❶ 從硅料到太陽能電池片的生產流程,有誰知道
太陽能電池片的生產工藝流程分為矽片檢測——表面制絨——擴散制結——去磷硅玻璃——等離子刻蝕——鍍減反射膜——絲網印刷——快速燒結等。具體介紹如下:
一、矽片檢測
矽片是太陽能電池片的載體,矽片質量的好壞直接決定了太陽能電池片轉換效率的高低,因此需要對來料矽片進行檢測。該工序主要用來對矽片的一些技術參數進行在線測量,這些參數主要包括矽片表面不平整度、少子壽命、電阻率、P/N型和微裂紋等。該組設備分自動上下料、矽片傳輸、系統整合部分和四個檢測模塊。其中,光伏矽片檢測儀對矽片表面不平整度進行檢測,同時檢測矽片的尺寸和對角線等外觀參數;微裂紋檢測模塊用來檢測矽片的內部微裂紋;另外還有兩個檢測模組,其中一個在線測試模組主要測試矽片體電阻率和矽片類型,另一個模塊用於檢測矽片的少子壽命。在進行少子壽命和電阻率檢測之前,需要先對矽片的對角線、微裂紋進行檢測,並自動剔除破損矽片。矽片檢測設備能夠自動裝片和卸片,並且能夠將不合格品放到固定位置,從而提高檢測精度和效率。
二、表面制絨
單晶硅絨面的制備是利用硅的各向異性腐蝕,在每平方厘米硅表面形成幾百萬個四面方錐體也即金字塔結構。由於入射光在表面的多次反射和折射,增加了光的吸收,提高了電池的短路電流和轉換效率。硅的各向異性腐蝕液通常用熱的鹼性溶液,可用的鹼有氫氧化鈉,氫氧化鉀、氫氧化鋰和乙二胺等。大多使用廉價的濃度約為1%的氫氧化鈉稀溶液來制備絨面硅,腐蝕溫度為70-85℃。為了獲得均勻的絨面,還應在溶液中酌量添加醇類如乙醇和異丙醇等作為絡合劑,以加快硅的腐蝕。制備絨面前,矽片須先進行初步表面腐蝕,用鹼性或酸性腐蝕液蝕去約20~25μm,在腐蝕絨面後,進行一般的化學清洗。經過表面准備的矽片都不宜在水中久存,以防沾污,應盡快擴散制結。
三、擴散制結
太陽能電池需要一個大面積的PN結以實現光能到電能的轉換,而擴散爐即為製造太陽能電池PN結的專用設備。管式擴散爐主要由石英舟的上下載部分、廢氣室、爐體部分和氣櫃部分等四大部分組成。擴散一般用三氯氧磷液態源作為擴散源。把P型矽片放在管式擴散爐的石英容器內,在850---900攝氏度高溫下使用氮氣將三氯氧磷帶入石英容器,通過三氯氧磷和矽片進行反應,得到磷原子。經過一定時間,磷原子從四周進入矽片的表面層,並且通過硅原子之間的空隙向矽片內部滲透擴散,形成了N型半導體和P型半導體的交界面,也就是PN結。這種方法制出的PN結均勻性好,方塊電阻的不均勻性小於百分之十,少子壽命可大於10ms。製造PN結是太陽電池生產最基本也是最關鍵的工序。因為正是PN結的形成,才使電子和空穴在流動後不再回到原處,這樣就形成了電流,用導線將電流引出,就是直流電。
四、去磷硅玻璃
該工藝用於太陽能電池片生產製造過程中,通過化學腐蝕法也即把矽片放在氫氟酸溶液中浸泡,使其產生化學反應生成可溶性的絡和物六氟硅酸,以去除擴散制結後在矽片表面形成的一層磷硅玻璃。在擴散過程中,POCL3與O2反應生成P2O5淀積在矽片表面。P2O5與Si反應又生成SiO2和磷原子,這樣就在矽片表面形成一層含有磷元素的SiO2,稱之為磷硅玻璃。去磷硅玻璃的設備一般由本體、清洗槽、伺服驅動系統、機械臂、電氣控制系統和自動配酸系統等部分組成,主要動力源有氫氟酸、氮氣、壓縮空氣、純水,熱排風和廢水。氫氟酸能夠溶解二氧化硅是因為氫氟酸與二氧化硅反應生成易揮發的四氟化硅氣體。若氫氟酸過量,反應生成的四氟化硅會進一步與氫氟酸反應生成可溶性的絡和物六氟硅酸。
五、等離子刻蝕
由於在擴散過程中,即使採用背靠背擴散,矽片的所有表麵包括邊緣都將不可避免地擴散上磷。PN結的正面所收集到的光生電子會沿著邊緣擴散有磷的區域流到PN結的背面,而造成短路。因此,必須對太陽能電池周邊的摻雜硅進行刻蝕,以去除電池邊緣的PN結。通常採用等離子刻蝕技術完成這一工藝。等離子刻蝕是在低壓狀態下,反應氣體CF4的母體分子在射頻功率的激發下,產生電離並形成等離子體。等離子體是由帶電的電子和離子組成,反應腔體中的氣體在電子的撞擊下,除了轉變成離子外,還能吸收能量並形成大量的活性基團。活性反應基團由於擴散或者在電場作用下到達SiO2表面,在那裡與被刻蝕材料表面發生化學反應,並形成揮發性的反應生成物脫離被刻蝕物質表面,被真空系統抽出腔體。
六、鍍減反射膜
拋光硅表面的反射率為35%,為了減少表面反射,提高電池的轉換效率,需要沉積一層氮化硅減反射膜。現在工業生產中常採用PECVD設備制備減反射膜。PECVD即等離子增強型化學氣相沉積。它的技術原理是利用低溫等離子體作能量源,樣品置於低氣壓下輝光放電的陰極上,利用輝光放電使樣品升溫到預定的溫度,然後通入適量的反應氣體SiH4和NH3,氣體經一系列化學反應和等離子體反應,在樣品表面形成固態薄膜即氮化硅薄膜。一般情況下,使用這種等離子增強型化學氣相沉積的方法沉積的薄膜厚度在70nm左右。這樣厚度的薄膜具有光學的功能性。利用薄膜干涉原理,可以使光的反射大為減少,電池的短路電流和輸出就有很大增加,效率也有相當的提高。
七、絲網印刷
太陽電池經過制絨、擴散及PECVD等工序後,已經製成PN結,可以在光照下產生電流,為了將產生的電流導出,需要在電池表面上製作正、負兩個電極。製造電極的方法很多,而絲網印刷是目前製作太陽電池電極最普遍的一種生產工藝。絲網印刷是採用壓印的方式將預定的圖形印刷在基板上,該設備由電池背面銀鋁漿印刷、電池背面鋁漿印刷和電池正面銀漿印刷三部分組成。其工作原理為:利用絲網圖形部分網孔透過漿料,用刮刀在絲網的漿料部位施加一定壓力,同時朝絲網另一端移動。油墨在移動中被刮刀從圖形部分的網孔中擠壓到基片上。由於漿料的粘性作用使印跡固著在一定范圍內,印刷中刮板始終與絲網印版和基片呈線性接觸,接觸線隨刮刀移動而移動,從而完成印刷行程。
八、快速燒結
經過絲網印刷後的矽片,不能直接使用,需經燒結爐快速燒結,將有機樹脂粘合劑燃燒掉,剩下幾乎純粹的、由於玻璃質作用而密合在矽片上的銀電極。當銀電極和晶體硅在溫度達到共晶溫度時,晶體硅原子以一定的比例融入到熔融的銀電極材料中去,從而形成上下電極的歐姆接觸,提高電池片的開路電壓和填充因子兩個關鍵參數,使其具有電阻特性,以提高電池片的轉換效率。
燒結爐分為預燒結、燒結、降溫冷卻三個階段。預燒結階段目的是使漿料中的高分子粘合劑分解、燃燒掉,此階段溫度慢慢上升;燒結階段中燒結體內完成各種物理化學反應,形成電阻膜結構,使其真正具有電阻特性,該階段溫度達到峰值;降溫冷卻階段,玻璃冷卻硬化並凝固,使電阻膜結構固定地粘附於基片上。
九、外圍設備
在電池片生產過程中,還需要供電、動力、給水、排水、暖通、真空、特汽等外圍設施。消防和環保設備對於保證安全和持續發展也顯得尤為重要。一條年產50MW能力的太陽能電池片生產線,僅工藝和動力設備用電功率就在1800KW左右。工藝純水的用量在每小時15噸左右,水質要求達到中國電子級水GB/T11446.1-1997中EW-1級技術標准。工藝冷卻水用量也在每小時15噸左右,水質中微粒粒徑不宜大於10微米,供水溫度宜在15-20℃。真空排氣量在300M3/H左右。同時,還需要大約氮氣儲罐20立方米,氧氣儲罐10立方米。考慮到特殊氣體如硅烷的安全因素,還需要單獨設置一個特氣間,以絕對保證生產安全。另外,硅烷燃燒塔、污水處理站等也是電池片生產的必備設施。
❷ 光纖測試
(是工作在1.55pm波段的,如果在此波段也能實現零色散,就更有利於應用1.55Pm波段的長距離傳輸。於是,巧妙地利用光纖材料中的石英材料色散與纖芯結構色散的合成抵消特性,就可使原在1.3Pm段的零色散,移位到1.55pm段也構成零色散。因此,被命名為色散位移光纖(DSF:DispersionShifted Fiber)。加大結構色散的方法,主要是在纖芯的折射率分布性能進行改善。在光通信的長距離傳輸中,光纖色散為零是重要的,但不是唯一的。其它性能還有損耗小、接續容易、成纜化或工作中的特性變化小(包括彎曲、拉伸和環境變化影響)。DSF就是在設計中,綜合考慮這些因素。十一 色散平坦光纖色散移位光纖(DSF)是將單模光纖設計零色散位於1.55pm波段的光纖。而色散平坦光纖(DFF:Dispersion Flattened Fiber)卻是將從1.3Pm到1.55pm的較寬波段的色散,都能作到很低,幾乎達到零色散的光纖稱作DFF。由於DFF要作到1.3pm~1.55pm范圍的色散都減少。就需要對光纖的折射率分布進行復雜的設計。不過這種光纖對於波分復用(WDM)的線路卻是很適宜的。由於DFF光纖的工藝比較復雜,費用較貴。今後隨著產量的增加,價格也會降低。十二 色散補償光纖對於採用單模光纖的干線系統,由於多數是利用1.3pm波段色散為零的光纖構成的。可是,現在損耗最小的1.55pm,由於EDFA的實用化,如果能在1.3pm零色散的光纖上也能令1.55pm波長工作,將是非常有益的。因為,在1.3Pm零色散的光纖中,1.55Pm波段的色散約有16ps/km/nm之多。如果在此光纖線路中,插入一段與此色散符號相反的光纖,就可使整個光線路的色散為零。為此目的所用的是光纖則稱作色散補償光纖(DCF:DisPersion Compe-nsation Fiber)。DCF與標準的1.3pm零色散光纖相比,纖芯直徑更細,而且折射率差也較大。DCF也是WDM光線路的重要組成部分。十三 偏振保持光纖在光纖中傳播的光波,因為具有電磁波的性質,所以,除了基本的光波單一模式之外,實質上還存在著電磁場(TE、TM)分布的兩個正交模式。通常,由於光纖截面的結構是圓對稱的,這兩個偏振模式的傳播常數相等,兩束偏振光互不幹涉。但實際上,光纖不是完全地圓對稱,例如有著彎曲部分,就會出現兩個偏振模式之間的結合因素,在光軸上呈不規則分布。偏振光的這種變化造成的色散,稱之偏振模式色散(PMD)。對於現在以分配圖像為主的有線電視,影響尚不太大。但對於一些未來超寬頻有特殊要求的業務,如:①相干通信中採用外差檢波,要求光波偏振更穩定時;②光機器等對輸入輸出特性要求與偏振相關時;③在製作偏振保持光耦合器和偏振器或去偏振器等時;④製作利用光干涉的光纖敏感器等,凡要求偏振波保持恆定的情況下,對光纖經過改進使偏振狀態不變的光纖稱作偏振保持光纖(PMF:Polarization Maintaining fiber),也有稱此為固定偏振光纖的。十四 雙折射光纖雙折射光纖是指在單模光纖中,可以傳輸相互正交的兩個固有偏振模式的光纖而言。因為,折射率隨偏報方向變異的現象稱為雙折射。在造成雙折射的方法中。它又稱作PANDA光纖,即偏振保持與吸收減少光纖(Polarization-maintai-ning AND Absorption- recing fiber)。它是在纖芯的橫向兩則,設置熱膨脹系數大、截面是圓形的玻璃部分。在高溫的光纖拉絲過程中,這些部分收縮,其結果在纖芯y方向產生拉伸,同時又在x方向呈現壓縮應力。致使纖材出現光彈性效應,使折射率在X方向和y方向出現差異。依此原理達到偏振保持恆定。十五 抗惡環境光纖通信用光纖通常的工作環境溫度可在-40~+60℃之間,設計時也是以不受大量輻射線照射為前提的。相比之下,對於更低溫或更高溫以及能遭受高壓或外力影響、曝曬輻射線的惡劣環境下,也能工作的光纖則稱作抗惡環境光纖(Hard Condition Resistant Fiber)。一般為了對光纖表面進行機械保護,多塗覆一層塑料。可是隨著溫度升高,塑料保護功能有所下降,致使使用溫度也有所限制。如果改用抗熱性塑料,如聚四氟乙稀(Teflon)等樹脂,即可工作在300℃環境。也有在石英玻璃表面塗覆鎳(Ni)和鋁(A1)等金屬的。這種光纖則稱為耐熱光纖(Heat Resistant Fiber)。另外,當光纖受到輻射線的照射時,光損耗會增加。這是因為石英玻璃遇到輻射線照射時,玻璃中會出現結構缺陷(也稱作色心:Colour Center),尤在0.4~0.7pm波長時損耗增大。防止辦法是改用摻雜OH或F素的石英玻璃,就能抑制因輻射線造成的損耗缺陷。這種光纖則稱作抗輻射光纖(Radiation Resistant Fiber),多用於核發電站的監測用光纖維鏡等。十六 密封塗層光纖 為了保持光纖的機械強度和損耗的長時間穩定,而在玻璃表面塗裝碳化硅(SiC)、碳化鈦(TiC)、碳(C)等無機材料,用來防止從外部來的水和氫的擴散所製造的光纖(HCFHermeticallyCoated Fiber)。目前,通用的是在化學氣相沉積(CVD)法生產過程中,用碳層高速堆積來實現充分密封效應。這種 碳塗覆光纖(CCF)能有效地截斷光纖與外界氫分子的侵入。據報道它在室溫的氫氣環境中可維持20年不增加損耗。當然,它在防止水分侵入延緩機械強度的疲勞進程,其疲勞系數(Fatigue Parameter)可達200以上。所以,HCF被應用於嚴酷環境中要求可靠性高的系統,例如海底光纜就是一例。 17碳塗層光纖 在石英光纖的表面塗敷碳膜的光纖,稱之碳塗層光纖(CCF:Carbon CoatedFiber)。其機理是利用碳素的緻密膜層,使光纖表面與外界隔離,以改善光纖的機械疲勞損耗和氫分子的損耗增加。CCF是密封塗層光纖(HCF)的一種。 18金屬塗層光纖 金屬塗層光纖(Metal Coated Fiber)是在光纖的表面塗布Ni、Cu、A1等金屬層的光纖。也有再在金屬層外被覆塑料的,目的在於提高抗熱性和可供通電及焊接。它是抗惡環境性光纖之一,也可作為電子電路的部件用。 早期產品是在拉絲過程中,塗布熔解的金屬作成的。由於此法因被玻璃與金屬的膨脹系數差異太大,會增微小彎曲損耗,實用化率不高。近期,由於在玻璃光纖的表面採用低損耗的非電解鍍膜法的成功,使性能大有改善。 19摻稀土光纖 在光纖的纖芯中,摻雜如何(Er)、欽(Nd)、譜(Pr)等稀土族元素的光纖。1985年英國的索斯安普頓(Sourthampton)大學的佩思(Payne)等首先發現摻雜稀土元素的光纖(Rare Earth DoPed Fiber)有激光振盪和光放大的現象。於是,從此揭開了慘餌等光放大的面紗,現在已經實用的1.55pmEDFA就是利用摻餌的單模光纖,利用1.47pm的激光進行激勵,得到1.55pm光信號放大的。另外,摻錯的氟化物光纖放大器(PDFA)正在開發中。 二十 喇曼光纖 喇曼效應是指往某物質中射人頻率f的單色光時,在散射光中會出現頻率f之外的f±fR, f±2fR等頻率的散射光,對此現象稱喇曼效應。由於它是物質的分子運動與格子運動之間的能量交換所產生的。當物質吸收能量時,光的振動數變小,對此散射光稱斯托克斯(stokes)線。反之,從物質得到能量,而振動數變大的散射光,則稱反斯托克斯線。於是振動數的偏差FR,反映了能級,可顯示物質中固有的數值。 利用這種非線性媒體做成的光纖,稱作喇曼光纖(RF:Raman Fiber)。為了將光封閉在細小的纖芯中,進行長距離傳播,就會出現光與物質的相互作用效應,能使信號波形不畸變,實現長距離傳輸。 當輸入光增強時,就會獲得相乾的感應散射光。應用感應喇曼散射光的設備有喇曼光纖激光器,可供作分光測量電源和光纖色散測試用電源。另外,感應喇曼散射,在光纖的長距離通信中,正在研討作為光放大器的應用。 二十一 偏心光纖 標准光纖的纖芯是設置在包層中心的,纖芯與包層的截面形狀為同心圓型。但因用途不同,也有將纖芯位置和纖芯形狀、包層形狀,作成不同狀態或將包層穿孔形成異型結構的。相對於標准光纖,稱這些光纖叫異型光纖。 偏心光纖(Excentric Core Fiber),它是異型光纖的一種。其纖芯設置在偏離中心且接近包層外線的偏心位置。由於纖芯靠近外表,部分光場會溢出包層傳播(稱此為漸消彼,Evanescent Wave)。 因此,當光纖表面附著物質時,因物質的光學性質在光纖中傳播的光波受到影響。如果附著物質的折射率較光纖高時,光波則往光纖外輻射。若附著物質的折射率低於光纖折射率時,光波不能往外輻射,卻會受到物質吸收光波的損耗。利用這一現象,就可檢測有無附著物質以及折射率的變化。 偏心光纖(ECF)主要用作檢測物質的光纖敏感器。與光時域反射計(OTDR)的測試法組合一起,還可作分布敏感器用。 二十二 發光光纖 採用含有熒光物質製造的光纖。它是在受到輻射線、紫外線等光波照射時,產生的熒光一部分,可經光纖閉合進行傳輸的光纖。 發光光纖(Luminescent Fiber)可以用於檢測輻射線和紫外線,以及進行波長變換,或用作溫度敏感器、化學敏感器。在輻射線的檢測中也稱作閃光光纖(Scintillation Fiber)。 發光光纖從熒光材料和摻雜的角度上,正在開發著塑料光纖。 二十三 多芯光纖 通常的光纖是由一個纖芯區和圍繞它的包層區構成的。但多芯光纖(Multi Core Fiber)卻是一個共同的包層區中存在多個纖芯的。由於纖芯的相互接近程度,可有兩種功能。 其一是纖芯間隔大,即不產生光耦會的結構。這種光纖,由於能提高傳輸線路的單位面積的集成密度。在光通信中,可以作成具有多個纖芯的帶狀光纜,而在非通信領域,作為光纖傳像束,有將纖芯作成成千上萬個的。 其二是使纖芯之間的距離靠近,能產生光波耦合作用。利用此原理正在開發雙纖芯的敏感器或光迴路器件。 二十四 空心光纖 將光纖作成空心,形成圓筒狀空間,用於光傳輸的光纖,稱作空心光纖(Hollow Fiber)。 空心光纖主要用於能量傳送,可供X射線、紫外線和遠紅外線光能傳輸。空心光纖結構有兩種:一是將玻璃作成圓筒狀,其纖芯與包層原理與階躍型相同。利用光在空氣與玻璃之間的全反射傳播。由於,光的大部分可在無損耗的空氣中傳播,具有一定距離的傳播功能。二是使圓筒內面的反射率接近1,以減少反射損耗。為了提高反射率,有在簡內設置電介質,使工作波長段損耗減少的。例如可以作到波長10.6pm損耗達幾dB/m的。按材質分,有無機光導纖維和高分子光導纖維,目前在工業上大量應用的是前者。無機光導纖維材料又分為單組分和多組分兩類。單組分即石英,主要原料為四氯化硅、三氯氧磷和三溴化硼等。其純度要求銅、鐵、鈷、鎳、錳、鉻、釩等過渡金屬離子雜質含量低於10ppb。除此之外,OH-離子要求低於10ppb。石英纖維已被廣泛使用。多組分的原料較多,主要有二氧化硅、三氧化二硼、硝酸鈉、氧化鉈等。這種材料尚未普及。高分子光導纖維是以透明聚合物製得的光導纖維,由纖維芯材和包皮鞘材組成。芯材為高純度高透光性的聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯抽絲製得的纖維,外層為含氟聚合物或有機硅聚合物等。
光導通信的研究和實用化,與光導纖維的低損耗密切相關。光能的損耗可否大大降低,關鍵在於材料純度的提高。玻璃材料中的雜質產生的光吸收,造成了最大的光損耗,其中過渡金屬離子特別有害。目前,由於玻璃材料的高純度化,這些雜質對光導纖維的損耗影響已很小。
石英玻璃光導纖維的優點是損耗低,當光波長為1.0~1.7μm(約1.4μm附近),損耗只有1dB/km,在1.55μm處最低,只有0.2dB/km。高分子光導纖維的光損耗較高,1982年,日本電信電報公司利用氘化甲基丙烯酸甲酯聚合抽絲作芯材,光損耗率降低到20dB/km。但高分子光導纖維的特點是能制大尺寸,大數值孔徑的光導纖維,光源耦合效率高,撓曲性好,微彎曲不影響導光能力,配列、粘接容易,便於使用,成本低廉。但光損耗大,只能短距離應用。光損耗在10~100dB/km的光導纖維,可傳輸幾百米。
光纖主要分以下兩大類:
1)傳輸點模數類
傳輸點模數類分單模光纖(Single Mode Fiber)和多模光纖(Multi Mode Fiber)。單模光纖的纖芯直徑很小, 在給定的工作波長上只能以單一模式傳輸,傳輸頻帶寬,傳輸容量大。多模光纖是在給定的工作波長上,能以多個模式同時傳輸的光纖。 與單模光纖相比,多模光纖的傳輸性能較差。
2)折射率分布類
折射率分布類光纖可分為跳變式光纖和漸變式光纖。跳變式光纖纖芯的折射率和保護層的折射率都是一個常數。 在纖芯和保護層的交界面,折射率呈階梯型變化。漸變式光纖纖芯的折射率隨著半徑的增加按一定規律減小, 在纖芯與保護層交界處減小為保護層的折射率。纖芯的折射率的變化近似於拋物線。
[編輯本段]光纖結構及種類
光及其特性:
1.光是一種電磁波
可見光部分波長范圍是:390~760nm(毫微米)。大於760nm部分是紅外光,小於390nm部分是紫外光。光纖中應用的是:850,1310,1550三種。
2.光的折射,反射和全反射。
因光在不同物質中的傳播速度是不同的,所以光從一種物質射向另一種物質時,在兩種物質的交界面處會產生折射和反射。而且,折射光的角度會隨入射光的角度變化而變化。當入射光的角度達到或超過某一角度時,折射光會消失,入射光全部被反射回來,這就是光的全反射。不同的物質對相同波長光的折射角度是不同的(即不同的物質有不同的光折射率),相同的物質對不同波長光的折射角度也是不同。光纖通訊就是基於以上原理而形成的。
1.光纖結構:
光纖裸纖一般分為三層:中心高折射率玻璃芯(芯徑一般為50或62.5μm),中 間為低折射率硅玻璃包層(直徑一般為125μm),最外是加強用的樹脂塗層。
2.數值孔徑:
入射到光纖端面的光並不能全部被光纖所傳輸,只是在某個角度范圍內的入射光才可以。這個角度就稱為光纖的數值孔徑。光纖的數值孔徑大些對於光纖的對接是有利的。不同廠家生產的光纖的數值孔徑不同(AT&T CORNING)。
3.光纖的種類:
A.按光在光纖中的傳輸模式可分為:單模光纖和多模光纖。
多模光纖:中心玻璃芯較粗(50或62.5μm),可傳多種模式的光。但其模間色散較大,這就限制了傳輸數字信號的頻率,而且隨距離的增加會更加嚴重。例如:600MB/KM的光纖在2KM時則只有300MB的帶寬了。因此,多模光纖傳輸的距離就比較近,一般只有幾公里。單模光纖:中心玻璃芯較細(芯徑一般為9或10μm),只能傳一種模式的光。因此,其模間色散很小,適用於遠程通訊,但其色度色散起主要作用,這樣單模光纖對光源的譜寬和穩定性有較高的要求,即譜寬要窄,穩定性要好。
單模光纖(Single-mode Fiber):一般光纖跳纖用黃色表示,接頭和保護套為藍色;傳輸距離較長。
多模光纖(Multi-mode Fiber):一般光纖跳纖用橙色表示,也有的用灰色表示,接頭和保護套用米色或者黑色;傳輸距離較短。
B.按最佳傳輸頻率窗口分:常規型單模光纖和色散位移型單模光纖。
常規型:光纖生產廠家將光纖傳輸頻率最佳化在單一波長的光上,如1300nm。
色散位移型:光纖生產長家將光纖傳輸頻率最佳化在兩個波長的光上,如:1300nm和1550nm。
C.按折射率分布情況分:突變型和漸變型光纖。
突變型:光纖中心芯到玻璃包層的折射率是突變的。其成本低,模間色散高。適用於短途低速通訊,如:工控。但單模光纖由於模間色散很小,所以單模光纖都採用突變型。
漸變型光纖:光纖中心芯到玻璃包層的折射率是逐漸變小,可使高模光按正弦形式傳播,這能減少模間色散,提高光纖帶寬,增加傳輸距離,但成本較高,現在的多模光纖多為漸變型光纖。
4.常用光纖規格:
單模:8/125μm,9/125μm,10/125μm
多模:50/125μm,歐洲標准
62.5/125μm,美國標准
工業,醫療和低速網路:100/140μm,200/230μm
塑料:98/1000μm,用於汽車控制
[編輯本段]光纖的衰減
造成光纖衰減的主要因素有:本徵,彎曲,擠壓,雜質,不均勻和對接等。
本徵:是光纖的固有損耗,包括:瑞利散射,固有吸收等。
彎曲:光纖彎曲時部分光纖內的光會因散射而損失掉,造成的損耗。
擠壓:光纖受到擠壓時產生微小的彎曲而造成的損耗。
雜質:光纖內雜質吸收和散射在光纖中傳播的光,造成的損失。
不均勻:光纖材料的折射率不均勻造成的損耗。
對接:光纖對接時產生的損耗,如:不同軸(單模光纖同軸度要求小於0.8μm),端面與軸心不垂直,端面不平,對接心徑不匹配和熔接質量差等。
[編輯本段]光纖傳輸優點
直到1960年,美國科學家Maiman發明了世界上第一台激光器後,為光通訊提供了良好的光源。隨後二十多年,人們對光傳輸介質進行了攻關,終於製成了低損耗光纖,從而奠定了光通訊的基石。從此,光通訊進入了飛速發展的階段。
光纖傳輸有許多突出的優點:
1。頻帶寬
頻帶的寬窄代表傳輸容量的大小。載波的頻率越高,可以傳輸信號的頻帶寬度就越大。在VHF頻段,載波頻率為48.5MHz~300Mhz。帶寬約250MHz,只能傳輸27套電視和幾十套調頻廣播。可見光的頻率達100000GHz,比VHF頻段高出一百多萬倍。盡管由於光纖對不同頻率的光有不同的損耗,使頻帶寬度受到影響,但在最低損耗區的頻帶寬度也可達30000GHz。目前單個光源的帶寬只佔了其中很小的一部分(多模光纖的頻帶約幾百兆赫,好的單模光纖可達10GHz以上),採用先進的相干光通信可以在30000GHz范圍內安排2000個光載波,進行波分復用,可以容納上百萬個頻道。
2.損耗低
在同軸電纜組成的系統中,最好的電纜在傳輸800MHz信號時,每公里的損耗都在40dB以上。相比之下,光導纖維的損耗則要小得多,傳輸1、31um的光,每公里損耗在0.35dB以下若傳輸1.55um的光,每公里損耗更小,可達0.2dB以下。這就比同軸電纜的功率損耗要小一億倍,使其能傳輸的距離要遠得多。此外,光纖傳輸損耗還有兩個特點,一是在全部有線電視頻道內具有相同的損耗,不需要像電纜干線那樣必須引人均衡器進行均衡;二是其損耗幾乎不隨溫度而變,不用擔心因環境溫度變化而造成干線電平的波動。
3.重量輕
因為光纖非常細,單模光纖芯線直徑一般為4um~10um,外徑也只有125um,加上防水層、加強筋、護套等,用4~48根光纖組成的光纜直徑還不到13mm,比標准同軸電纜的直徑47mm要小得多,加上光纖是玻璃纖維,比重小,使它具有直徑小、重量輕的特點,安裝十分方便。
4.抗干擾能力強
因為光纖的基本成分是石英,只傳光,不導電,不受電磁場的作用,在其中傳輸的光信號不受電磁場的影響,故光纖傳輸對電磁干擾、工業干擾有很強的抵禦能力。也正因為如此,在光纖中傳輸的信號不易被竊聽,因而利於保密。
5.保真度高
因為光纖傳輸一般不需要中繼放大,不會因為放大引人新的非線性失真。只要激光器的線性好,就可高保真地傳輸電視信號。實際測試表明,好的調幅光纖系統的載波組合三次差拍比C/CTB在70dB以上,交調指標cM也在60dB以上,遠高於一般電纜干線系統的非線性失真指標。
6.工作性能可靠
我們知道,一個系統的可靠性與組成該系統的設備數量有關。設備越多,發生故障的機會越大。因為光纖系統包含的設備數量少(不像電纜系統那樣需要幾十個放大器),可靠性自然也就高,加上光纖設備的壽命都很長,無故障工作時間達50萬~75萬小時,其中壽命最短的是光發射機中的激光器,最低壽命也在10萬小時以上。故一個設計良好、正確安裝調試的光纖系統的工作性能是非常可靠的。
7.成本不斷下降
目前,有人提出了新摩爾定律,也叫做光學定律(Optical Law)。該定律指出,光纖傳輸信息的帶寬,每6個月增加1倍,而價格降低1倍。光通信技術的發展,為Internet寬頻技術的發展奠定了非常好的基礎。這就為大型有線電視系統採用光纖傳輸方式掃清了最後一個障礙。由於製作光纖的材料(石英)來源十分豐富,隨著技術的進步,成本還會進一步降低;而電纜所需的銅原料有限,價格會越來越高。顯然,今後光纖傳輸將占絕對優勢,成為建立全省、以至全國有線電視網的最主要傳輸手段。
❸ 動態氣體校準儀有推薦的廠家嗎
昂為電子致力於生產高質量的氣體分析校準儀產品,這邊的分析儀價格方面不算貴,用著也挺好用的,他們的氣體分析儀攜帶方便,可以快速精確的得出監測結果,到這邊購買氣體分析儀性價比確實挺高的,很多客戶反饋對他們的評價也是一個大大的好字呢。
❹ 三氯氧磷的國家職業衛生檢測標准
三氯氧磷Phosphorus oxychloride10025-87-3- PC-twa 是0.3. PC-stel是0.6
❺ 請問太陽能電池(矽片)的生產工藝原理是怎樣的
太陽能電池片生產製造工藝
太陽能電池片的生產工藝流程分為矽片檢測——表面制絨——擴散制結——去磷硅玻璃——等離子刻蝕——鍍減反射膜——絲網印刷——快速燒結等。具體介紹如下:
一、矽片檢測
矽片是太陽能電池片的載體,矽片質量的好壞直接決定了太陽能電池片轉換效率的高低,因此需要對來料矽片進行檢測。該工序主要用來對矽片的一些技術參數進行在線測量,這些參數主要包括矽片表面不平整度、少子壽命、電阻率、P/N型和微裂紋等。該組設備分自動上下料、矽片傳輸、系統整合部分和四個檢測模塊。其中,光伏矽片檢測儀對矽片表面不平整度進行檢測,同時檢測矽片的尺寸和對角線等外觀參數;微裂紋檢測模塊用來檢測矽片的內部微裂紋;另外還有兩個檢測模組,其中一個在線測試模組主要測試矽片體電阻率和矽片類型,另一個模塊用於檢測矽片的少子壽命。在進行少子壽命和電阻率檢測之前,需要先對矽片的對角線、微裂紋進行檢測,並自動剔除破損矽片。矽片檢測設備能夠自動裝片和卸片,並且能夠將不合格品放到固定位置,從而提高檢測精度和效率。
二、表面制絨
單晶硅絨面的制備是利用硅的各向異性腐蝕,在每平方厘米硅表面形成幾百萬個四面方錐體也即金字塔結構。由於入射光在表面的多次反射和折射,增加了光的吸收,提高了電池的短路電流和轉換效率。硅的各向異性腐蝕液通常用熱的鹼性溶液,可用的鹼有氫氧化鈉,氫氧化鉀、氫氧化鋰和乙二胺等。大多使用廉價的濃度約為1%的氫氧化鈉稀溶液來制備絨面硅,腐蝕溫度為70-85℃。為了獲得均勻的絨面,還應在溶液中酌量添加醇類如乙醇和異丙醇等作為絡合劑,以加快硅的腐蝕。制備絨面前,矽片須先進行初步表面腐蝕,用鹼性或酸性腐蝕液蝕去約20~25μm,在腐蝕絨面後,進行一般的化學清洗。經過表面准備的矽片都不宜在水中久存,以防沾污,應盡快擴散制結。
三、擴散制結
太陽能電池需要一個大面積的PN結以實現光能到電能的轉換,而擴散爐即為製造太陽能電池PN結的專用設備。管式擴散爐主要由石英舟的上下載部分、廢氣室、爐體部分和氣櫃部分等四大部分組成。擴散一般用三氯氧磷液態源作為擴散源。把P型矽片放在管式擴散爐的石英容器內,在850---900攝氏度高溫下使用氮氣將三氯氧磷帶入石英容器,通過三氯氧磷和矽片進行反應,得到磷原子。經過一定時間,磷原子從四周進入矽片的表面層,並且通過硅原子之間的空隙向矽片內部滲透擴散,形成了N型半導體和P型半導體的交界面,也就是PN結。這種方法制出的PN結均勻性好,方塊電阻的不均勻性小於百分之十,少子壽命可大於10ms。製造PN結是太陽電池生產最基本也是最關鍵的工序。因為正是PN結的形成,才使電子和空穴在流動後不再回到原處,這樣就形成了電流,用導線將電流引出,就是直流電。
四、去磷硅玻璃
該工藝用於太陽能電池片生產製造過程中,通過化學腐蝕法也即把矽片放在氫氟酸溶液中浸泡,使其產生化學反應生成可溶性的絡和物六氟硅酸,以去除擴散制結後在矽片表面形成的一層磷硅玻璃。在擴散過程中,POCL3與O2反應生成P2O5淀積在矽片表面。P2O5與Si反應又生成SiO2和磷原子,這樣就在矽片表面形成一層含有磷元素的SiO2,稱之為磷硅玻璃。去磷硅玻璃的設備一般由本體、清洗槽、伺服驅動系統、機械臂、電氣控制系統和自動配酸系統等部分組成,主要動力源有氫氟酸、氮氣、壓縮空氣、純水,熱排風和廢水。氫氟酸能夠溶解二氧化硅是因為氫氟酸與二氧化硅反應生成易揮發的四氟化硅氣體。若氫氟酸過量,反應生成的四氟化硅會進一步與氫氟酸反應生成可溶性的絡和物六氟硅酸。
五、等離子刻蝕
由於在擴散過程中,即使採用背靠背擴散,矽片的所有表麵包括邊緣都將不可避免地擴散上磷。PN結的正面所收集到的光生電子會沿著邊緣擴散有磷的區域流到PN結的背面,而造成短路。因此,必須對太陽能電池周邊的摻雜硅進行刻蝕,以去除電池邊緣的PN結。通常採用等離子刻蝕技術完成這一工藝。等離子刻蝕是在低壓狀態下,反應氣體CF4的母體分子在射頻功率的激發下,產生電離並形成等離子體。等離子體是由帶電的電子和離子組成,反應腔體中的氣體在電子的撞擊下,除了轉變成離子外,還能吸收能量並形成大量的活性基團。活性反應基團由於擴散或者在電場作用下到達SiO2表面,在那裡與被刻蝕材料表面發生化學反應,並形成揮發性的反應生成物脫離被刻蝕物質表面,被真空系統抽出腔體。
六、鍍減反射膜
拋光硅表面的反射率為35%,為了減少表面反射,提高電池的轉換效率,需要沉積一層氮化硅減反射膜。現在工業生產中常採用PECVD設備制備減反射膜。PECVD即等離子增強型化學氣相沉積。它的技術原理是利用低溫等離子體作能量源,樣品置於低氣壓下輝光放電的陰極上,利用輝光放電使樣品升溫到預定的溫度,然後通入適量的反應氣體SiH4和NH3,氣體經一系列化學反應和等離子體反應,在樣品表面形成固態薄膜即氮化硅薄膜。一般情況下,使用這種等離子增強型化學氣相沉積的方法沉積的薄膜厚度在70nm左右。這樣厚度的薄膜具有光學的功能性。利用薄膜干涉原理,可以使光的反射大為減少,電池的短路電流和輸出就有很大增加,效率也有相當的提高。
七、絲網印刷
太陽電池經過制絨、擴散及PECVD等工序後,已經製成PN結,可以在光照下產生電流,為了將產生的電流導出,需要在電池表面上製作正、負兩個電極。製造電極的方法很多,而絲網印刷是目前製作太陽電池電極最普遍的一種生產工藝。絲網印刷是採用壓印的方式將預定的圖形印刷在基板上,該設備由電池背面銀鋁漿印刷、電池背面鋁漿印刷和電池正面銀漿印刷三部分組成。其工作原理為:利用絲網圖形部分網孔透過漿料,用刮刀在絲網的漿料部位施加一定壓力,同時朝絲網另一端移動。油墨在移動中被刮刀從圖形部分的網孔中擠壓到基片上。由於漿料的粘性作用使印跡固著在一定范圍內,印刷中刮板始終與絲網印版和基片呈線性接觸,接觸線隨刮刀移動而移動,從而完成印刷行程。
八、快速燒結
經過絲網印刷後的矽片,不能直接使用,需經燒結爐快速燒結,將有機樹脂粘合劑燃燒掉,剩下幾乎純粹的、由於玻璃質作用而密合在矽片上的銀電極。當銀電極和晶體硅在溫度達到共晶溫度時,晶體硅原子以一定的比例融入到熔融的銀電極材料中去,從而形成上下電極的歐姆接觸,提高電池片的開路電壓和填充因子兩個關鍵參數,使其具有電阻特性,以提高電池片的轉換效率。
燒結爐分為預燒結、燒結、降溫冷卻三個階段。預燒結階段目的是使漿料中的高分子粘合劑分解、燃燒掉,此階段溫度慢慢上升;燒結階段中燒結體內完成各種物理化學反應,形成電阻膜結構,使其真正具有電阻特性,該階段溫度達到峰值;降溫冷卻階段,玻璃冷卻硬化並凝固,使電阻膜結構固定地粘附於基片上。
九、外圍設備
在電池片生產過程中,還需要供電、動力、給水、排水、暖通、真空、特汽等外圍設施。消防和環保設備對於保證安全和持續發展也顯得尤為重要。一條年產50MW能力的太陽能電池片生產線,僅工藝和動力設備用電功率就在1800KW左右。工藝純水的用量在每小時15噸左右,水質要求達到中國電子級水GB/T11446.1-1997中EW-1級技術標准。工藝冷卻水用量也在每小時15噸左右,水質中微粒粒徑不宜大於10微米,供水溫度宜在15-20℃。真空排氣量在300M3/H左右。同時,還需要大約氮氣儲罐20立方米,氧氣儲罐10立方米。考慮到特殊氣體如硅烷的安全因素,還需要單獨設置一個特氣間,以絕對保證生產安全。另外,硅烷燃燒塔、污水處理站等也是電池片生產的必備設施。
❻ 如何鑒別 無水碳酸鈉、無水哌嗪、甲苯、三氯氧磷、氫氧化鈉、硫酸、丙酮、異丙醇、二氯甲烷、乙酸乙酯
無水碳酸鈉、無水哌嗪、氫氧化鈉是固體,把它們溶於水測其pH值,pH最大的是氫氧化鈉,其次是碳酸鈉,最小的是哌嗪;三氯氧磷有刺激性臭味,剩下的只有硫酸與水互溶;然後剩下甲苯、丙酮、異丙醇、二氯甲烷和乙酸乙酯,可以用氣相色譜進行檢測,簡單的化學方法是無法區別一些性狀相似的有機物的
❼ 吸入三氯氧磷後老是咳嗽怎麼辦
皮膚接觸:盡快用軟紙或棉花等擦去毒物,繼之用3%碳酸氫鈉液浸泡。然後用水徹底沖洗。就醫。
眼睛接觸:立即提起眼瞼,用流動清水或生理鹽水沖洗至少15分鍾。就醫。
吸入:迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。呼吸困難時給輸氧。呼吸停止時,立即進行人工呼吸。就醫。
食入:患者清醒時立即漱口,給飲牛奶或蛋清。立即就醫。
❽ 2-噻吩甲醛 合成中的細節(噻吩,二甲基甲醯胺,三氯氧磷)
合成過程: 將20 ml N,N-二甲基甲醯胺(0.258 mol)和16 ml噻吩(0.221 mol)同時加入到125 ml三口瓶中混合攪拌,此時反應液為無色,冰鹽浴冷卻下,緩慢加入24ml 三氯氧磷(0.261 mol),並不停攪拌,反應液的溫度控制在15~20℃,滴加完畢後,於20℃下攪拌1h,再升溫至80~95℃攪拌迴流4h,此時溶液變至黑色,停止加熱後冷至室溫,在攪拌及冰鹽浴下加入30 ml冰水劇烈放熱,冷卻後用40%的氫氧化鈉調節PH值為5~6,再用4×30 ml苯萃取,苯層由紅棕色變為無色時合並有機層,用50 ml的飽和碳酸鈉洗滌,再用50 ml水洗,後加無水硫酸鈉乾燥,濾去硫酸鈉,常壓蒸去苯層,再減壓蒸得淺黃色油狀物噻吩甲醛22.25g,產率89.90%,測定其紅外譜圖與標准圖基本一致。用氣相色譜法檢驗其純度達到99.90%。
摘自《精細化工原料及中間體》
❾ 三氯氧磷的注意事項 三氯氧磷的注意事項
安全第一 別碰 最好 !1:三氯氧磷備料,不少工廠是用水噴射真空將三氯氧磷抽至儲槽的,因此要注意水噴射真空的開停順序,防止發生事故,特別真空緩沖罐要經常檢查,防止水倒吸進儲槽而發生事故。2:三氯氧磷發生氯化氫,要注意防止三氯氧磷滴加過頭,如果滴加過頭,一定要緩慢滴加水分解三氯氧磷後再排磷酸。3:含有三氯氧磷的物料水解一般建議將物料緩慢放入加有冰水的水解釜,並不斷攪拌,盡可能不要將水加入到物料里,那將是非常危險的操作。4:凡使用三氯氧磷的系統,應盡可能的檢測所有物料的水份,防止水分超標發生爆炸事故。5:使用三氯氧磷的反應釜也要經常檢查釜壁是否有損壞,防止水漏入發生事故。6:三氯氧磷往反應釜中滴加時,要注意觀察是否有異常情況發生,如有立即停止投料,檢查原因後再投料反應。處理:吸入後急救和治療原則與氯氣、氯化氫等刺激性氣體相同。本品沾染皮膚時,要先用紙、棉花等將液體吸去,然後再用清水沖洗至少15分鍾;如先用少量水沖洗,可在皮膚上形成磷酸而引起更嚴重的灼傷。按酸灼傷處理。
❿ 2-噻吩甲醛 合成中的細節 (噻吩,二甲基甲醯胺,三氯氧磷)
合成過程:
將20 ml N,N-二甲基甲醯胺(0.258 mol)和16 ml噻吩(0.221 mol)同時加入到125 ml三口瓶中混合攪拌,此時反應液為無色,冰鹽浴冷卻下,緩慢加入24ml 三氯氧磷(0.261 mol),並不停攪拌,反應液的溫度控制在15~20℃,滴加完畢後,於20℃下攪拌1h,再升溫至80~95℃攪拌迴流4h,此時溶液變至黑色,停止加熱後冷至室溫,在攪拌及冰鹽浴下加入30 ml冰水劇烈放熱,冷卻後用40%的氫氧化鈉調節PH值為5~6,再用4×30 ml苯萃取,苯層由紅棕色變為無色時合並有機層,用50 ml的飽和碳酸鈉洗滌,再用50 ml水洗,後加無水硫酸鈉乾燥,濾去硫酸鈉,常壓蒸去苯層,再減壓蒸得淺黃色油狀物噻吩甲醛22.25g,產率89.90%,測定其紅外譜圖與標准圖基本一致。用氣相色譜法檢驗其純度達到99.90%。
噻吩甲醛的生產現狀:
目前,噻吩甲醛的生產企業主要有浙江臨海燎原葯業有限公司(150t/a)、浙江省黃岩人民化學廠、浙江普洛醫葯科技有限公司、台州宇洋化工有限公司、山東淄博森寶化工有限公司、山東玉成生化農葯有限公司、山東新發葯業有限責任公司、河北智通化工有限責任公司、溫州建成化工有限公司。這些企業噻吩甲醛的生產能力均較小,難以與國外的大公司相抗衡,且一般作為中間產品用於下游產品的生產。另外,噻吩甲醛的市場主要在國外,國內應用目前還處於一個起步階段,這也制約了國內噻吩甲醛的產能擴大與技術革新。
噻吩甲醛執行的是企業標准,其技術指標如下:
外觀 淡黃色或微紅色透明油狀液體
含量(GC) %,≥ 99
水分 %,≤ 0.5
目前,國內噻吩甲醛只有幾百噸的生產能力,生產主要集中在浙江和山東兩地,生產規模小,產量低,難以形成經濟規模。另外,其市場主要在國外,國內應用目前還處於一個起步階段,這也制約了噻吩甲醛生產企業的產能擴大與技術革新。因此,作為噻吩甲醛的生產企業,應提升技術含量,提高產品檔次,降低生產成本,努力尋求外貿出口,同時,要加快噻吩甲醛下游產品的開發,開拓新的應用市場。
摘自《精細化工原料及中間體》