導(dǎo)語：光伏材料高純鎵生產(chǎn)技術(shù)研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：對光伏材料高純鎵的規(guī)?；?a href="http://www.eimio.cn/lunwen/nongyelunwen/scjslw/202012/733693.html" target="_blank">生產(chǎn)進行探究，通過對相關(guān)的技術(shù)進行分析，得出高純鎵在制備過程中的技術(shù)要點，并對其中存在的問題進行改進，以此來找尋更好地實現(xiàn)高純鎵規(guī)模化生產(chǎn)的辦法。

關(guān)鍵詞：光伏材料；高純鎵；生產(chǎn)技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，各種新型的材料正在不斷地被應(yīng)用于人們的生產(chǎn)生活之中。與此同時，由于環(huán)境的不斷改變，人們也在逐漸對以往的技術(shù)進行改進，對各種技術(shù)不斷改進實現(xiàn)優(yōu)化，以此來達到對環(huán)境保護，以及更加良好的性能。對于人類而言，照明是人類的必需品，現(xiàn)在的城市很多都是徹夜通明，但是照明所要消耗的能量卻很多，因此人們十分需要對照明技術(shù)進行改進，降低照明的能源消耗，所以各種光伏材料的應(yīng)用面正在被不斷的擴大，越來越多的生產(chǎn)與生活需要引進光伏材料。但是現(xiàn)階段對光伏材料的生產(chǎn)，還并不能夠滿足如此巨大的需求，因此要加大對于光伏材料的規(guī)?；a(chǎn)，以此來滿足市場的需求，實現(xiàn)對照明以及各種發(fā)電技術(shù)的改良。

1制備方法的相關(guān)介紹

現(xiàn)階段對于高純鎵的制備方法主要有四種，這些方法各有利弊，能夠應(yīng)對不同情況和實驗環(huán)境下對于高純鎵的制備，這四種方法分別是電解法、定向凝固法、提拉法還有結(jié)晶法，這四種方法各有利弊，下面將對這四個方法進行逐一分析，從而為高純鎵的規(guī)?；a(chǎn)提供相應(yīng)的技術(shù)指導(dǎo)，推動高純鎵的光伏材料的全面應(yīng)用[1,2]。1.1電解法。采用電解法制備高純鎵，其原理是在電解質(zhì)溶液中通以直流電流,產(chǎn)生正負離子的遷移,正離子移向陰極,負離子移向陽極,在陽極上發(fā)生氧化反應(yīng),在陰極上發(fā)生還原反應(yīng),電解質(zhì)溶液中的金屬正離子在陰極被還原并沉積在陰極板上。在制備高純鎵時，要將粗鎵作為陽極，陰極則使用鈦板或者不銹鋼板作為相應(yīng)的材料，電解液最常使用的是氫氧化鈉堿溶液，在各種材料都準備完成之后，就要對兩個電極接入穩(wěn)定的電流。采用這一方法可以將鎵的純度由2～3N提高到4～5N。電解法是常用的金屬制備方法和金屬提純方法，這一方法可以有效地提高金屬純度，對于提純設(shè)備的要求相對較低，并且操作方式十分簡單，因此電解法是常用的金屬提純方法，這一方法還能夠?qū)崿F(xiàn)對金屬的規(guī)模化生產(chǎn)，但是對于部分金屬的提純效果卻不是很好，一般常用于4～5N的常用提純，并被廣泛地應(yīng)用。1.2定向凝固法。定向凝固法由于提純的純度更高，所以一般常用于對更高純度鎵的提純，通常將濃度更高的鎵制作成籽晶，并將其置于水平舟的其中一端，隨后的步驟便是30～40℃鎵液直接導(dǎo)入到水平舟內(nèi)，讓鎵液能夠充分的浸潤籽晶，然后讓鎵液順著水平舟流動，由放置籽晶的一端流向另一端，并且在這一過程中安置一個環(huán)形的低溫冷卻區(qū)域，加快鎵液的冷卻；等到所有的鎵液全部凝固之后，便將鎵塊從水平舟中取出，并將鎵塊遠離籽晶的一端切除，余下的部分便是所要得到的高純鎵，但是要想得到純度很高的鎵，就要多次重復(fù)上述過程，利用這種方法可以很有效地提高鎵的純度，一般純度可以達到6～8N。但是這一方法也有其不足，由于鎵的熔點與室溫相近，鎵液就會出現(xiàn)過冷現(xiàn)象，因此提純過程必須要在低溫冷凝區(qū)域進行，并且凝固的時間也相對較長，由于對實驗環(huán)境的要求很高，所以該方法很大程度上提高了成本，所以該方法不利于實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。1.3提拉法。提拉法與定向凝固法類似，都用到了更高純度的鎵制成籽晶來用于提純，提拉法也需要用到30～40℃鎵液，與定向凝固發(fā)不同的是提拉法要將鎵液放入到提拉爐中，在提拉爐的反應(yīng)容器中進行下一步反應(yīng)，這一方法需要將籽晶浸入到鎵液之中，隨后在提拉爐的作用下進行旋轉(zhuǎn)提升，在這一過程中有冷凝系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的共同作用，從而實現(xiàn)鎵晶體可以以籽晶為載體順著提升的方向開始進一步的生長，在提拉爐的反復(fù)提拉之下，可以將鎵做到有效提純，其純度水平與定向凝固法的提純水平相當，都能夠達到6～8N。這一方法雖然能夠很好地提升鎵的純度，但是這一方法所用到的提拉機制造成本很高，并且產(chǎn)能的轉(zhuǎn)化率相對較低，無形之中提高了生產(chǎn)的成本，由于在生產(chǎn)成本上并不具有優(yōu)勢，也就很難實現(xiàn)規(guī)模化的生產(chǎn)。1.4結(jié)晶法。與之前兩種方法類似，在結(jié)晶發(fā)中還需要用到更高純度的鎵制作成籽晶，以及30～40℃純度較低的鎵液。具體過程是在結(jié)晶容器的底部放置高純度鎵制作的籽晶，然后將鎵液也放入到結(jié)晶容器內(nèi)部，最后通過冷凝區(qū)域向結(jié)晶器內(nèi)通入冷卻劑，讓然后等待鎵晶體以籽晶為載體開始向上生長，在多次反復(fù)之后能夠?qū)崿F(xiàn)對鎵的提純，并且純度也能夠達到6～8N。并且這項技術(shù)對設(shè)備和實驗環(huán)境的要求也相對較低，只要對結(jié)晶器進行優(yōu)化處理便能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。

2模塊式結(jié)晶器

利用結(jié)晶發(fā)實現(xiàn)高純鎵的規(guī)?；a(chǎn)，其中最為關(guān)鍵的便是模塊式結(jié)晶器，模塊式結(jié)晶器的好壞，直接聯(lián)系到鎵的提純效果以及對產(chǎn)能和成本的控制。主要構(gòu)成是結(jié)晶容器以及水浴循環(huán)、鎵液控溫、空氣凈化幾個系統(tǒng)，下面將對模塊式結(jié)晶器的各個部分進行介紹[3]。2.1結(jié)構(gòu)組成。結(jié)晶容器是有非金屬材料制成，并且有著很高的純度，其內(nèi)部有鎵液容器、水浴夾層、進出水口和籽晶放置器組成。水浴循環(huán)系統(tǒng)的工作原理是利用了純水作為熱傳遞介質(zhì)，通過控制水的溫度來實現(xiàn)對鎵的狀態(tài)控制，這一模塊是關(guān)鍵部分能夠直接影響提純效率和提純速度?？販叵到y(tǒng)則是利用紅外加熱器和自動控溫裝置，來實現(xiàn)對結(jié)晶容器溫度的控制，保證鎵液的溫度能夠呈現(xiàn)出溫度梯度，促進結(jié)晶的進行。最后空氣凈化系統(tǒng)是為了凈化生產(chǎn)環(huán)境，為鎵的純度提供保障，防止由于生產(chǎn)環(huán)境的影響而出現(xiàn)純度降低，這一系統(tǒng)要時刻保證生產(chǎn)環(huán)境達到千級的潔凈度。2.2提純過程。第一步是進行利用高純度的鎵進行籽晶的制作，并將其安裝在放置器上；第二步是將鎵液注入，并啟動水浴循環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)對溫度的精準控制，并對水流量進行準確的控制，保證冷卻效果；第三啟動溫控系統(tǒng)，實現(xiàn)對溫度的精準控制，同時開啟空氣凈化單元，對生產(chǎn)環(huán)境進行凈化，最后剩余一定量的尾液，抽走尾液便得到了鎵晶體，重復(fù)整個環(huán)節(jié)多次，便能夠得到純度很高的鎵晶體。

3結(jié)語

利用模塊式結(jié)晶器進行鎵的提純，可以實現(xiàn)對光伏材料高純鎵的規(guī)模化生產(chǎn)，但是在進行生產(chǎn)的過程之中，需要對各個生產(chǎn)過程進行有效控制，并對相關(guān)技術(shù)不斷的研究與改進。

參考文獻

[1]吳廣杰，于金鳳，朱劉.光伏材料高純鎵的規(guī)?；a(chǎn)研究[J].廣東化工，2018（16）：120.

[2]楊波.CuSbS_2和CuSbSe_2薄膜性質(zhì)及光伏應(yīng)用研究[D].武漢:華中科技大學(xué)，2017.

[3]陳榮榮.溶膠—凝膠法制備CZTS薄膜太陽電池及其光伏性能的研究[D].保定：河北大學(xué)，2017.

作者:張適闊 單位:江西現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院