第一篇：絕緣散熱硅膠片的主要應用有哪些

絕緣散熱硅膠片的主要應用有哪些

散熱硅膠片作為一種新穎的電子界面材料，具有高導熱的同時兼有柔軟性。一般在設計初期就要將散熱硅膠片加入到結構設計與硬件、電路設計中。設計過程中主要的考量因素包括：導熱系數考量、結構考量、EMC考量、減震吸音考量、安裝測試等方面。

在日常生活中，大家都多多少少聽說過導熱散熱硅膠片，那么各位對絕緣導熱硅橡膠的應用的了解又有多少呢？是不是哪個硅橡膠絕緣子更靠譜是大家比較關心的問題？

接下來小編為你整理了超實用的干貨~想了解導熱絕緣材料的，快來看，絕對超實用哦！

影響導熱硅膠片性能的主要參數：

導熱硅膠片用于填充發熱器件和散熱片或金屬底座之間的空氣間隙的一種導熱介質材料，它們的柔性、彈性特征使其能夠用于覆蓋非常不平整的表面。熱量從分離器件或整個PCB傳導到金屬外殼或擴散板上，從而能提高發熱電子組件的效率和使用壽命。

導熱硅膠片材料的六大關鍵參數：（1）導熱系數；1.5-5.2（W/m-k）（2）材料厚度；0.25mm-15mm（3）材料硬度（壓縮比）；50±5（4）連續使用溫度：-50～200（℃）（5）擊穿電壓（絕緣性能）；5.0（6）可持續工作穩定，優質導熱硅膠片具備因素：

在導熱硅膠片的使用中，壓力和溫度二者是相互制約的，隨著溫度的升高，在設備運轉一段時間后，導熱軟片材料發生軟化、蠕變、應力松弛現象，機械強度也會下降，密封的壓力降低，反之亦然。

（1）有良好的彈性和恢復性，能適應壓力變化和溫度波動；（2）有適當的柔軟性，能與接觸面很好地貼合；（3）不污染工藝介質；

（4）有足夠的韌性而不因壓力和緊固力造成破環；（5）低溫時不硬化，收縮量小；（6）加工性能好，安裝、壓緊方便；（7）不粘結密封面、拆卸容易；（8）價格便宜，使用壽命長。

佳日豐泰散熱硅膠片導熱系數1.0-7.9W可選，厚度0.3-10.0mm，庫存充足，選擇范圍廣。無論是LED、電源、通訊、醫療、工控、汽車電子或其他行業，我們都可為您提供一站式散熱解決方案并免費送樣。

深圳市佳日豐泰電子科技有限公司是隸屬佳日豐泰集團（香港）有限公司旗下的子公司，是一家專業致力于電子導熱絕緣材料研發、生產、銷售為一體的高科技企業。公司主營四大系列產品：

一、導熱硅膠系列：

二、導熱陶瓷系列：

三、電磁屏蔽系列：

四、其它導熱材料：

佳日豐泰致力于導熱絕緣材料在國內外的研發、推廣、應用，得到了廣大客戶的支持和信賴，是國內外導熱絕緣材料的優秀者。公司始終重視研發投入和技術創新，目前已擁有本行業在國內外的高端研發檢測設備20多種，公司產品廣泛應用于電子設備、網絡設備、航空、國防、汽車以及醫療設備等領域，其產品長期暢銷于歐美、東南亞等多個國家和地區。

看小編說了的這么多導熱散熱硅膠片，大家肯定有了自己的想法了吧！希望小編介紹的這些絕緣導熱硅橡膠的應用能幫助到大家呢！

第二篇：硅基太陽能電池的發展及應用

..硅基太陽能電池的發展及應用

摘要：太陽能電池是緩解環境危機和能源危機一條新的出路，本文介紹了硅基太陽能電池的原理，綜述了硅基太陽電池的優點與不足，以及硅基太陽能電池和其他太陽能電池的橫向比較，硅基太陽能電池在光伏產業中的地位，并展望了發展趨勢及應用前景等。

關鍵詞：硅基

太陽能電池

轉換效率

1引言

二十一世紀以來，全球經濟增長所引發的能源消耗達到了空前的程度。傳統的化石能源是人類賴以生存的保障，可是如今化石能源不僅在滿足人類日常生活需要方面捉襟見肘，而且其燃燒所排放的溫室氣體更是全球變暖的罪魁禍首。隨著如今全球人口突破70億，能源的需求也在過去30年間增加了一倍。特別是電力能源從上世紀開始，在總能源需求中的比重增長迅速。中國政府己宣布了其在哥本哈根協議下得承諾，至2020年全國單位國內生產總值二氧化碳排放量比2005年下降40%--45%，非化石能源占一次能源消費的比重提高至少15%左右【6】。

目前太陽能電池主要有以下幾種：硅太陽能電池，聚光太陽能電池，無機化合物薄膜太陽能電池，有機化合物薄膜太陽能電池，納米晶薄膜太陽能電池，疊層薄膜太陽能電池等，其材料主要包括產生光伏效應的半導體材料，薄膜襯底材料，減反射膜材料等【5】。

（圖1：太陽能電池的種類）

太陽電池的基本工作原理是：在被太陽電池吸收的光子中，那些能量大于半導體禁帶寬度的光子，可以使得半導體中原子的價電子受到激發，在p區、空間電荷區和n區都會產生光生電子左穴對，也稱光生載流子。這樣形成的光生載流子由于熱運動，向各個方向遷移。光生載流子在空間電荷區中產生后，立即被內建電場分離，光生電子被推進n區，光生空穴被推進p區。因此，在p-n結兩側產生了正、負電荷的積累，形成與內建電場相反的光生電場。這個電場除了一部分要抵消內建電場以外，還使p型層帶正電，n型層帶負電，因此產生了光生電動勢，這就是光生伏特效應(簡稱光伏)。

圖1典型的晶體硅太陽電池結構圖【6】

由于太陽能能源有如此優越的特性，因此，大力發展可再生能源成為了當今世界的熱門研究領域，從長遠角度來看，在各種可再生能源技術光伏發電自20世紀90年代后半期進入了快速發展時期，最近10年和最近5年的太陽電池的年均增長率都達到了爆發性的水平。我國太陽能光伏產業的發展在世界光伏市場的拉動下快速發展起來。2007年我國太陽電池產量達到了1088 MW，占世界總產量的27.2%，超過了日本(920 MW)和歐洲(1062.8 MW)，成為世界太陽電池的第一大生產國。到了2010年中國光伏電池產量己超過全球總產量的50%，目前己有數十家公司在海外上市，行業年產值超過3000億人民幣。太陽能光伏發電技術具有可持續發展的特點;最豐富的資源來源(太陽)和最潔凈的發電過程【4】。

由于太陽電池研究涉及的學術與技術內容過于廣泛，而且據近幾年市場數據分析，硅基太陽能電池占太陽能電池總產量的98%，故本文只對當前生產化主要的硅基太陽能電池材料進行論述。

硅基太陽能電池的原理與特點

根據硅片厚度的不同，可分為晶體硅太陽能電池和薄膜硅太陽能電池兩大類。本文主要論述以下幾種硅基太陽能電池的基本原理：單晶硅太陽能電池，多晶硅太陽能電池，多晶硅薄膜太陽能電池，非晶硅薄膜太陽能電池，微晶硅薄膜太陽能電池。

晶體硅的發電過程大致如下：P型晶體硅經過摻雜磷可得N型 硅，形成P-N結，當光線照射到硅晶體的表面時，一 部分光子被硅材料吸收，光子的能量傳遞給硅原子，使電子發生躍遷，成為自由電子，在P-N結兩側聚 集，產生電位差。當外部接通電路時，在該電壓的作 用下，將有電流流過外部電路產生一定的輸出功率。

2.1 單晶硅太陽能電池

硅系列太陽能電池中，單晶硅大陽能電池轉換效率最高，技術也最為成熟。高性能單晶硅電池是建立在高質量單晶硅材料和相關的成熱的加工處理工藝基礎上的。現在單晶硅的電地工藝己近成熟，在電池制作中，一般都采用表面織構化、發射區鈍化、分區摻雜等技術，開發的電池主要有平面單晶硅電池和刻槽埋柵電極單晶硅電池。提高轉化效率主要是靠單晶硅表面微結構處理和分區摻雜工藝。在此方面，德國夫朗霍費費萊堡太陽能系統研究所保持著世界領先水平。該研究所采用光刻照相技術將電池表面織構化，制成倒金字塔結構。并在表面把一13nm。厚的氧化物鈍化層與兩層減反射涂層相結合．通過改進了的電鍍過程增加柵極的寬度和高度的比率：通過以上制得的電池轉化效率超過23%，是大值可達23．3％。Kyocera公司制備的大面積（225cm2）單電晶太陽能電池轉換效率為19．44%，國內北京太陽能研究所也積極進行高效晶體硅太陽能電池的研究和開發，研制的平面高效單晶硅電池（2cm X 2cm）轉換效率達到19.79%，刻槽埋柵電極晶體硅電池（5cm X 5cm）轉換效率達8.6%。

2.1.1 單晶硅的優點和不足

單晶硅太陽能電池轉換效率無疑是最高的，在大規模應用和工業生產中仍占據主導地位，雖然其轉換效率高，但是制作單晶硅太陽能電池需要大量的高純度硅材料，且工藝復雜，電耗很大池工藝影響，且太陽能電池組件平面利用率低，致使單晶硅成本價格居高不下。要想大幅度降低其成本是非常困難的。為了節省高質量材料，尋找單晶硅電池的替代產品，現在發展了薄膜太陽能電池，其中多晶硅薄膜太陽能電池和非晶硅薄膜太陽能電池就是典型代表。

2.2多晶硅太陽能電池

目前，太陽能使用的多晶硅材料，多半是含有大量單晶硅顆粒的集合體，或用廢棄單晶硅材料和冶金基硅材料熔化澆筑而成，其工藝過程是選擇電阻率為100-300??cm的多晶塊料或單晶硅頭尾料，經破碎，用1:5的氫氟酸液混合進行適當的腐蝕，然后用離子水沖洗呈中性，并烘干，用石英坩堝裝好許多硅料，加入適當硼硅，放入澆鑄爐，在真空狀態下加以熔化，熔化后保持約20min,然后注入石墨鑄模中，慢慢冷卻后即基硅錠，然后切片加工成太陽能電池片，即多晶硅太陽能電池。

2.2.1 多晶硅太陽能電池的優點和不足

它的成本和單晶硅差不多，其轉換約為12%左右，稍低于單晶硅太陽能電池，但是材料制造簡便，總的生產成本較低，因此得到了大量發展。

2.3 多晶硅薄膜太陽能電池

通常的晶體硅太陽能電池是在厚度350－450μm的高質量硅片上制成的，這種硅片從提拉或澆鑄的硅錠上鋸割而成。因此實際消耗的硅材料更多。為了節省材料，人們從70年代中期就開始在廉價襯底上沉積多晶硅薄膜，但由于生長的硅膜晶粒大小，未能制成有價值的太陽能電池。為了獲得大尺寸晶粒的薄膜，人們一直沒有停止過研究，并提出了很多方法。目前制備多晶硅薄膜電池多采用化學氣相沉積法，包括低壓化學氣相沉積（LPCVD）和等離子增強化學氣相沉積（PECVD）工藝。此外，液相外延法（LPPE）和濺射沉積法也可用來制備多晶硅薄膜電池【3】。2.3.1多晶硅薄膜太陽能電池的優缺點

多晶硅薄膜電池由于所使用的硅遠較單晶硅少，又無效率衰退問題，并且有可能在廉價襯底材料上制備，其成本遠低于單晶硅電池，而效率高于非晶硅薄膜電池，因此，多晶硅薄膜電池不久將會在太陽能電地市場上占據主導地位。2.4 非晶硅薄膜太陽能電池

非晶態硅，其原子結構不像晶體硅那樣排列得有規則，而是一種不定形晶體結構的半導體。非晶硅屬于直接帶系材料，對陽光吸收系數高，只需要1 ùm厚的薄膜就可以吸收80%的陽光。非晶硅薄膜太陽能電池于1976年問世，非晶硅薄膜太陽能電池的成本低，便于大規模生產。由于硅原料不足和價格上漲，促進了高效使用硅的技術和非晶硅薄膜系太陽能電池的開發。非晶硅薄膜電池低廉的成本彌補了其在光電轉換效率上的不足，未來將在光伏發電上占據越來越重要的位置。但是由于非晶硅缺陷較多，制備的太陽能電池效率偏低，且其效率還會隨著光照衰減，導致非晶硅薄膜太陽能電池的應用受到 限制。目前非晶硅薄膜電池研究的主要方向是與微晶硅結合，生成非晶硅/晶硅異質結太陽能電池，這種電池不僅繼承了非晶硅電池的優點，而且可以延緩非晶硅電池的效率隨光照衰減的速度，目前單結非晶硅薄膜電池的最高轉換效率為17.4%【3】。

2.4.1非晶硅薄膜太陽能電池優點與缺陷

非晶硅薄膜太陽能電池與晶體硅太陽能電池相比，具有重量輕、工藝簡單、成本低、耗能少和便于大規模生產等優點，因此受到人們 重視，并得到迅速的發展。非晶硅薄膜太陽能電池首先實現商品化，也是目前產業規模最大的薄膜電池。

雖然非晶硅薄膜太陽能電池得到了廣泛的研究和應用。但是，依然存在著很多問題需要去解決:y光學禁帶寬度為1.7 eV，使得材料本身對太陽輻射光譜的長波區域吸收不敏感，限制了其光電轉換效率;(2)光電轉換效率隨著光照時間的增長而衰弱，即所謂的光致衰退(S W)【2】效應，使得電池性能不穩定;(3)制備過程中，非晶硅的沉積速率較低，影響了非晶硅薄膜太陽能電池的商業化生產;(4)電池組件的后續加工困難，如Ag電極的處理問題;(5)在薄膜沉積過程中存在大量的負面雜質，如Oz , Nz和C等，影響薄膜的質量和電池的穩定性。2.5 微晶硅薄膜太陽能電池

微晶硅薄膜可采用與非晶硅兼容的技術制備，鑒于非晶硅良好的短波響應特性和微晶硅良好的長波響應特性，常用微晶硅作底電池，形成非晶硅/微晶硅疊層結構，可大幅度提高轉換效率。通過諸多實驗室的努力，微晶硅電池自1994年被報道以來，轉換效率得到明顯的提高。目前，單結微晶硅電池的效率已超過10%，微晶硅薄膜的制備方法有:基于高氫氣稀釋比，高功率密度的PECVI〕技術;用氫等離子體退火處理a-Si:H薄膜;電子回旋共振擔CR)等離子體淀積技術;用熱絲法(VV1J或Cat)技術【1】。2.5.1微晶硅薄膜太陽能電池的優勢與不足

微晶硅薄膜太陽能電池具有過渡層結構，幾乎沒有s-w效應，穩定性好，可拓展太陽光譜范圍，使其轉換效率高，具有與非晶硅材料相同的低溫工藝、工藝簡單、便于大面積生產的優點，主要存在的問題就是其生長速率較低的問題，不利于降低制造成本。這將成為今后重點的研究方向。主流太陽能電池材料的比較

單晶硅太陽能電池是開發得最早、使用最廣泛的一種太陽能電池，其結構和生產工藝已定型，產品已廣泛應用于空間技術和其它方面單晶硅太陽能電池是由高質量的單晶硅材料制成的.目前，商用晶體硅光伏產品的光轉化率約為20%左右.由于單品硅材料的制作成木昂貴，而半導體薄膜太陽能電池材料只需幾微米厚就能實現光電轉換.是降低成本和提高光子循環的理想材料，非晶硅薄膜太陽能電池是用非晶硅半導體材料制備的一種薄膜電池。非晶硅薄膜太陽能電池可以用玻璃、特種塑料、陶瓷、不銹鋼等為襯底.多晶硅薄膜太陽電池是將多晶硅薄膜生長在低成本的襯底材料上作為太陽電池的激活層。納米Ti0:半導體的化學性質穩定.納米Ti0:半導體用做太陽能電池材料的原理與硅半導體相同.但TiO:是寬禁帶(3.2eV)半導體化合物，應用于太陽能電池只有波長較短的太陽光（λ ≥387nm)才能被吸收.而這部分紫外線((300--400nm)只占到達地面上的太陽光能的4%-6%，太陽能利用率很低.提高太陽能吸收效率的途徑是縮短Tin:半導體的禁帶寬度使其吸收光譜向可見光擴展，可以通過金屬離子摻雜、非金屬離子注人、半導體復合以及染料敏化等幾個方法來縮短Ti0:的禁帶寬度。

從20世紀70年代起開始探索一些具有大共扼結構的有機化合物或金屬配合物用做太陽能電池材料與無機半導體太陽能電池相比，有機材料制備太陽能電池具有制造面積大、制作簡單、廉價、并且可以在可卷曲折疊的襯底上制備具有柔性的太陽能電池等優點.有機太陽能電池材料主要是一些具有大共扼結構的有機小分子花類化合物、有機染料分子、富勒烯及其衍生物等.有機小分子化合物的主要優勢是制備和表征比較簡單，化學結構很容易修飾，可以根據需要進行設計和改變官能團。

過渡金屬配合物是一類新型的光電材料化合物，它可以兼有過渡金屬離子的變價特性和有機分子結構的多樣性，這類化合物的特點是過渡金屬離子被有機配體所環繞，有機配體易于進行分子設計和分子裁剪，而過渡金屬離子的d軌道或漱道上具有未成對電子，能形成特有的光電性質。目前用做太陽電池材料的金屬配合物主要有菁類化合物和具有共扼結構的聯毗啶過渡金屬配合物。

染料敏化太陽能電池(Dye-sensitized Soar Cells, DSSCs).以半導體 Ti02薄膜為光陽極，并引入了染料敏化劑，使電池效率達到7.1%，這種電池的出現為太陽能電池的發展帶來了新方法，它將帶有發色團的染料分子引人到半導體中，大大增強了半導體TiO,捕獲太陽光的能力。由于現在對界面電荷的分離機理還不是很明確，當電荷分離形成之后就會發生電荷的遷移電子移向正極而空穴移向負極，從而在兩極間形成一定的電勢，但在電荷的遷移過程中，也伴隨著電荷的重新結合(重合)。電荷重合浪費了界面電荷分離所儲存的電勢能，極大地降低光電轉化的效率.目前染料敏化太陽能電池材料還存在光電轉換率低，或是電池材料的壽命短.因此尋找光轉換效率高壽命長的光敏染料是染料敏化太陽能電池材料研究的重要方向。硅基太陽能電池的發展和應用前景 4.1 硅基的發展歷程

硅基太陽能電池的發展可劃分為三個階段（如圖1所示），每一階段效率的提升都是因為新技術的引入。

圖1電池效率發展路程圖

1954年貝爾實驗室Chapin等人開發出效率為6%的單晶硅太陽能電池到1960年為第一發展階段，導致效率提升的主要技術是硅材料的制備工藝日趨完善、硅材料的質量不斷提高使得電池效率穩步上升，這一期間電池效率在15%。1972年到1985年是第二個發展階段，背電場電池（BSF）技術、“淺結”結構、絨面技術、密柵金屬化是這一階段的代表技術，電池效率提高到17%，電池成本大幅度下降。1985年后是電池發展的第三階段，光伏科學家探索了各種各樣的電池新技術、金屬化材料和結構來改進電池性能提高其光電轉換效率：表面與體鈍化技術、Al/P吸雜技術、選擇性發射區技術、雙層減反射膜技術等。許多新結構新技術的電池在此階段相繼出現，如效率達24.4%鈍化發射極和背面點接觸（PERL）電池。目前相當多的技術、材料和設備正在逐漸突破實驗室的限制而應用到產業化生產當中來。目前已經有多家國內外公司對外宣稱到2008年年底其大規模產業化生產轉換效率單晶將達到18%，多晶將超過17%。

4.2 硅基太陽能電池的應用前景

目前，硅基電池已廣泛應用于工業、農業、商業、通信、軍事、航火等領域。還包括家用電器以及公用設施。硅基電池的應用主要可分為3種類型:并網型、離網和家用電器產品。

4.2.1 并網

進入21紀以來，全球太陽能光伏并網發電并網容址增長了44.1倍.從2000年的28 7MW遞增至2008年的29.85MW，年均增長率 達60.99%，同比2007年增長了72.65%.全球太陽能光伏并網發電并網累積總里增長10.5倍，從2000的1.435G增至2008年的16.4GW，年增長率為35.6%。世界各國都在樓宇和家居屋頂應用了太陽能電池，所發的電大都可以并網。4.2.2離網應用

與井網發電相比，離網發電具有靈活等特點，特點，始終占據著重的市場份領，如用于通信聯絡中繼站的供電、邊遠山區小功率的生活用電等場合。在不少偏遠地區如遠離城市的農場、山區、葡萄園采用離網方式發電，如水泵的供電系統。功率可高達441.3KW。

4.2.3 家用電器應用

太陽能發電雖受晝夜、晴雨、季節的影響，但可以分散地進行，所以它適合于各家各戶分散進行發電，而且要聯接到供電網絡上。太陽電池日益成為家用電器的“能源心臟”。

1.太陽能電話。以太陽能作能源的無線電話已在英國一家無線電公司問世。它利用頂端上裝的太陽能接收板，可以不斷給電池充電。使用者的聲音通過無線電波輸入附近的電話交換機，再傳送到各地電話通訊網去。巴黎伏德瓦特公司制作的太陽能收費公用電話，耗電量極低，只要在陽光下充電幾小時，便足夠使用10多天。

2.太陽能冰箱。法國的太陽能冰箱以甲醇為制冰劑，每24小時可制冰10公斤，保鮮30公斤食物。印度研制出一種倉庫用的大型太陽能冰箱，上部裝的拋物線鏡面將陽光集中在半導體網孔上，把光轉換成電流，箱內溫度保持在－2℃，可冷藏500公斤食品，每天還可制出25公斤冰來。

3.太陽能空調器。日本夏普電器公司制造的這種空調裝置，當天氣晴朗時，全部動力都由陽光供給，多云或陰天時才使用一般電源。期間的轉換由控制系統自動完成，用它可使一間18平方米的居室室溫保持在20℃左右，并較一般空調器節約電費60％以上。

4.太陽能電視機。芬蘭研制的太陽能電視機只要白天把半導體硅光電池轉換器放在有陽光的窗臺上，晚上不需電源便可觀看電視。轉換器貯存的電能，可供工作電壓為12伏的電視機使用3至4小時。印度研制的太陽能電視機，其能源吸收系統只要每天工作4小時，即使連續3天無太陽，也能正常接收信號播放節目。

5.太陽能照相機。日本制作的世界上第一架太陽能照相機，重量僅有475克，機內裝有先進的太陽能電池系統，其蓄電池可連續使用4年。美國一家公司生產了一種新型的135照相機。它的光圈、速度均由微電腦自動控制，電力則由太陽能硒光電池提供，只要有光線就能供電。

5.總結

目前晶體硅電池仍然是硅基太陽能電池的主要部分，但由十成木、環保等發而的制約。為了尋找晶硅電池的替代品，人們除開發了硅基薄膜太陽能電池外，又不斷研制其它材料的太陽能電池。其中主要包括砷化嫁III-V族化合物、硫化福、硫化福及銅錮硒薄膜電 池等。但這些材料有些含有劇毒而制約其發展。

硅基薄膜憑借其而積大、成木低、工藝設備成熟、易集成、無毒、有多種廉價襯底選擇以及適合制備柔性電池等優勢，己經成為工業生產的一個重要組成部分。隨著研究的深入，技術的進步和成木的進一步下降，薄膜電池將占據越來越多的市場份額，最終取代體硅材料成為太陽能電池的主要材料。薄膜電池的另一個優點是適合作為光伏建筑一體化(BIFV)的材料，非氫化非晶硅薄膜電池的生產線己有很多條，但其紅外波段的響應較弱，受到光致衰

減效應的影響，組件效率較低。為了充分利用光譜減小光致衰減效應以提高效率，非晶微晶疊層電池己成為目前研究的一個熱點。多晶硅薄膜電池的制備溫度較高，耐高溫襯底的成本

大致為組件制造成本的三分之一，因此尋找低成本的襯底和高效的低溫制備技術和工藝藝是目前研究的一個重點。

參考文獻

【1】申蘭先。薄晶體硅太陽能電池。昆明，云南師范人學太陽能研究所。

【2】 魯源坤，張敏剛。硅基薄膜太陽能電池及硅鍺薄膜在其中的應用。山西太原，太原科技大學。

【3】鐵生年，李星，李昀珺。太陽能硅材料的發展現狀。青海西寧，青海大學先進材料重點實驗室。

【4】 王昊鷹，近幾年太陽能電池的研究進展與發展趨勢。遼寧大連 大連理工大學。

【5】黃慶舉，林繼平，魏長河，.姚若河。硅太陽能電池的應用研究與進展。廣東廣州。華南理工大學電子信息學院，茂名學院物理系。

【6】汪建軍，劉金霞。太陽能電池及材料研究和發展現狀。寧波

第三篇：重鋼鐵水脫硅工藝研究及應用

重鋼鐵水脫硅工藝研究及應用

（壹佰鋼鐵網推薦）鐵水中的硅并非轉爐煉鋼的主要熱源，過高的硅含量只會增大轉爐脫磷難度，影響煉鋼生產的穩定。

重鋼采用的是緊湊的“一罐制”生產組織模式，對鐵水硅含量提出了更高的要求。目前，高爐鐵水硅含量平均為0.45%，基本滿足煉鋼生產需要。但鐵水硅含量波動大，一般為0.10%~1.25%，大于0.80%的比例約6%，對“一罐制”生產順行影響較大。而且，從理論和實際生產數據上分析，鐵水硅含量越低，對轉爐脫磷越有利，故探討、選擇適宜的脫硅工藝很有必要。

高爐到轉爐脫硅大不同

高爐出鐵過程脫硅。高爐出鐵過程脫硅最直接的辦法就是在高爐鐵溝內進行脫硅處理，該處理工藝不增加高爐—鐵水預處理流程的時間，且處理能力較大、溫降小。脫后渣還可以在鐵水預處理工序進行處理，不影響“一罐制”模式的順行。這種辦法成本低，在早期的一些文獻中已有記載，脫硅率一般為50%左右。故從現有條件上考慮，重鋼采用自然投入法在高爐鐵溝內進行脫硅試驗。其工藝過程是將脫硅劑投入鐵溝內流動的鐵水表面，借助鐵水從主溝流入鐵水罐時的沖擊攪拌作用促進脫硅反應的進行。

從試驗結果可看出：多批次加入脫硅劑有利于脫硅反應的進行，且波動性較一次性加入時小；最佳的脫硅劑加入方式應該是多批次加入，且前期量稍大，并逐漸遞減。

KR法脫硅。KR法的主要原理是以一個外襯為耐火材料的攪拌器浸入鐵水罐熔池內一定深度進行旋轉攪拌，使鐵水形成漩渦，并將加入的熔劑卷入鐵水中，在充分的動力學效果下與鐵水進行混合、反應的一種方法。這一方法原來一直用于鐵水脫硫，武鋼在上世紀70年代從日本引進，目前在國內已得到廣泛應用。

重鋼在210t公稱容量的KR脫硫裝置上進行了KR法脫硅試驗。從試驗結果可看出：鐵水脫硅率隨脫硅劑加入量增大而提高；盡管進KR站鐵水的溫度較高爐出鐵溫度稍低，但充分攪拌的動力學效果更有利于提高脫硅率。

轉爐吹煉過程脫硅。其主要的方式包括轉爐雙渣操作和轉爐雙聯脫硅。

轉爐雙渣操作是轉爐煉鋼常用的造渣方法，其重要作用之一就是處理含硅量較高的鐵水。生產實踐證明，轉爐雙渣操作基本上可以解決含硅量為0.80%~1.25%的鐵水對轉爐脫磷的影響問題，且主要用于吹煉普碳鋼或走LF精煉工藝路線的一般優質鋼。但鐵水硅含量越高，轉爐操作越不穩定，易造成轉爐干法泄爆，影響生產順行。故對于硅含量大于1.25%的異常高硅鐵水還應探尋其他解決辦法。

轉爐雙聯技術目前在國內多家鋼鐵企業中應用和推廣。該工藝是將脫磷、脫碳分別在兩個轉爐內進行，其中一個進行鐵水脫磷，另一個轉爐將脫磷處理后的鐵水進行脫碳升溫，從而取得純凈度較高的鋼水。

轉爐雙聯技術在設計上又分為異跨異爐、同跨異爐和同跨同爐模式。重鋼具備同一轉爐分別承擔脫磷爐和脫碳爐任務的能力，屬于同跨同爐模式，類似轉爐雙渣，作業時間短。故此次運用轉爐雙聯技術試驗處理異常高硅鐵水，前一爐吹煉的主要任務是將鐵水中的硅含量脫至0.40%左右，然后將脫硅處理后的鐵水重新倒入轉爐進行脫碳、脫磷。試驗數據顯示，轉爐雙聯法脫硅率較高，可將異常鐵水的硅含量平均脫至0.43%。但過程控制很不穩定，操作工藝還有待進一步優化。

工藝選擇講究因地制宜

結合重鋼的生產工藝狀況，上述脫硅工藝的優缺點和脫硅率對比見附表。

“一罐制”生產組織模式對時間節奏的要求非常嚴格，不增加“一罐制”生產流程的時間是生產順行的前提，故高爐出鐵過程脫硅和KR法脫硅的實用性更高。其中，高爐出鐵過程脫硅的效率較高，應作為正常生產過程中的主要脫硅工藝。這兩種脫硅工藝基本可以解決目前比例約占6%的高硅鐵水的問題。由于KR站在初期設計上未考慮增設其他加料裝置，且結構非常緊湊，目前均采用人工投擲的辦法加入脫硅劑，加入量較少。因此，KR法脫硅率還有較大的提升空間。但是否須要進一步整改和優化，還有待就成本和效益進行論證。

轉爐雙聯法脫硅雖然不穩定，但仍有進一步優化的空間，而且其脫后硅含量平均可控制在0.40%~0.45%，基本滿足轉爐脫磷要求。高爐在開爐或復風前期以及洗爐時，常伴有硅含量異常高的鐵水，轉爐雙聯法脫硅可作為處理這類異常高硅鐵水的應急方案。

從降低轉爐生產成本、提高鋼水質量上考慮，在鐵耗較高并能保證一定硅含量的前提下，鐵水硅含量應越低越好。因此，各鋼廠應根據自身條件和要求選擇適宜的鐵水脫硅工藝。（壹佰鋼鐵網推薦）

第四篇：絕緣管型母線的發展及應用調查報告目錄1引言

絕緣管型母線的發展及

應用調查報告

目 錄

1.引言 ……………………………………….........................................1 2.絕緣管型母線的結構與技術特點 ………………………………….1 2.1.結構 ……………………………………………………………….1 2.1.1.母線本體結構 …………………………………………………...1 2.1.2.絕緣管型母線的整體結構 ……………………………………...2 2.2.技術特點 …………………………………………………………...2 3.國內外絕緣管型母線的發展狀況 ………………………………….4 4.各種型式的絕緣管型母線 ………………………………………….5 4.1.澆注式絕緣管型母線 …………………………………………….5 4.1.1.結構及材料 ……………………………………………………...5 4.1.2.制造工藝及主要設備 …………………………………………...6 4.2.繞包式絕緣管型母線 …………………………………………….6 4.2.1.結構及材料 ……………………………………………………...6 4.2.2.制造工藝及主要設備 …………………………………………...7 4.3.擠包式絕緣管型母線 …………………………………………….8 4.3.1.結構與材料 ……………………………………………………...8 4.3.2.制造工藝及主要設備 …………………………………………...8 5.國內絕緣母線的應用狀況 ………………………………………….8 6.絕緣管型母線有待改進的地方與存在的問題 …………………….9 6.1.母線有待進一步研究的技術問題………………………………10

6.1.1.加強行業的技術研究與交流 …………………………………10 6.1.2.進一步加深技術細節問題的研究 ……………………………10 6.1.3.改進生產工藝研究 ……………………………………………11 6.2.絕緣管型母線的生產行業管理 ………………………………..11 7.關于絕緣管型母線的建議 ………………………………………..12 7.1.實現全絕緣管型母線 …………………………………………..12 7.2.編制標準，完善試驗 …………………………………………..13 7.3.加強科技投入，加強行業合作 ………………………………..13

絕緣管型母線的發展及應用情況調查

1.引言

絕緣管型母線是一種新型母線型式，其實質是利用銅或鋁管母作為導體，外敷絕緣的一種母線產品。

這種母線早期在國外開始應用，已有幾十年的運行經驗。國內大連第一互感器有限責任公司于2002年開始從德國引進技術，2004年完成型式試驗，之后逐步開始生產干式絕緣管型母線。隨后，越來越多的企業開始制造絕緣管型母線。絕緣管型母線由于其載流量大、機械強度高、外形尺寸小、電氣絕緣性能強的優點，其安裝的環境適應性較好。在近十年的時間內，絕緣管型母線在變電站、發電廠和大型光伏發電工程等領域內得到了越來越多的應用。2.絕緣管型母線的結構與技術特點

目前，國內生產絕緣管型母線的廠家有三十多家，絕緣管型母線的生產工藝和結構形式有較大的差異，在此僅對一種結構形式進行分析。2.1.結構

2.1.1.母線本體結構

圖.1所示為絕緣管型母線的一般結構，母線的構成從內到外依次是：金屬管母、導體屏蔽層、絕緣層、絕緣屏蔽層、金屬屏蔽層、外護層。

金屬管母一般采用銅或鋁管母，絕緣層采用固體絕緣材料，現在具體使用的絕緣材料有多種，導體和絕緣屏蔽層使用的材料也有很多

種，金屬屏蔽層采用銅網或銅帶，外護層大多采用熱縮套也有采用不銹鋼。

2.1.2.絕緣管型母線的整體結構

絕緣管型母線不是簡單的一段母線，它在實際工程中需要由多段直線或彎曲母線、中間接頭、母線終端、三通、支撐結構和穿墻結構組成一個整體母線系統才能夠投入使用。總體上，它是一個分相形式。2.2.技術特點

絕緣管型母線由于采用銅管或鋁管母線導體，具有如下特點： 1)載流量大

絕緣管型母線導體采用管型結構，其集膚效應低，單位截面的導體的載流量大于同等截面其它形式的導體。如載流量800A的母線，銅管母線需采用Ф32×3，電流密度為2.93A/mm2，而矩形銅母線需采用60×6mm2，電流密度為2.22 A/mm2，管母的導體效率提高了約30%。

2)表面場強低

根據圓管母線表面的電場強度（E）與電壓（U）/半徑（R）成正比，同樣截面的銅管母線與矩形母線相比，管母表面的場強是矩形母線的1/10～1/15。因此管母外敷絕緣承受的場強較低，因此帶電運行較為安全可靠。

3)機械強度大

根據母線截面模量公式：

管型母線截面模量公式為：W= π/32(D4-d4)其中，D—管母外徑，d—管母內徑； 矩形母線截面模量公式為W=bh2/6 其中，b—矩形母線寬度，h—矩形母線厚度。

同樣載流量的母線，抗彎截面模量，管型母線是矩形母線的5倍。管母具有較強的機械強度，可承受較大的短路電動力和較大跨距的抗彎和抗震能力。

4)散熱條件好

管型母線中間空，表面積大，具有良好的散熱條件，這方面性能大大優于矩形母線、電纜和其它母線。

除了以上特點外，絕緣管型母線一方面在導體外敷有絕緣層，具有很好的絕緣性能；另一方面導體外敷有導體和絕緣屏蔽層，母線絕緣承受電壓均勻，敷有金屬屏蔽層并接地，使得母線表面電位為零。另外，其具有外護套，對外部日照、風雨、機械、有害氣體等進行防護，因此絕緣管型母線還具有如下特點：

5)絕緣性能好

安裝時不需要考慮安全距離，運行可靠性高。6)環境適應性強

絕緣管型母線在戶內外均可使用，可以在一般的空間中使用，也可以在溝道、隧道內架設。

綜上所述，絕緣管型母線的技術優點有：①載流量大；②表面電場強度低；③機械強度大；④散熱條件好；⑤絕緣性能好；⑥環境適應性強。

正因為絕緣管型母線具有以上優異的技術特性，使得其在越來越多的領域內有取代矩形母線橋、共箱母線和電纜等其他母線的趨勢，將會得到越來越多的應用。3.國內外絕緣管型母線的發展狀況

國外絕緣管型母線的發展起步較早，技術較為成熟，比較知名的母線品牌有德國的PBP（preissinger busbar production）絕緣母線產品、瑞士雷茲SIS絕緣母線系統及德國MGC公司的RIP（resin insulated paper）絕緣管母產品。這些母線產品采用的都是環氧樹脂抽真空澆注生產工藝，德國MGC公司的RIP絕緣母線在戶外惡劣環境下使用時外護套增加一層不銹鋼罩殼。這種工藝分為兩個階段，第一階段是將包圍圓導體的絕緣紙在真空狀態下加熱干燥，第二階段是將事前準備好的澆注罐與母線連接，在壓力的作用下將一種低粘度的樹脂浸入包扎紙中。絕緣管型母線產品在國外已運行三十多年，有成功的運行經驗。

在國內，大連第一互感器有限責任公司于2002年引進德國PBP

公司的技術，經消化吸收后開始制造絕緣管型母線，其絕緣材料采用環氧樹脂，采用抽真空澆注的生產工藝。隨后，有較多的企業開始采用繞包工藝生產絕緣管型母線，其絕緣采用聚酯薄膜或聚四氟乙烯帶表面涂硅油復合絕緣。到2008年，開始有一些企業研究并采用擠包工藝生產絕緣管型母線，其絕緣材料采用三元乙丙橡膠（EPDM）或硅橡膠。隨后，有部分采用繞包工藝的企業也開始采用擠包工藝生產絕緣管型母線。

到目前為止，國內生產絕緣管型母線的企業有三十多家，采用的生產工藝有澆注、繞包和擠包三種，他們采用的絕緣材料分別是環氧樹脂、聚脂薄膜或聚四氟乙烯帶涂硅油復合絕緣、三元乙丙橡膠或硅橡膠。

4.各種型式的絕緣管型母線

目前，國內生產的幾種型式的絕緣管型母線，其整體和局部的結構、各部分使用的材料、生產工藝過程和生產設備等各方面均有較大差異，以下作簡要介紹。4.1.澆注式絕緣管型母線 4.1.1.結構及材料

a)本體及其結構如圖1所示: ①金屬管采用銅或者鋁管；

②金屬屏蔽層和絕緣屏蔽層采用非金屬半導電材料； ③絕緣層采用環氧樹脂； ④金屬屏蔽層采用銅絲網；

⑤外護套采用熱縮管和不銹鋼 b)中間接頭如圖2所示

圖.2 絕緣管型母線中間接頭

導體連接采用銅帶軟連接，外部是預制的絕緣套筒，絕緣套管有環氧樹脂絕緣層，內外非金屬半導電屏蔽層，金屬屏蔽層和外護套。4.1.2.制造工藝及主要設備

a)按工程需要將金屬管切割、彎曲成型；

b)繞非金屬屏蔽層、絕緣紙，敷金屬屏蔽層和外護套熱縮管； c)抽真空環氧樹脂澆注； d)環氧樹脂烘烤固化。

生產環氧樹脂絕緣管型母線的生產工藝復雜，生產設備要求較高，除了管母加工設備和繞制設備之外，還必須有環氧樹脂真空澆注機和大型烘烤爐等重要設備。4.2.繞包式絕緣管型母線 4.2.1.結構及材料

a)本體

其結構如圖.3所示。

圖.3 繞包式絕緣管型母線本體

①金屬管；

②電容屏蔽絕緣層;多層聚酯或聚四氟乙烯薄膜和一層鋁箔相間組成；

③金屬屏蔽層：銅帶； ④外護套：熱縮管。

有些制造廠在金屬屏蔽層與外護套之間增加外絕緣層，其材料為熱縮管。

b)中間接頭

中間接頭分為兩種，一種是半絕緣，導體連接為軟連接，絕緣為熱縮管，另一種是全絕緣，有的采用預制環氧樹脂筒，有的采用絕緣帶現場繞包。

4.2.2.制造工藝及主要設備

e)金屬管切割彎曲成型； f)繞包絕緣及電容屏蔽層； g)敷金屬屏蔽層和外護套；

以上加工不需要特別的加工設備，生產門檻較低。

4.3.擠包式絕緣管型母線 4.3.1.結構與材料

其本體與中間接頭的結構形式與澆注式絕緣管型母線基本上一致，主要是絕緣材料不同。有兩種不同的絕緣材料，一種是三元乙丙橡膠，其內外屏蔽層采用非金屬半導電材料；另一種是硅橡膠，其內外屏蔽層也采用非金屬半導電材料。

其它結構與澆注式大同小異。4.3.2.制造工藝及主要設備

擠包式絕緣管型母線的制造過程主要如下：

a)母線直線段制造：在此過程主要是擠包。硅橡膠絕緣采用單層擠包，三元乙丙橡膠絕緣采取絕緣及內外屏蔽層三層共擠；

b)母線切割彎曲成型； c)母線端部加工。

因此，擠包絕緣管型母線的生產除需要常規生產絕緣管型母線的設備外，還要有絕緣擠包設備。5.國內絕緣母線的應用狀況

前面介紹過，絕緣管型母線在歐洲已經生產和使用了三十多年，有較為豐富的制造和運行經驗。在國內，近十年來，絕緣管型母線生產企業一方面引進技術，一方面積極開拓研究新型絕緣管型母線以推動行業迅速發展，生產水平和能力不斷提高。目前，國內企業生產的絕緣管型母線存在著澆注式、繞包式和擠包式三種型式。

隨著國產絕緣管型母線的發展，國產母線在國內和國外的應用范

圍越來越廣泛。在國內應用的行業有電網系統、發電行業、鋼鐵煤炭、石油化工和光伏發電等。據不完全統計，2014年國內各行業使用的絕緣管型母線總長度接近20萬米，其市場銷售額約9億元人民幣。另外，國產絕緣管型母線也出口銷往金磚國家、東南亞國家及韓國，并且，國產絕緣管型母線在國內外市場的需求還在不斷增長，有很好的發展勢頭。

十年來，絕緣管型母線的使用領域越來越廣，數量也越來越多，并且有較好的發展勢頭。但是，絕緣管型母線也發生過許多故障，并且有繼續增加的可能性。在部分省和地區，已經開始限制部分劣質的絕緣管型母線的使用，部分行業也開始限制某些型式的絕緣管型母線使用。

據不完全調查，十多年來，絕緣管型母線發生過如下常見故障類型：

（1）絕緣管型母線終端與設備連接處嚴重發熱；（2）母線絕緣擊穿；（3）中間接頭絕緣擊穿；（4）絕緣管型母線終端絕緣擊穿；（5）金屬屏蔽層接地線熔斷；

（6）母線熱脹冷縮，基礎沉降造成母線變形。6.絕緣管型母線有待改進的地方與存在的問題

絕緣管型母線在國內生產使用已經十多年，取得了一定的經驗，已經發展為一個行業。為使絕緣管型母線的生產使用進一步發展，需

要對母線的技術研究、行業管理和標準等方面進行完善，作進一步提升。

6.1.母線有待進一步研究的技術問題

絕緣管型母線生產技術的發展，除了澆鑄式的生產技術是引進德國的，繞包式和擠包式是借鑒穿墻套管、中壓單芯電纜和共箱母線的生產技術發展起來的。各個制造廠技術研究差異較大，行業技術沒有形成合力，整體水平需要提高。

在今后應加強如下工作：

（1）加強行業的技術研究與交流；（2）進一步加深技術問題的研究；（3）改進生產工藝研究。6.1.1.加強行業的技術研究與交流

在過去，一種新產品的研發過程投入較大，技術研究較為成熟才投入產品的批量生產。例如，當研制國產封閉母線時，有多個設計院、大專院校和兩家企業進行合作研究，對封閉母線的使用條件、電磁、熱學、力學等基礎問題、基本型式、外形尺寸優化、端部處理等都進行多年深入研究，在這樣的條件下，國產封閉母線使用效果很好，現已經歷三十多年的考驗。國產絕緣管型母線研究投入不足，今后應補這一課，加強行業的技術研究與交流。6.1.2.進一步加深技術細節問題的研究

有的企業對絕緣管型母線的一些經常遇到的基本問題還不是很清楚，如母線的金屬屏蔽層，也稱為地屏，地屏需接地，但地屏應采

用多大截面，如何接地，接地線截面積應多大？有些制造企業對地屏的作用和運行時的工作原則沒有透徹的了解，像這樣的技術問題還很多，應加深研究，系統全面解決。6.1.3.改進生產工藝研究

絕緣管型母線具有如下特性：1)通過電流大，2)是絕緣母線，3）屬硬母線。參見其它匯流母線的制造，以下部分是母線多發病的關鍵點。

（1）導體的連接

由于母線載流量大，導體連接處的接觸電阻大，會發熱，應有足夠的導體連接面積，應適當選擇導體連接接觸面的鍍層和涂料，可靠的采用螺栓連接或壓接。

（2）母線的絕緣

絕緣管型母線系統的絕緣是很復雜的，包含母線本體、中間接頭、三通、終端及與避雷器連接處的絕緣等。要研究生產的絕緣管型母線在現場安裝后各部分絕緣均無缺陷，并能保護長期運行的母線絕緣保持完善。

（3）母線的機械強度

絕緣管型母線系統應研究在設計、生產中對溫度變化和基礎沉降的補償裝置，對短路電動力、地震力、和風壓作用下母線相間距離及支架設置，以及防止機械外力損壞的措施。6.2.絕緣管型母線的生產行業存在的問題

十多年來，許多企業在努力研究制造技術，改進生產工藝，加強

管理是國產絕緣管型母線質量有了長足進步，也存在一些企業沒有認真研究掌握絕緣管型母線的生產技術，不是采用科學的態度，盲目生產，影響了行業的健康發展，主要表現在以下幾個方面，應加以糾正。

（1）作坊式生產

某些小企業生產母線的水平很低，在沒有像樣的檢測設備和技術人員的情況下，工人就在一個簡陋的廠家內用很簡單的工具手工繞制絕緣加工母線，產品的質量不可能有保證。

（2）推出不科學的產品

絕緣管型母線在額定電壓和電流及其它條件均應有其適用范圍，超出范圍，在運行可靠性和經濟性上均會產生問題。某些制造企業在產品樣本上推出額定電壓126kV、252kV、363kV及550kV的產品，另外推出額定電流15000A、20000A、30000A，動熱穩定電流分別為200kA和80kA的產品，這樣缺乏科學依據，夸大產品的應用范圍。

（3）市場低價競爭

不同型式的絕緣管型母線在生產成本和產品質量方面存在著很大差異。嚴格質量正規程序生產出來的與作坊式生產出來的產品在質量上和生產成本上差別很大，這樣，不同產品參加市場競爭，低價中標對優質產品不利。還有一些制造企業推出銅包鋁管母替代銅管母的產品，在行業內低價競爭，影響行業產品質量的提高。7.關于絕緣管型母線的建議 7.1.實現全絕緣管型母線

目前，國內的絕緣管型母線存在著所謂的全絕緣母線、半絕緣母線和分段絕緣母線，不是嚴格意義上的絕緣管型母線。縱觀SF6氣體絕緣母線、封閉母線和共箱母線等均能實現整個母線系統全絕緣，包括普通母線段、中間接頭、三通和與其它設備連接均為全絕緣，母線表面均為零電位。

在目前階段，要做到除與設備連接處其它部分應為全絕緣，并且實現所有連接均為預制式，淘汰半絕緣、部分絕緣母線和現場繞包接頭施工。另外，目前僅有個別企業能實現絕緣母線與氣體絕緣柜的連接。今后制造企業要積極與絕緣管型母線相連接的設備配合，研究制造出封閉式（全絕緣）的母線終端，這里包括變壓器、開關柜等，還要研究與避雷器的全絕緣連接，制造出真正意義上的全絕緣管型母線。

7.2.編制標準，完善試驗

目前，絕緣管型母線沒有相應的行業、國家和國際標準，也沒有嚴格的試驗標準，導致進入市場的門檻很低。為使這個行業健康發展，應盡快的制定行業、國家和國際標準，嚴格各項試驗，使絕緣管型母線的制造、試驗、銷售、安裝和運行都有章可循。7.3.加強科技投入，加強行業合作

目前，絕緣管型母線的生產企業很多，技術上各自為政，互相保守。同時有的企業認為技術簡單，不深入研究就簡單的仿制致使國內整體制造水平低下。其實要能生產出高品質、可靠性高、讓用戶放心使用的產品并非易事。生產企業可以聯合研究所、設計院、大專院校和測

試單位，加強科研投入，同時互相之間加強合作，也可成立行業協會，共同努力使我國絕緣管型母線的產品處于世界領先。