而言,金属铜辅助化学刻蚀技术具有刻蚀效率高、操作简单,且能在硅表面形成均匀的倒金字塔黑硅绒面等优势,而有望成为金刚线切割多晶硅制绒技术的新方法.     

凝固过程微观组织数值模拟研究进展

介绍目前几种主要的微观组织模拟方法、确定性方法、随机性方法和相场法及其主要建模思想和优缺点.分析了各方法在凝固过程微观组织模拟方面的国内外研究进展和现状.研究结果表明,多种模型相结合与宏观场模拟相耦合是今后凝固微观组织数值模拟的发展趋势.     

工业硅炉外吹气精炼除硼研究进展

冶金法太阳能级多晶硅技术具有能耗低、成本低和环境友好等特点,正逐步取代投资大、成本高的化学法而成为全球研究的热点.硼是工业硅中最难去除的非金属杂质之一,本文阐述了工业硅的生产过程和吹气炉外精炼除硼的原理,综述了国内外工业硅炉外氧气、湿氢、湿氧、湿二氧化碳以及吹气-熔渣联合精炼等工艺技术,并对本课题组湿氧精炼除硼的研究进行了重点介绍,分析了吹气精炼过程硅的损失问题,最后指出吹气-熔渣联合法是冶金法炉外精炼的发展方向.     

Cu—Zr合金定向凝固组织的研究

采用定向凝固方法制备了Cu-12，25Zr自生复合材料，并通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射等方法对定向凝固组织进行了研究．结果表明，在温度梯度一定的前提下，生长速度对定向凝固组织的形貌有着重要的影响，随着生长速度的增加，凝固组织由层片状依次转化为棒状、树枝状和集群状组织；在所制备的Cu-12．25Zr自生复合材料中，第2相主要是Cu5Zr，并且Cu5Zr与基体α(Cu)之间存在着一定的取向关系，另外还有少量的Cu8Zr3相和Cu10Z7相；在Cu-12．25Zr合金枝晶端部存在明显的Zr元素富集．     

定向凝固技术与新材料的进展

新材料的开发、材料潜在性能的挖掘与定向凝固技术已经形成了一个不易分割的有机整体。在介绍定向凝固原理的基础上,评述了几种新型定向凝固技术,并详述了定向凝固技术对新材料开发的促进作用。     

含锆复合氧化物催化剂的制备方法研究进展

复合氧化物因其优异的物化性能引起研究者的极大兴趣,而含锆的复合氧化物在催化加氢脱硫、脱芳、环己酮肟气相Beckmann重排反应、有机污染物脱除等方面应用广泛。文章综述了含锆复合氧化物催化剂的三种主要制备方法(溶胶凝胶法、水热合成法、共沉淀法)以及这三种方法的缺陷与优势,也简要介绍了一些其他的制备方法。