光伏单晶硅细线超薄切片加工研究进展

分析光伏单晶硅切片加工的原理和现状,金刚石线锯母线直径已降低至37μm,G12半片光伏单晶硅片的切片厚度已减小到110μm。阐述光伏硅晶体高出片率切片加工的主要技术途径是锯切硅片厚度减薄和金刚石线锯直径减小。分别讨论锯切硅片表面裂纹损伤和断裂强度、金刚石线锯间和硅片间的液桥作用以及机器视觉检测对光伏单晶硅高出片率切片加工的影响。对光伏单晶硅高出片率切片加工面临的关键技术提出展望:1)开发低成本钨丝金刚石线锯;2)研发新型冷却润滑液和冷却润滑技术;3)研发切片加工新工艺;4)建立电镀金刚石线锯表面磨粒分布状态与切片加工性能之间的量化关系。

添加多晶硅废料制备SiC/Si_3N_4复相结合SiC耐火材料

以碳化硅、多晶硅废料、金属硅粉为原料,纸浆废液为结合剂,采用反应烧结工艺制备SiC/Si3N4复相结合SiC耐火材料。运用热力学分析了利用多晶硅废料代替部分工业金属硅粉和碳化硅细粉制备SiC/Si3N4复相结合SiC耐火材料的理论可行性。系统地分析了单质硅氮化机理,提出Si首先与N2中的微量氧反应形成气态SiO,至体系氧分压降至P(O2)/Pθ<1×10-18.9,Si直接氮化。研究了多晶硅废料对材料物相组成和微观结构的影响。结果表明:利用多晶硅废料制备的SiC/Si3N4复相结合SiC耐火材料性能优异;多晶硅废料的添加使反应生成的结合相由原先单一的Si3N4变为Si3N4和β-SiC,两结合相发挥各自的性能优势;多晶硅废料中的硅粉粒径小,活性大,与工业金属硅粉共存时能发生逐级氮化作用,增加了纤维状Si3N4含量,优化了材料结构。

Characterization of Band Sawing Dusts Generated in Cutting of Multi-crystalline Silicon Ingots

Physical-chemical characteristics of the band sawing dusts regarding to recovery of pure silicon from them were investigated.The experimental results show 50vol%-60vol% amorphous phases exist in the dusts,which is mostly amorphous silica.The as-received saw dusts are found to form hard agglomerates of larger than 50 microns in diameter.The iron-based inclusions collected by magnets are found to match well with the band saw material in XRD patterns.Weight loss in heating was observed by thermal gravity tests,up to 900 ℃,presumably due to reaction of the amorphous silica with carbon contaminant in the dusts.The saw dusts were variously treated to examine their physical-chemical responses,and the results were also presented.

利用多晶硅切割废料燃烧合成SiC基复相材料

利用多晶硅切割废料,采用燃烧合成的方法成功制备了SiC/Si2N2O及SiC/SiAlON复相粉体材料,并以该粉体为辐射基料制备出高温红外发射涂料。研究了原料配比对产物物相组成和微观形貌的影响,讨论了掺入C粉和Al粉的燃烧反应机理。实验结果表明,当反应剂中SiC∶Si∶C=68∶56∶0(质量比)时,合成产物中的Si2N2O含量最大;当反应剂中SiC∶Si∶C∶Al=68∶53∶24∶21时,合成产物中的SiAlON含量最高,配制成的高温红外涂料的红外发射率数值最高,在2.5～23.5μm波段范围内达到了0.92。

利用硅废料燃烧合成碳化硅/氮化硅复合粉体

对在太阳能等行业生产过程中产生的硅废料进行回收或重复利用具有重要的经济价值,但目前的回收方法普遍存在成本较高等问题。本文利用商业硅粉和硅废料为原料,通过高温自蔓延合成方法合成复合Si3N4/Si C陶瓷粉体。结果显示产物的显微形貌与原料配比和氮气压力有较大关系。随着氮气压力的升高,β-Si3N4的比例增加。在较低温度的临界状态下,会形成片状Si3N4晶体。

光纤切割质量研究分析

光纤切割质量是决定光纤熔接损耗的重要指标。本文应用断裂力学有关理论,对影响光纤切割质量的因素进行了分析,提出了提高光纤切割质量的方法,并在实际工作中进行了验证。

切割废硅粉球磨法制备锂离子电池负极材料

硅碳复合材料被认为是最具潜力的下一代高能量密度锂离子电池负极材料。然而,当前锂离子电池负极用高品质硅碳材料的制备过程复杂、硅源成本高,造成其价格高昂,严重阻碍了硅碳复合材料在锂离子电池领域的规模化应用。以切割废硅粉为硅源、人造石墨为碳源,采用高能球磨法一步制备硅碳复合材料。系统研究了废硅粉的属性特征、硅碳复合材料的成分、微观结构,以及所制备硅碳复合微粉的电化学性能。结果表明,微米尺寸的废硅粉直接用于锂离子电池负极时其循环性能快速衰减,而采用球磨法制备的硅碳复合材料用于锂离子电池负极时则展现出优异的循环稳定性,在0.5 A/g电流密度下循环160圈后其可逆比容量仍然可以稳定在428 mA·h/g以上,较石墨负极比容量提升优势显著。

晶体硅切割废料对Al_(2)O_(3)-SiC-C铁沟浇注料性能的影响

为实现晶体硅切割废料的综合回收利用和提高铁沟浇注料的性能,以刚玉、碳化硅、球型沥青、氧化硅微粉、铝酸钙水泥、商用硅粉、晶体硅切割废料等为原料制备了Al_(2)O_(3)-SiC-C铁沟浇注料。用晶体硅切割废料替换原料中的商用硅粉,研究了不同硅废料加入量(0%、0.5%、1%和1.5%,质量分数,下同)对浇注料性能的影响。结果表明:晶体硅切割废料的引入能显著提升浇注料的抗氧化性,明显地改善浇注料的常温力学性能,在加入量为1%时达到最佳,经1450℃热处理后,添加晶体硅切割废料的试样中出现了更多的SiC纤维;晶体硅切割废料的加入使浇注料的初始流动性、体积密度及显气孔率有所降低。该研究为晶体硅切割废料的回收利用及降低铁沟浇注料成本提供了一种可行的方案。

光纤端面角对熔接损耗影响的研究

熔接损耗是评估光纤熔接质量的重要指标,本文对造成熔接损耗的本征因素和非本征因素进行了分析,提出端面角是决定熔接损耗的重要因素这一结论。通过曲线拟合得到端面角与熔接损耗的对应关系,最后提出降低熔接损耗的方法,并进行了验证。

Zn/N共掺杂碳全包覆切割废硅料用于锂离子电池负极材料

为使光伏切割废硅料再生用于锂离子电池负极材料,设计了一种一步法实现Zn/N共掺杂碳全包覆切割废硅料的复合结构电极材料。利用PDDA络合剂"桥连"作用,解决了酚醛树脂无法在尺寸较大、形貌不规则的切割废硅料表面成核生长的问题。设计的复合结构缓解了硅在充放电循环过程中巨大的体积膨胀,同时提高了材料的导电性。获得的wSi@NC/Zn-2电极在0.2 A/g的电流密度下循环300圈后具有1392 mAh/g的容量保持,在0.5 A/g大电流密度下循环300圈仍有1082 mAh/g的可逆容量,还具有优异的倍率性能。