江西省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目申請書

相關(guān)項(xiàng)目類別一般相關(guān)項(xiàng)目√重點(diǎn)相關(guān)項(xiàng)目相關(guān)項(xiàng)目編號(hào)：GJJ江西省教育廳科學(xué)技術(shù)研究相關(guān)項(xiàng)目申請書相關(guān)項(xiàng)目名稱：晶體硅太陽電池漏電區(qū)域修復(fù)技術(shù)研究所屬學(xué)科：二次能源申請者：宋賢海申請單位：南昌航空大學(xué) 申請日期：2010.06.14江西省教育廳二○一○年制編號(hào)：時(shí)間：2021年x月x日書山有路勤為徑，學(xué)海無涯苦作舟頁碼：第頁一、簡表研究項(xiàng)目名稱晶體硅太陽電池漏電區(qū)域修復(fù)技術(shù)研究研究類別基礎(chǔ)研究B、應(yīng)用研究申請金額2.5萬元C、試驗(yàn)發(fā)展B起止年月2011年01月至2011年12月申請者姓名宋賢海性別男出生年月1964年08月學(xué)位碩士職稱高級工程師所在單位南昌航空大學(xué)辦公電話住宅電話手子信箱（Email）x.song01@163..項(xiàng)目組主要成員姓名從事專業(yè)所在單位課題分工簽字何喜生男1980.11講師太陽能南昌航空大學(xué)漏電區(qū)域檢測王應(yīng)民男1969.12副教授太陽能南昌航空大學(xué)去除漏電區(qū)域程澤秀女1986.02碩研太陽能南昌航空大學(xué)修補(bǔ)漏電區(qū)域––1––二、立項(xiàng)依據(jù)（包括相關(guān)項(xiàng)目的研究意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析和發(fā)展趨勢）相關(guān)項(xiàng)目的研究意義自從2009年12月世界氣候大會(huì)—哥本哈根會(huì)議召開以來，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，發(fā)展可再生能源愈發(fā)成為與會(huì)各國的共識(shí)。所謂低碳經(jīng)濟(jì)，是指在可持續(xù)發(fā)展理念指導(dǎo)下，通過技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、新能源開發(fā)等多種手段，盡可能地減少煤炭石油等高碳能源消耗，減少溫室氣體排放，達(dá)到經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)雙贏的一種經(jīng)濟(jì)發(fā)展形態(tài)。發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，一方面是積極承擔(dān)環(huán)境保護(hù)責(zé)任，完成國家節(jié)能降耗指標(biāo)的要求；另一方面是調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，提高能源利用效益，發(fā)展新興工業(yè)，建設(shè)生態(tài)文明。這是摒棄以往先污染后治理、先低端后高端、先粗放后集約的發(fā)展模式的現(xiàn)實(shí)途徑，是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源環(huán)境保護(hù)雙贏的必然選擇。為各國各級政府大力倡導(dǎo)和追求的目標(biāo)。作為可再生能源的重要組成部分，太陽能已經(jīng)在世界主要發(fā)達(dá)國家得到了充分的應(yīng)用，其所占各國能源供給比例日益增長?？梢灶A(yù)料的是目前乃至今后相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)，晶體硅太陽電池都將占據(jù)整個(gè)太陽電池市場主要份額。然而在太陽電池的制造過程中，由于原硅片質(zhì)量、生產(chǎn)工藝等因素，或由于太陽電池組件的運(yùn)輸、安裝及使用過程中產(chǎn)生的隱裂、光斑等原因，都將導(dǎo)致太陽電池局部出現(xiàn)缺陷而產(chǎn)生漏電現(xiàn)象，該現(xiàn)象將直接導(dǎo)致電池的電流分流、填充因子下降，進(jìn)而使得太陽電池的整體效率降低，更為嚴(yán)重的是當(dāng)太陽電池做成組件及電站后，將嚴(yán)重影響整個(gè)組件乃至整個(gè)電站的輸出效率，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)損失。所以，如何快速有效的對電池漏電區(qū)域進(jìn)行維護(hù)和修補(bǔ)，日益受到各國科研院所乃至相關(guān)企業(yè)的高度關(guān)注。在此背景下，我們提出晶體硅太陽電池漏電區(qū)域修補(bǔ)技術(shù)研究的立項(xiàng)具有很好的科學(xué)和現(xiàn)實(shí)意義，同時(shí)具有廣泛的市場前景，為江西省的光伏科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展做出應(yīng)有貢獻(xiàn)。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢由于太陽電池相比于常規(guī)化石能源仍屬于較為昂貴的替代產(chǎn)品，所以一旦出現(xiàn)太陽電池區(qū)域漏電，通常質(zhì)量差的電池會(huì)直接被遺棄，這將造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，美日歐等發(fā)達(dá)國家都在致力于漏電區(qū)域的檢測、隔離及修復(fù)技術(shù)的研究。目前國外的主要技術(shù)在于利用液晶熱敏成像技術(shù)等高分辨率技術(shù)來檢測太陽電池的漏電區(qū)域，然后利用Nd：YAG激光將嚴(yán)重漏電區(qū)域隔離，得到了良好的效果。此外，Solarcellrepower、REC等國際知名太陽能企業(yè)也在該領(lǐng)域進(jìn)行著深入的科學(xué)研究和必要的技術(shù)儲(chǔ)備。國內(nèi)相關(guān)研究起步較晚，從文獻(xiàn)報(bào)道看，僅中山大學(xué)太陽系統(tǒng)研究所在此方面進(jìn)行了有效的嘗試，他們利用紅外熱敏技術(shù)對漏電區(qū)域進(jìn)行檢測，通過激光工藝對該區(qū)域進(jìn)行直接切除，并應(yīng)用性能良好的電池補(bǔ)丁進(jìn)行修補(bǔ)，取得了比較良好的效果。南昌航空大學(xué)新成立光伏器件與技術(shù)研究所，承擔(dān)著省內(nèi)多項(xiàng)晶體硅太陽電池工藝重大科研課題，并且積極與中山大學(xué)太陽能系統(tǒng)研究所展開人才交流和技術(shù)合作，在此相關(guān)項(xiàng)目研究中已具備了良好的研究基礎(chǔ)。－2－三、研究合適的方案1.研究合適的內(nèi)容、研究目標(biāo)和擬解決的關(guān)鍵問題研究合適的內(nèi)容：太陽電池漏電區(qū)域修復(fù)技術(shù)主要包括漏電區(qū)域檢測、隔離、切割以及修復(fù)等技術(shù)，本相關(guān)項(xiàng)目的主要研究合適的內(nèi)容為：通過實(shí)驗(yàn)確定快捷、有效且經(jīng)濟(jì)的太陽電池漏電區(qū)域檢測技術(shù)；通過實(shí)驗(yàn)確定最佳激光工藝參數(shù)，對太陽電池漏電區(qū)域進(jìn)行隔離，同時(shí)對比隔離前后的電池性能；通過實(shí)驗(yàn)得出最佳激光工藝參數(shù)，對太陽電池進(jìn)行切割，同時(shí)對比切割前后的電池性能；通過性能良好的電池補(bǔ)丁對太陽電池進(jìn)行修補(bǔ)，并對比修補(bǔ)前后的電池性能。研究目標(biāo)：建立利用紅外熱敏成像系統(tǒng)，并以此系統(tǒng)結(jié)合鎖相技術(shù)對太陽電池漏電區(qū)域進(jìn)行檢測，通過對太陽電池漏電區(qū)域分別進(jìn)行隔離或切割、修補(bǔ)后的性能參數(shù)比較綜合得出一種既高效又經(jīng)濟(jì)的太陽電池漏電區(qū)域修復(fù)術(shù)。保證電池修復(fù)后，其綜合轉(zhuǎn)換效率為同等條件下完好電池的85%以上。擬解決的關(guān)鍵問題：本相關(guān)項(xiàng)目擬解決的關(guān)鍵問題是找到一種快捷、有效且經(jīng)濟(jì)的太陽電池漏電區(qū)域檢測替代技術(shù)，確立一種既高效又經(jīng)濟(jì)的太陽電池漏電區(qū)域修復(fù)技術(shù)。－3－2.擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)合適的方案及可行性分析研究方法：自行搭建紅外熱成像系統(tǒng)，結(jié)合鎖相技術(shù)，對電池進(jìn)行成像分析，根據(jù)漏電區(qū)域會(huì)發(fā)熱的原理，可以通過紅外成像的顏色梯度確定漏電區(qū)域，然后利用激光技術(shù)對漏電區(qū)域進(jìn)行隔離個(gè)切割，最后利用完好的電池補(bǔ)丁進(jìn)行修復(fù)。并且利用太陽電池模擬器對電池修補(bǔ)過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行I-V曲線測試，監(jiān)測各個(gè)環(huán)節(jié)的太陽電池性能參數(shù)變化。技術(shù)路線圖實(shí)驗(yàn)合適的方案首先，自行設(shè)計(jì)搭建紅熱外成像系統(tǒng)用來進(jìn)行太陽電池漏電區(qū)域檢測；其次，通過激光工藝，對太陽電池漏電區(qū)域進(jìn)行隔離，同時(shí)利用太陽模擬器測試隔離前后的太陽電池性能，確定最佳工藝參數(shù)；再次，通過激光工藝，對太陽電池進(jìn)行切割，同時(shí)利用太陽模擬器測試隔離前后的太陽電池性能，確定最佳工藝參數(shù)；最后，通過性能良好的電池補(bǔ)丁對太陽電池進(jìn)行修補(bǔ)，并對比修補(bǔ)前后的電池性能。可行性分析本相關(guān)項(xiàng)目依托南昌航空大學(xué)光伏器件于技術(shù)研究所的現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)施基礎(chǔ)以及中山大學(xué)太陽能系統(tǒng)研究所的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，同時(shí)以中山大學(xué)在讀博士何喜生老師為技術(shù)骨干，不存在難以克服的技術(shù)問題，風(fēng)險(xiǎn)極低。3.本相關(guān)項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)及特色本相關(guān)項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)及特色在于利用自行搭建紅外熱成像系統(tǒng)結(jié)合鎖相技術(shù)對太陽電池漏電區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測，同時(shí)除借鑒國外現(xiàn)有的對漏電區(qū)域進(jìn)行激光隔離或切割之外，更是提出利用完好的太陽電池補(bǔ)丁對切割部位進(jìn)行修復(fù)的嘗試。－4－4.年度研究相關(guān)計(jì)劃及預(yù)期進(jìn)展本相關(guān)項(xiàng)目分四個(gè)階段：2011.01—2010.03紅外熱成像系統(tǒng)的購置和組裝2011.04—2011.06優(yōu)化Nd：YAG激光隔離及切割工藝參數(shù)2011.07—2011.09優(yōu)化修補(bǔ)工藝參數(shù)2011.10—2011.12研究成果總結(jié)，撰寫結(jié)題報(bào)告5.預(yù)期研究成果、提供成果的形式及預(yù)期成果要達(dá)到的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)自行設(shè)計(jì)搭建一臺(tái)紅外熱成像系統(tǒng)，發(fā)表相關(guān)高水平論文1~2篇，保證電池修復(fù)后，其綜合轉(zhuǎn)換效率為同等條件下完好電池的85%以上，為就該技術(shù)進(jìn)一步和企業(yè)合作，應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐做必要的前期科研工作。－5－四、研究基礎(chǔ)1.與本相關(guān)項(xiàng)目有關(guān)的研究工作積累和已取得的研究工作成績相關(guān)項(xiàng)目主要成員簡歷和相關(guān)相關(guān)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)：宋賢海，相關(guān)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，高工，華南理工大學(xué)材料學(xué)碩士，主要從事光電材料及晶體硅太陽電池的研究，作為相關(guān)項(xiàng)目骨干成員（排名第四）正在參與江西省“六個(gè)一”工程重大專項(xiàng)《多晶硅太陽能電池酸腐蝕技術(shù)及計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)研究》（相關(guān)項(xiàng)目編號(hào)：2009AZD10103）。何喜生，講師，中山大學(xué)太陽能系統(tǒng)研究所碩士，在讀博士。主要從事光電材料及晶體硅太陽電池的研究。在讀期間先后參與了中山大學(xué)985工程相關(guān)項(xiàng)目“太陽能系統(tǒng)科技創(chuàng)新平臺(tái)”建設(shè)以及廣東省科技相關(guān)計(jì)劃資助相關(guān)項(xiàng)目（2007A010700002）。作為相關(guān)項(xiàng)目骨干成員（排名第三）正在參與江西省“六個(gè)一”工程重大專項(xiàng)《多晶硅太陽能電池酸腐蝕技術(shù)及計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)研究》（相關(guān)項(xiàng)目編號(hào)：2009AZD10103）。王應(yīng)民，相關(guān)項(xiàng)目指導(dǎo)，副教授，南開大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)博士后。主要從事光電子材料與太陽電池研究，作為第一負(fù)責(zé)人承擔(dān)了國家自然科學(xué)基金(60876005)、江西省“六個(gè)一”工程重大專項(xiàng)（相關(guān)項(xiàng)目編號(hào)：2009AZD10103）、江西省自然科學(xué)基金相關(guān)項(xiàng)目(2007GZC1497)、光電信息技術(shù)科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金(2007KFKT022)、江西省科技支撐相關(guān)項(xiàng)目、江西省教育廳科學(xué)技術(shù)研究相關(guān)項(xiàng)目(GJJ09184，DB200501107)以及江西省材料科學(xué)與工程中心開放基金(ZX200401007)。2．已具備的實(shí)驗(yàn)條件或資料準(zhǔn)備情況，尚缺少的實(shí)驗(yàn)條件或資料，擬解決的途徑本相關(guān)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人及主要研究人員隸屬于南昌航空大學(xué)光伏器件與技術(shù)研究所，研究所在江西省“六個(gè)一”工程重大專項(xiàng)資金以及學(xué)校大力配套資金的支持下，已經(jīng)建立萬級凈化實(shí)驗(yàn)室，采購了數(shù)百萬先進(jìn)的太陽電池實(shí)驗(yàn)和檢測設(shè)備，同時(shí)相關(guān)項(xiàng)目主要成員何喜生目前就讀于中山大學(xué)太陽能系統(tǒng)研究所，可以很好的共享該所的完善設(shè)施和技術(shù)。目前尚缺少的實(shí)驗(yàn)設(shè)備為熱紅外成像設(shè)備，擬采用申請所得資金自行設(shè)計(jì)組裝。此外，不存在任何其他不足的實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)技術(shù)。－6－五、經(jīng)費(fèi)預(yù)算預(yù)算總經(jīng)費(fèi)其中申請教育廳經(jīng)費(fèi)自籌經(jīng)費(fèi)2.5（萬元）2.5（萬元）0（萬元）注:自籌經(jīng)費(fèi)來源渠道應(yīng)附相應(yīng)的有效證明或材料，裝訂在申請書后面。支出科目金額（萬元）支出說明科研業(yè)務(wù)費(fèi)0.5差旅、測試費(fèi)用實(shí)驗(yàn)材料費(fèi)0.5購買太陽電池等實(shí)驗(yàn)耗材儀器設(shè)備費(fèi)1.2自行搭建紅外熱成像系統(tǒng)協(xié)作費(fèi)0.1外協(xié)測試費(fèi)管理管控費(fèi)0.2學(xué)校管理管控費(fèi)其它費(fèi)用0合計(jì)2.5注:預(yù)算支出科目按下列順序填寫:1.科研業(yè)務(wù)費(fèi)2.實(shí)驗(yàn)材料費(fèi)3.儀器設(shè)備費(fèi)4.實(shí)驗(yàn)室改裝費(fèi)5.協(xié)作費(fèi)6.管理管控費(fèi)7.其它經(jīng)費(fèi)。開支范圍詳見《江西省教育廳科學(xué)技術(shù)研究相關(guān)項(xiàng)目管理管控辦法》。－7－六、審查意見1.科技管理管控機(jī)構(gòu)審查意見（公