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硅基薄膜太阳能电池制备技术
本项目采用隧道结技术实现叠层太阳能电池的制备，扩展电池的光谱收集范围，提高电池的转换效率。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、成果简介
太阳能是大自然赐予人类最清洁，最丰富的能源资源，目前商用的太阳能电池以晶体硅电池为主，由于晶体硅消耗硅料较多，近年来人们一直致力于开发硅薄膜电池。非晶硅薄膜电池已经实现了商业化生产并有了一定的市场份额，但它仍存在不足之处，包括光致衰减效应和转换效率不高(约6％)等。本项目在国家863计划课题(2006AA03Z219)支持下，开展了以多晶硅薄膜、微晶硅薄膜和纳米晶薄膜的制备和相关材料的单结与叠层硅基太阳能电池关键技术研究，已经申请发明专利5项，发表科研论文20余篇。
三、创新点以及主要技术指标
1.利用LPCVD方法和自扩散技术生长多晶硅p-n结，结合层转移技术制备多晶硅薄膜太阳能电池；
2．采用金属诱导晶化和快速热处理技术实现优质多晶硅薄膜的制备并在低温下制备太阳能电池；
3.在PECVD和HWCVD生长硅薄膜时，通过生长温度，气体流量，氢气稀释比，腔室气压等参数实现微晶硅或者纳米晶薄膜的生长；
4.采用双层膜技术减小表面处入射光的反射并实现表面钝化，提高入射光的收集率和少数载流子寿命；
5.采用高低结结构增加光生载流子的收集效率；
6.采用隧道结技术实现叠层太阳能电池的制备，扩展电池的光谱收集范围，提高电池的转换效率。
四、知识产权及获奖
国家863项目(2006AA03Z219)
南京航空航天大学
2022-08-12
适用于绿色建筑的智能控温薄膜
通过对建筑物窗体的研究，自主研发出一种能够智能控制调节温度的VO2智能控温薄膜及其镀膜玻璃，是一种可以响应温度改变自身结构和光学性能的材料，可以使得窗体对太阳光辐射的反射率和透射率随外界温度的改变而发生变化，在可见光保持一定透过率（>50%）的前提下，使得夏天进入房间的太阳辐射少，冬天进入房间的太阳辐射多，从而保证房间舒适度的同时降低室内制冷采暖能耗。
一、项目进展
创意计划阶段
二、负责人及成员
姓名
学院/所学专业
入学/毕业时间
宋炳坷
材料/微电子学与固体电子学
2016/2019
赵起
材料/微电子学与固体电子学
2016、2018
刘帅
管理/企业管理
2016/2019
徐志龙
材料/材料学
2017/2020
王子璇
材料/集成电路工程
2017/2020
肖智戈
管理/管理科学与工程
2017/2020
范炜
材料/材料学
2017/2020
三、指导教师
姓名
学院/所学专业
职务/职称
研究方向
高彦峰
材料/材料学
研究员
材料学
四、项目简介
通过对建筑物窗体的研究，自主研发出一种能够智能控制调节温度的VO2智能控温薄膜及其镀膜玻璃，是一种可以响应温度改变自身结构和光学性能的材料，可以使得窗体对太阳光辐射的反射率和透射率随外界温度的改变而发生变化，在可见光保持一定透过率（>50%）的前提下，使得夏天进入房间的太阳辐射少，冬天进入房间的太阳辐射多，从而保证房间舒适度的同时降低室内制冷采暖能耗。该产品设计着眼于当前最先进的技术，立足于建筑节能材料研究前沿，以本团队关键技术作为支撑，目前团队制备的VO2基智能窗相关技术指标均处于世界领先地位。由于产品绿色友好，环保节能，适用于温带和热带绝大部分地区的建筑建造以及城市基础建筑节能改造，因此具有可观的应用前景和积极的社会意义。
上海大学
2022-08-12
提高 700MPa 强度级高合金化 7000 系铝合金抗腐蚀性能的方法
项目简介 一种提高 700MPa 强度级高合金化 7000 系铝合金抗腐蚀性能的方法，其特征是它由 预回复（ 250 ℃×24 h+300 ℃×6 h+350 ℃×6 h+400 ℃×6 h ）、 固 溶 （450℃×2h+460℃×2h+470℃×2h 保温后室温水淬）、预变形（2%的塑性变形）和时效 （121℃×24h）组成。 产品性能、指标 本发明能在不降低合金强度的情况下，显著提高合金的抗晶间腐蚀和抗剥落腐蚀性158 能。 合作方式
江苏大学
2021-04-14
铝合金半固态成形技术及设备
在国家“863”计划的支持下，合作研制开发的铝合金半固态成形技术及设备已经成熟，研制的电磁搅拌制备铝合金半固态坯料连铸设备可以制造直径为50~100mm的铝合金非枝晶半固态连铸棒料，研制的感应加热技术可以将铝合金非枝晶坯料快速加热到固液两相区，半固态坯料温度差可控制在1~2℃之内，研制的铝合金半固态成形技术可成形各种铝合金零件毛坯。目前，该项目已经通过国家“863”计划组织的专家委员会的验收。 目前制备铝合金半固态连铸坯料的最佳工艺是电磁搅拌方法，该工艺制备的半固态连铸坯料纯净, 不易卷入气体, 控制方便, 产量大。铝合金半固态连铸坯料的最佳重熔加热工艺是电磁感应加热，该工艺加热速度快、效率高，组织均匀，坯料不易变形。非枝晶铝合金在半固态成形中不会喷溅，凝固收缩小，毛坯致密，能够热处理强化；毛坯不存在宏观偏析, 性能更均匀；可以实现近终成形，大为减少机加工量，降低生产成本；易于实现机械化或自动化操作，生产效率高；减轻了模具的热冲击, 提高了模具的寿命。 目前，铝合金半固态成形应用主要集中在汽车零件和耐压阀体零件毛坯，如汽车制动总泵壳、油道、轮毂等，也可以应用于其他要求较高的零件毛坯，如航空、摩托车用铝合金零件等。
北京科技大学
2021-04-11
铸造合金热物性参数综合评价系统
该成果主要用于测量液态金属的热物性参数，包括粘度、表面张力、密度、电导率四个热物性参数的测量。
哈尔滨理工大学
2021-05-04
超轻镁锂合金及其复合材料
镁锂合金及其复合材料具有高的比强度和比刚度、优良的减震性能和电磁屏蔽性能，在航空、航天、武器、单兵装备、3C产品等领域有着广阔的应用前景。 本项目研制了镁锂基合金及其复合材料的设计技术、熔炼技术、成型工艺和表面处理技术，设计开发了具有超轻（密度约为1.5g/cm3）、高强（抗拉强度200-300MPa）、高模量（70-100GPa）、高稳定性的稀土金属间化合物增强Mg-Li基复合材料，建立了镁锂合金及其复合材料全链条中试制备平台，部分产品样品已经在航空航天、单兵装备等领域获得试用。 现已建成材料试制平台包括超细粉体制备中试线→100kg级镁锂合金真空熔炼系统→638T挤压中试线→微弧氧化+电泳中试线→机械加工→产品检测等一套轻合金及其复合材料产品试制所需的专用装备，在镁锂基复合材料制备方面形成了专门的制造技术、检测技术和工艺规范，可以满足小批量镁锂合金及其复合材料制备方面的需求。 镁锂合金及其复合材料是世界上最轻的金属结构材料，具有良好的导热、导电、延展性，在航空航天、国防军工等领域有着广泛的应用。随着当今世界对结构材料轻量化、减重节能、环保以及可持续发展的要求日益提高，镁锂合金在需要轻量化结构材料的交通、电子、医疗产品等领域也展现出广阔的应用前景。
北京航空航天大学
2021-04-10
深度多级还原冶炼钛基合金项目
项目涉及的产品是钛基合金，具体包括钛铁合金、钛铝合金以及钛铝钒合金等，其广泛用于冶金、国防、军工、航空、航天以及生物医学等领域。目前，现有的钛及钛合金等钛材的利用流程仍全是高钛渣/金红石-高温氯化-真空还原-精制-海绵钛-破碎-真空熔炼-钛材这一高能耗、高污染的高成本生产工艺。东北大学在国家973、国家自然科学基金以及企业重大科技攻关等项目的联合资助下，针对现有金属热还原法直接制备钛基合金存在的钛氧化物还原不彻底等技术难题，发明了基于喷吹金属蒸气深度多级还原直接冶炼钛基合金的新技术，并突破了其喷吹金属蒸气深度还原装备的技术难题，建成了吨级规模的基于喷吹深度多级还原装备。成功制备出氧含量低于0.6%的低氧高钛铁；氧含量低于0.1%，氮含量低于200ppm的钛铝合金及钛铝钒合金，目前已完成20kg规模的放大试验，建成了吨级规模的基于喷吹深度多级还原核心装备，进入产业化和推广应用阶段。核心成果已获得国家发明专利６项，整体技术及装备水平世界领先。 项目研究形成了从方法-产品-装备的原始创新，突破直接热还原法制备钛基合金的技术难题，实现了钛合金的短流程清洁制备，为国家安全建设和社会经济建设提供了战略物质保障社会经济效益显著。未来5年，我国特种钢精炼用高钛铁合金用量可达30万吨，若投资建立一条深度多级还原直接冶炼低氧高钛铁的生产线，可实现年产量5000吨的规模，其总产值可达2.5亿元以上，年均创造效益约5000万元。建设一条1000吨规模的钛铝基钛合金生产，其总产值可达2亿元以上，年均创造效益约5000~8000万元。因此项目建设将极大地拉动地方经济。
东北大学
2021-04-11
离心铸造生产镁合金大型环件
镁合金是目前最轻的金属结构材料，它具有低密度、高比强度、良好的 导电、导热和铸造性能等优点，因此在汽车、仪表以及航空航天等领域有着较 为广阔的应用前景，被称为21世纪的绿色环保结构材料。然而，镁及大部分镁 合金都属于密排六方结构金属，常温下塑性变形能力较差。因此，近几十年，板、 带、棒等变形镁合金产品主要是由普通半连续铸造镁合金方坯或板坯经热加工变 形得到。因此，采用塑性变形方法生产大型镁合金环件在技术上受到一定的制约。 离心铸造是将液态金属浇入旋转的铸型里，在离心力作用下充型并凝固 成铸件的铸造方法。离心铸造已经在无缝钢管、铝合金轮毅的生产中有较为成 功的应用。本成果提供一种新型的离心铸造生产镁合金大型环件的方法，可制 备直径范围为1-5米、组织致密、性能优良的大型镁合金环件，解决了现有镁 合金大型环件制备工艺的不足，制备出组织致密、抗拉强度好的镁合金大型环件, 对镁合金的应用和镁合金离心铸造工艺的发展具有重要意义，具有良好的开发前 景并具备较好的预期产业化效益。 本发明可根据目标产品，选用合适型号的离心机、熔炼炉、设计制备相应 模具以开展相应生产，无需高额投资。
重庆大学
2021-04-11
超轻镁锂合金及其复合材料
镁锂合金及其复合材料具有高的比强度和比刚度、优良的减震性能和电磁屏蔽性能，在航空、航天、武器、单兵装备、3C产品等领域有着广阔的应用前景。
本项目研制了镁锂基合金及其复合材料的设计技术、熔炼技术、成型工艺和表面处理技术，设计开发了具有超轻（密度约为1.5g/cm3）、高强（抗拉强度200-300MPa）、高模量（70-100GPa）、高稳定性的稀土金属间化合物增强Mg-Li基复合材料，建立了镁锂合金及其复合材料全链条中试制备平台，部分产品样品已经在航空航天、单兵装备等领域获得试用。
北京航空航天大学
2021-05-09
化学镀镍铬磷稀土合金技术
北京科技大学腐蚀与防护中心电化学工程与材料研究室经过多年潜心研究，开发出了新型的化学镀镍铬磷稀土非晶态合金技术，并获得了国家发明专利。此研究开发成果为国内外领先水平。 化学镀合金技术是一种表面强化、表面保护技术。化学镀不用电能，只需将被镀物放入化学镀溶液中经自催化反应即可在被镀物表面形成非晶态的合金镀层，而且镀层厚度分布比电镀更均匀。化学镀获得的是非晶态的合金镀层，比一般的结晶组织的电镀层具有更优异的耐腐蚀性能和良好的耐磨蚀性能，也具有极好的装饰性能。 新型的化学镀镍铬磷稀土非晶态合金镀层与以往常规的化学镀镍磷非晶态合金镀层相比，由于加入了稀土、铬元素，具有更优异的耐腐蚀性能和更良好的耐磨蚀性能，特别是使镀层硬度能达到电镀硬铬镀层的硬度。 化学镀镍铬磷稀土非晶态合金的工艺易于操作，与化学镀镍磷合金工艺基本一致。 由于化学镀镍铬磷稀土非晶态合金镀层具有优异的耐腐蚀、耐磨蚀性能及较高的硬度，因此，其应用领域非常广泛，例如： 计算机硬盘；打印机的转动轴； 电子设备外壳的电磁屏蔽； 复印机内的各种零部件； 石油、石化及化工企业的换热器和反应器； 油田采油套管、井下工具； 食品机械； 各种机械零部件； 纺织机械； 印刷机械； 汽车工业中的零部件；
北京科技大学
2021-04-11