相關項目類別一般相關項目√重點相關項目相關項目編號：GJJ江西省教育廳科學技術研究相關項目申請書相關項目名稱：晶體硅太陽電池漏電區域修復技術研究所屬學科：二次能源申請者：宋賢海申請單位：南昌航空大學 申請日期：2010.06.14江西省教育廳二○一○年制編號：時間：2021年x月x日書山有路勤為徑，學海無涯苦作舟頁碼：第頁一、簡表研究項目名稱晶體硅太陽電池漏電區域修復技術研究研究類別基礎研究B、應用研究申請金額2.5萬元C、試驗發展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月學位碩士職稱高級工程師所在單位南昌航空大學辦公電話住宅電話手子信箱（Email）x.song01@163..項目組主要成員姓名從事專業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漏電區域檢測王應民男1969.12副教授太陽能南昌航空大學去除漏電區域程澤秀女1986.02碩研太陽能南昌航空大學修補漏電區域––1––二、立項依據（包括相關項目的研究意義、國內外研究現狀分析和發展趨勢）相關項目的研究意義自從2009年12月世界氣候大會—哥本哈根會議召開以來，發展低碳經濟，發展可再生能源愈發成為與會各國的共識。所謂低碳經濟，是指在可持續發展理念指導下，通過技術創新、制度創新、產業轉型、新能源開發等多種手段，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，達到經濟社會發展與生態環境保護雙贏的一種經濟發展形態。發展低碳經濟，一方面是積極承擔環境保護責任，完成國家節能降耗指標的要求；另一方面是調整經濟結構，提高能源利用效益，發展新興工業，建設生態文明。這是摒棄以往先污染后治理、先低端后高端、先粗放后集約的發展模式的現實途徑，是實現經濟發展與資源環境保護雙贏的必然選擇。為各國各級政府大力倡導和追求的目標。作為可再生能源的重要組成部分，太陽能已經在世界主要發達國家得到了充分的應用，其所占各國能源供給比例日益增長。可以預料的是目前乃至今后相當長一段時間內，晶體硅太陽電池都將占據整個太陽電池市場主要份額。然而在太陽電池的制造過程中，由于原硅片質量、生產工藝等因素，或由于太陽電池組件的運輸、安裝及使用過程中產生的隱裂、光斑等原因，都將導致太陽電池局部出現缺陷而產生漏電現象，該現象將直接導致電池的電流分流、填充因子下降，進而使得太陽電池的整體效率降低，更為嚴重的是當太陽電池做成組件及電站后，將嚴重影響整個組件乃至整個電站的輸出效率，產生巨大的經濟損失。所以，如何快速有效的對電池漏電區域進行維護和修補，日益受到各國科研院所乃至相關企業的高度關注。在此背景下，我們提出晶體硅太陽電池漏電區域修補技術研究的立項具有很好的科學和現實意義，同時具有廣泛的市場前景，為江西省的光伏科學與技術的發展做出應有貢獻。國內外研究現狀和趨勢由于太陽電池相比于常規化石能源仍屬于較為昂貴的替代產品，所以一旦出現太陽電池區域漏電，通常質量差的電池會直接被遺棄，這將造成很大的經濟損失，美日歐等發達國家都在致力于漏電區域的檢測、隔離及修復技術的研究。目前國外的主要技術在于利用液晶熱敏成像技術等高分辨率技術來檢測太陽電池的漏電區域，然后利用Nd：YAG激光將嚴重漏電區域隔離，得到了良好的效果。此外，Solarcellrepower、REC等國際知名太陽能企業也在該領域進行著深入的科學研究和必要的技術儲備。國內相關研究起步較晚，從文獻報道看，僅中山大學太陽系統研究所在此方面進行了有效的嘗試，他們利用紅外熱敏技術對漏電區域進行檢測，通過激光工藝對該區域進行直接切除，并應用性能良好的電池補丁進行修補，取得了比較良好的效果。南昌航空大學新成立光伏器件與技術研究所，承擔著省內多項晶體硅太陽電池工藝重大科研課題，并且積極與中山大學太陽能系統研究所展開人才交流和技術合作，在此相關項目研究中已具備了良好的研究基礎。－2－三、研究合適的方案1.研究合適的內容、研究目標和擬解決的關鍵問題研究合適的內容：太陽電池漏電區域修復技術主要包括漏電區域檢測、隔離、切割以及修復等技術，本相關項目的主要研究合適的內容為：通過實驗確定快捷、有效且經濟的太陽電池漏電區域檢測技術；通過實驗確定最佳激光工藝參數，對太陽電池漏電區域進行隔離，同時對比隔離前后的電池性能；通過實驗得出最佳激光工藝參數，對太陽電池進行切割，同時對比切割前后的電池性能；通過性能良好的電池補丁對太陽電池進行修補，并對比修補前后的電池性能。研究目標：建立利用紅外熱敏成像系統，并以此系統結合鎖相技術對太陽電池漏電區域進行檢測，通過對太陽電池漏電區域分別進行隔離或切割、修補后的性能參數比較綜合得出一種既高效又經濟的太陽電池漏電區域修復術。保證電池修復后，其綜合轉換效率為同等條件下完好電池的85%以上。擬解決的關鍵問題：本相關項目擬解決的關鍵問題是找到一種快捷、有效且經濟的太陽電池漏電區域檢測替代技術，確立一種既高效又經濟的太陽電池漏電區域修復技術。－3－2.擬采取的研究方法、技術路線、實驗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，結合鎖相技術，對電池進行成像分析，根據漏電區域會發熱的原理，可以通過紅外成像的顏色梯度確定漏電區域，然后利用激光技術對漏電區域進行隔離個切割，最后利用完好的電池補丁進行修復。并且利用太陽電池模擬器對電池修補過程中的各個環節進行I-V曲線測試，監測各個環節的太陽電池性能參數變化。技術路線圖實驗合適的方案首先，自行設計搭建紅熱外成像系統用來進行太陽電池漏電區域檢測；其次，通過激光工藝，對太陽電池漏電區域進行隔離，同時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；再次，通過激光工藝，對太陽電池進行切割，同時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；最后，通過性能良好的電池補丁對太陽電池進行修補，并對比修補前后的電池性能。可行性分析本相關項目依托南昌航空大學光伏器件于技術研究所的現有實驗設施基礎以及中山大學太陽能系統研究所的先進技術和設備，同時以中山大學在讀博士何喜生老師為技術骨干，不存在難以克服的技術問題，風險極低。3.本相關項目創新點及特色本相關項目的創新點及特色在于利用自行搭建紅外熱成像系統結合鎖相技術對太陽電池漏電區域進行監測，同時除借鑒國外現有的對漏電區域進行激光隔離或切割之外，更是提出利用完好的太陽電池補丁對切割部位進行修復的嘗試。－4－4.年度研究相關計劃及預期進展本相關項目分四個階段：2011.01—2010.03紅外熱成像系統的購置和組裝2011.04—2011.06優化Nd：YAG激光隔離及切割工藝參數2011.07—2011.09優化修補工藝參數2011.10—2011.12研究成果總結，撰寫結題報告5.預期研究成果、提供成果的形式及預期成果要達到的技術、經濟指標自行設計搭建一臺紅外熱成像系統，發表相關高水平論文1~2篇，保證電池修復后，其綜合轉換效率為同等條件下完好電池的85%以上，為就該技術進一步和企業合作，應用于生產實踐做必要的前期科研工作。－5－四、研究基礎1.與本相關項目有關的研究工作積累和已取得的研究工作成績相關項目主要成員簡歷和相關相關項目經驗：宋賢海，相關項目負責人，高工，華南理工大學材料學碩士，主要從事光電材料及晶體硅太陽電池的研究，作為相關項目骨干成員（排名第四）正在參與江西省“六個一”工程重大專項《多晶硅太陽能電池酸腐蝕技術及計算機模擬實驗研究》（相關項目編號：2009AZD10103）。何喜生，講師，中山大學太陽能系統研究所碩士，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985工程相關項目“太陽能系統科技創新平臺”建設以及廣東省科技相關計劃資助相關項目（2007A010700002）。作為相關項目骨干成員（排名第三）正在參與江西省“六個一”工程重大專項《多晶硅太陽能電池酸腐蝕技術及計算機模擬實驗研究》（相關項目編號：2009AZD10103）。王應民，相關項目指導，副教授，南開大學電子科學與技術博士后。主要從事光電子材料與太陽電池研究，作為第一負責人承擔了國家自然科學基金(60876005)、江西省“六個一”工程重大專項（相關項目編號：2009AZD10103）、江西省自然科學基金相關項目(2007GZC1497)、光電信息技術科學教育部重點實驗室開放基金(2007KFKT022)、江西省科技支撐相關項目、江西省教育廳科學技術研究相關項目(GJJ09184，DB200501107)以及江西省材料科學與工程中心開放基金(ZX200401007)。2．已具備的實驗條件或資料準備情況，尚缺少的實驗條件或資料，擬解決的途徑本相關項目負責人及主要研究人員隸屬于南昌航空大學光伏器件與技術研究所，研究所在江西省“六個一”工程重大專項資金以及學校大力配套資金的支持下，已經建立萬級凈化實驗室，采購了數百萬先進的太陽電池實驗和檢測設備，同時相關項目主要成員何喜生目前就讀于中山大學太陽能系統研究所，可以很好的共享該所的完善設施和技術。目前尚缺少的實驗設備為熱紅外成像設備，擬采用申請所得資金自行設計組裝。此外，不存在任何其他不足的實驗條件和實驗技術。－6－五、經費預算預算總經費其中申請教育廳經費自籌經費2.5（萬元）2.5（萬元）0（萬元）注:自籌經費來源渠道應附相應的有效證明或材料，裝訂在申請書后面。支出科目金額（萬元）支出說明科研業務費0.5差旅、測試費用實驗材料費0.5購買太陽電池等實驗耗材儀器設備費1.2自行搭建紅外熱成像系統協作費0.1外協測試費管理管控費0.2學校管理管控費其它費用0合計2.5注:預算支出科目按下列順序填寫:1.科研業務費2.實驗材料費3.儀器設備費4.實驗室改裝費5.協作費6.管理管控費7.其它經費。開支范圍詳見《江西省教育廳科學技術研究相關項目管理管控辦法》。－7－六、審查意見1.科技管理管控機構審查意見（公