第451章 材料科学和精密制造 (第1/2页)

他在“材料科学”下面写了一行字：多晶硅提纯——》西门子法——》高纯化学品——》耐腐蚀设备，然后他在这行字后面打了一个问号。
　　
　　他放下铅笔，靠在椅背上，闭上眼睛。
　　
　　他在想，有没有可能绕过晶体硅，走别的路线？
　　
　　碲化镉薄膜电池对材料纯度的要求比晶体硅低一个数量级，可以通过气相沉积或电化学沉积在玻璃或不锈钢箔上制备。
　　
　　但碲和镉都是稀有元素，在这个年代，国内有没有成熟的提纯和回收工艺？铜铟镓硒薄膜电池的效率更高。
　　
　　但铟和镓同样是稀缺资源，而且多层薄膜的组分控制极其复杂，需要精密的溅射设备和工艺参数，这些设备，在这个年代，甚至连概念都还没有。
　　
　　他睁开眼睛，在“材料科学”下面又加了一行字：薄膜路线——》碲化镉或铜铟镓硒——》稀有元素供应——》沉积设备。
　　
　　然后他在这行字后面也打了一个问号。
　　
　　他翻过一页，开始在第二页上写第二块内容：精密制造。
　　
　　有了多晶硅锭，还需要把它切成薄如蝉翼的硅片。
　　
　　现代切片使用的是金刚石线锯，可以将硅片切割到一百八十微米甚至更薄，切割损耗小，表面损伤轻。
　　
　　而他所在的时代，最先进的切片设备是内圆切割机，刀片本身的厚度就超过三百微米，切割损耗极大，切出来的硅片厚薄不均，表面损伤严重。
　　
　　要切出符合现代效率要求的硅片，需要亚微米级的精密机械定位和张力控制，这在七十年代的中国，是完全不可能实现的。
　　
　　他在“精密制造”下面写了一行字：金刚石线锯——》亚微米级定位——》张力控制，然后他在这行字后面重重地画了一个圈。
　　
　　他又想到电池制备的后续工序。
　　
　　制绒需要在硅片表面制作微米级的金字塔结构，以减少反射；扩散需要在高温下形成PN结；电极制备需要在硅片正面和背面制作精细的银电极和铝背场。
　　
　　每一道工序都需要超净环境、高精度设备和专用材料。
　　
　　七十年代国内半导体行业的洁净室标准通常是万级，而光伏电池制备需要百级甚至十级洁净室，温湿度控制、尘埃粒子过滤、静电防护，每一项都是巨大的挑战。
　　
　　他在“精密制造”下面又加了一行字：超净环境——》百级洁净室——》温湿度控制——》静电防护。
　　
　　然后他在这行字后面也画了一个圈。
　　
　　他翻过一页，开始在第三页上写第三块内容：电力电子。
　　
　　光伏板发出的是直流电，而且电压随光照变化剧烈。
　　
　　要把它变成可以并网或驱动交流负载的交流电，需要逆变器。
　　
　　要最大限度地利用光伏板的发电能力，需要最大功率点跟踪控制器，要保证系统的安全和稳定，需要保护、监测和通信系统。
　　
　　而所有这些，都离不开一个核心器件，高速开关功率半导体器件。
　　
　　现代逆变器的核心是IGBT或MOSFET，这两种器件都可以在高频率下开关，从而实现高效的电能变换。
　　
　　而七十年代，电力电子领域的主流是晶闸管，也就是可控硅，晶闸管只能控制导通，不能控制关断，开关频率极低，根本无法用于高效逆变。
　　
　　

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