第一篇：光工作站和光接收機的主要差別

光工作站和光接收機的主要差別

（林挺逵 浙江省臺州市路橋區鄉鎮廣電站退休職工）

論壇里有許多網友詢問過光工作站和光接收機差別的問題，專門的的帖子也有好幾個，現筆者把自己的初淺認識寫出來供作參考，并請指正。

光工作站和光接收機的工作原理是基本相同的，主要是效能大小有別，打個比方來說，前者好比是一門4聯速射高射機關炮，后者則是一挺高射機槍。

光工作站和光接收機都具有光接收組件、電放大器、電源部分和回傳組件或留有回傳插口，工作原理基本相同，它們的主要差別是：

1、體積大小不同，價格相差懸殊。

光工作站的體積通常是光接收機的4倍以上，價格在6000元左右至10000多元。而光接收機通常為1000元上下。

2、光接收機通常只有一路電放大器，再用2分配器分成兩路信號輸出。因此它的輸出電平就必然比放大模塊的最大設計輸出電平低了4dB。

而光工作站通常具有4路獨立的電放大器，而且往往配用性能更好的砷化鎵放大模塊或硅-砷化鎵混合放大模塊，不僅放大模塊設計的最大輸出電平高，而且有沒有分路損耗，因此它的輸出電平比光接收機要高得多。

3、光接收機通常只有一組固定在線路板上的光接收組件，一旦出故障，就得更換光接收機。

光工作站則配備可插拔的模塊式光接收組件，可以同時設置幾個備用，隨時可以切換。有些也可以用于接收自愈環網雙向信號，當一個方向的光信號中斷以后可自動切換接收另一個方向的光信號，保證信號不中斷。

4、光工作站可配用的反向回傳光發射機一般也是模塊形式，比普通光接收機的要好一些。

5、光工作站還可配置其他功能的器件。

6、光工作站通常用于居民高度密集的地方直接進行用戶分配。而光接收機多數用于信號聯網，近年也用于中小居民點的用戶分配。

不過，近年光接收機有向多輸出口、高輸出電平方向發展的趨勢，兩者的差別將會縮小。

附上一幅光工作站的照片和電原理圖。

第二篇：光接收機總結

光接收機總結

1，普通PIN接收機和APD接收機（直接檢測）

PIN光電二極管是在普通光電二極管的PN結中加入低摻雜的近乎本征半導體的I區形成的，用以加寬PN結的耗盡層（電子移動快）而減小擴散區（電子擴散慢），使電子空穴能夠快速通過耗盡層到達P和N區，大大加快響應速度。PIN的探測效率也很高。

PIN探測器擁有極寬的帶寬，商業化的超過了50GHz。PIN探測器的結構也非常簡單，如圖所示是PIN接受機的基本結構，光信號經過PIN光電探測器后經射頻放大器，在通過窄帶濾波器濾波，采樣后經閾值判決得到數據。

圖1 PIN接收機

PIN的噪聲來源主要是散彈噪聲，但是比APD的噪聲小得多。PIN是無增益器件，一個光子至多產生一個電子空穴對，不適合用來檢測微弱信號。對于10Gbps的OOK信號，若BER要達到10^-9，這種接收機要求需要6200PPB[1]。

APD是利用雪崩特性制成的高增益光電二極管，APD接收機原理圖與PIN接收機一致。一個光子產生一個電子空穴對后發生碰撞電離效應產生了大量電子空穴對，因此能夠探測很微弱的信號。APD接收機靈敏度一般比PIN接收機好5~10dB，對于10Gbps的信號，誤碼率達到10^-9需要1000PPB[2]。

APD的噪聲很大，主要是倍增噪聲，而且APD一般需要很高的反向偏壓來產生雪崩效應。同時，和PIN相比，APD只有很窄的線性效應（光電流和光功率成比例）。

2，光電倍增管PMT（單光子檢測）

光電倍增管是利用外光電效應和二次電子發射效應來探測光信號的電真空器件，由陰極、電子倍增極、打拿極和收集極陽極等構成。陰極和陽極之間加上高壓，光子在陰極表面產生光電子，這些光電子被電場加速后通過倍增系統產生大量二次電子，經陽極吸收形成輸出電流。

PMT的計數頻率可以達到幾十MHz，具有高靈敏度和低噪聲的特點，同時探測面積大直徑可達幾英寸、響應速度快上升時間小于1ns、高增益超過以及 寬譜寬等特點。PMT的量子效率受陰極材料和工作頻率的影響：在紫外和可見光譜范圍中，材料是GaAsP時，量子效率可以達到40%，在近紅外區域，材料為GaAsInP時，量子效率小于1%，限制了PMT的使用。

LCTSX的LCT終端的接收機用的是PMT，碲鎘汞APD作為備份接收機。

3，APD接收機（單光子檢測）

APD單光子檢測器的原理是讓偏置電壓大于雪崩電壓（即蓋革模式），當有光子進入時，會產生uA甚至mA級別的光電流。由于任何光子或噪聲都將產生雪崩，所以會影響對每個光子之間的的檢測，需要電路來抑制雪崩。如圖2所示，一般有三種方式來抑制雪崩，無源抑制、有緣抑制、門模抑制。無源抑制就是在有光子進入時，APD雪崩，里面的結電容和分布電容通過電阻放電，然后停止恢復到接收光子狀態。這種模式的計數率很慢，由電容放電時間決定，在幾百ns級別。有源抑制即利用雪崩信號的上升沿作為觸發信號，通過反饋控制驅動電源，達到抑制的目的。門模抑制，即在沒有光子到達的時候APD兩端電壓高于雪崩電壓相當于門打開，沒有的時候則關閉，大大提高APD的性能和壽命。對APD性能影響最大是暗計數，暗計數有產生原因有多種，有本身的原因，如熱噪聲，也有外部原因，如黑體輻射、后脈沖計數、隧穿效應，門模模式能夠有效減小后脈沖計數和熱噪聲，因此門模模式為APD的最佳工作模式。APD單光子計數器噪聲表現為暗計數和變化的量子效率，在一個門時間內最多測一個光子，且在門關閉時間內無法接受光子，限制了靈敏度。[3] 可見光頻段Si-APD量子效率可以達到85%，Ge-APD工作在800~1550nm波段，InGaAs-APD工作在900~1700nm波段，在1550nm窗口應用較多，量子效率多為10%~20%，暗計數大多在KHz量級。

圖2（1）無源抑制（2）有源抑制（3）門模抑制

如圖3所示是各種探測器參考性能對比圖，圖中可以看出PMT(光電倍增管)暗計數較高，Si-APD主要工作在可見光波段。InGaAs-APD單光子計數器的量子效率可以達到20%，暗計數也較低，但是重復頻率不高，超導納米線單光子探測器SSPD的重復頻率很高，暗計數很低，量子效率較低。該圖只是作為參考，比如后面講到SSPD通過一些方法量子效率能達到很高。

圖3 各種探測器性能比較[3] 歐洲航天局ESA在地面建立了一個OGS地面站與美國LLCD項目的月球衛星的LLST通信，其中的接收機使用的是一個基礎的PMT和一個作為備份的碲鎘汞APD[4]，碲鎘汞APD量子效率達到了60~80%，而且有著高增益和低噪聲[5]。LLST發射的信號到達OGS時功率僅為350pW（經計算對于622Mbps約為4.4PPB）。

4，超導納米線單光子計數器SSPD或SNSPD（單光子檢測）

超導體單光子計數器的原理是首先讓超導材料工作在超導溫度下，偏置電流接近超導體臨界電流，當光子被吸收后在吸收處形成有電阻的熱點，此時電流將向邊緣沒有電阻的地方走，導致電流密度大于臨界密度產生電阻，形成一個脈沖信號。SSPD有著超快的響應速度和極小的暗計數，但是一般量子效率較低。SNSPD的靈敏度可以達到接近1PPB，并有達到小于1PPB的潛力。

美國LLCD項目的LLGT地面站使用的就是超導納米線接收機（林肯實驗室）。如圖4（1）所示是LLGT使用的超導納米線結構，上面的氮化鈮納米線寬度為80/140nm，厚度為5nm，安裝在硅晶片上。這種結構是4元納米線結構，即有4個納米線陣列，文獻[]采用2元納米線結構，提到了多元結構能夠提供更高的計數速率（reset time）和有限的光子數分辨率，探測效率也得到了提高，該超導納米線也是由氮化鈮制作，厚度4nm寬度100nm。如圖4（2）所示其探測效率相比單光子得到了提高。由圖4（2）還可以看出，脈沖(時隙)寬度也會極大的影響探測效率，進而影響靈敏度，因此LLCD下行在38Mbps時靈敏度要求為1.49PPB，而622Mbps時要求為3.48PPB。SSPD陣列結構也有缺點，如果階數過多會導致電路復雜，可能會引起由電磁場耦合和聲子導致的碼間串擾。LLGT采用4個這樣的4元陣列，即16根納米線，重復時間為5ns（計數頻率200MHz），暗計數為3000/s，量子效率達到75%。由于每根納米線都需要有單獨的電路，限制了納米線數量的進一步提高。[6] SSPD的探測效率除了可以通過陣列提高，還有其他方法，比如文獻[7]的單光子計數器在加入光學腔和抗反射膜的情況下探測效率達到了57%。

圖4（1）4元超導納米線結構（2）脈沖寬度和探測效率關系圖

5，超導體轉換邊緣傳感器TES（單光子檢測）

這種單光子探測器的工作原理是讓超導體工作在超導狀態下，當入射光入射到生長在絕緣襯底上的超導薄膜并被吸收，溫度上升轉變為正常態，由于環境的低溫再次回到超導態，此時監測電阻率的變化就能實現單光子探測。

TES的量子效率能做到非常的高，達到90%，而且暗計數非常的低，甚至可以實現光子數分辨功能，但是有個明顯的缺點是由于超導體材料再次冷卻到超導狀態時間較長，重復頻率較低，僅在KHz量級。

6，前置放大直接檢測(直接檢測)圖5（1）是普通前置放大器的接收機模型，圖5（2）是采用平衡接收的前置放大器接收機模型。文獻[]中提到了這種接收機在Gbps速率下，對未編碼的DPSK（DPSK對靈敏度的要求和4-PPM差不多，均相對OOK有3dB優勢）靈敏度達25-30PPB（BER應該是10^-9），對編碼的DPSK靈敏度達7-8PPB，而對于M-PPM，M較大或者帶寬擴展系數較大（即降低帶寬利用率）的情況下可以實現1-2PPB。而且通過WDM可以很容易的實現Tbps的速率。光放大器的ASE(放大器自發輻射噪聲)噪聲對接收機性能影響很大。[8]

圖5 前置放大直接檢測接收機

LLCD項目中LLST衛星終端的接收機采用的是前置放大直接檢測接收機接收4-PPM信號。如圖6所示，光信號經放大濾波后由PD轉換為電信號，再放大后一路經一個時隙與自己混合，得到差信號和和信號，分別經兩個時隙延時后與自己進入判決電路得到信號的高位和低位，實現解調[10]。LCRD項目也將使用與此類似的前置放大直接檢測接收機，并且同時有DPSK和PPM兩種調制方式的收發機。

圖6 LLST前置放大直接檢測接收機

7，相干接收機（相干檢測）

相干接收機有兩種，一種是零差接收，一種是外差接收。零差接收是指本地振蕩器與接收信號光同頻，經混頻濾波后將調制在光信號上的RF信號提取出來。而外差接收指本地振蕩器與光信號不同頻，經混頻后用特殊方法將RF信號提取出來，外差接收在空間光通信中應用較少，不再贅述。文獻[8]寫到在6Gbps未編碼PSK接收機靈敏度要求35PPB，8Gpbs時要求為80PPB，和前置放大DPSK幾乎沒有區別，在小于Gbps速率下則比DPSK更好一些，在4和565Mbps速率下分別是16和20PPB。從理論上講，PSK的零差接收機會優于DPSK2倍，優于OOK4倍，其中2倍是由于從星座圖看出0和1信號距離是OOK的2倍，另外2倍則是零差相干接收提供的更高的靈敏度。實際上由于各種原因PSK零差系統只比前置放大DPSK接收機略好，而且需要復雜的鎖相系統。

歐洲LCTSX項目的LCT終端使用的零差相干接收，工作原理如圖7所示。種子光源經相位調制器和光放大器發射到信道，接收機是基于光學costas鎖相的BPSK零差解調系統，光學鎖相環可以解決多普勒效應等因素導致的頻移，使接收信號與本振同頻，再使用本振和接收信號光干涉，拍出RF信號，再經濾波得到RF信號。

圖7

參考文獻

[1]S.B.Alexander, Optical communication receiver design(Bellingham, Washington, USA:SPIE Optical Engineering Press, 1997.[2]Y.Miyamoto, Y.Hagimoto, and T.Kagawa, “A 10 Gb/s high sensitivity optical receiver using an InGaAs-InAlAs superlatticeAPD at 1.3 μm/1.5μm,” IEEE Photon.Technol.Lett.3, 372–374 ,1991.[3]李璐.基于雪崩二極管的通訊波段單光子探測器技術研究.學位論文，2010.[4]Receiver Performance of ESA Ground Terminal During Lunar Laser Communication Demonstration(LLCD).Proc.International Conference on Space Optical Systems and Applications(ICSOS),2014.[5]Vojetta, G., et.al.,” Linear photon-counting with HgCdTe APDs,”Proc.SPIE Vol.8375 83750Y-1, 2012.[6]Eric A.Dauler, Bryan S.Robinson, Andrew J.Kerman.Multi-Element Superconducting Nanowire Single-Photon Detector.IEEE transaction on applied superconductivity,2007.[7]Matthew E.Grein, Andrew J.Kerman, Eric A.Dauler.An optical receiver for the Lunar Laser Communication Demonstration based on photon-counting superconducting nanowires.Proc.of SPIE,2015.[8]Kristine M.Rosfjord1, Joel K.W.Yang.Nanowire Single-photon detector with an integrated optical cavity and anti-reflection coating.Optical Society of America,2006.[9]David O.Caplan.Laser communication transmitter and receiver design.J.Opt.Fiber.Commun.Rep.4, 225–362 ,2007.[10]M.L.Stevens, D.M.Boroson.A simple delay-line 4-PPM demodulator

第三篇：蓄光材料

1一種蓄光性發光材料及其制備方法

本發明公開了一種蓄光性發光材料及其制備方法。該材料的化學組成式為MO.Al2O3∶Eu.N，原料采用鋁、鍶、鈣、硼的氧化物，或者經加熱能產生上述氧化物的鹽類，加入碳粉和硼酸研磨混合，在高溫爐中灼燒，冷卻后粉碎即得。采用了上述組成和方法制得的蓄光性發光材料，其性能穩定，在制備過程中密封燒制時間短，一次即可完成固相反應；并適合于氧化、還原、真空等各種燒結氣氛；制得的蓄光性發光材料經自然光或日光燈照射十分鐘后，可在黑暗中持續發光十二小時以上。

2蓄光發光熒光材料

一種蓄光發光熒光材料，是以堿土金屬磷鋁化物為基質，二價銪離子為激活劑，低價其他稀土離子為共激活劑并加入助熔劑硼酸而構成。化學性質穩定，不含任何放射性物質，可蓄光發光反復使用，其余光亮度高、余輝時間可達1０小時以上，具有廣泛的實用性，給人們提供適合于不同場合下黑暗中可明顯顯示的熒光材料的新品種。3 鋁酸鹽系蓄光發光材料

本發明公開了一種鋁酸鍶類蓄光發光材料的制備方法和蓄光發光材料，將部分添加原料預燒后加入到SrCO3、Al2O3、H3BO3、EU2O3、Dy2O3等主原料中，控制原料中陰離子與陽離子的摩爾比大于１，混合均勻后研磨，在８００—１３００℃燒結１．５—３小時，并用氫還原，得到的產物冷卻后經研磨和２００目篩篩分，制備出一小時余輝大于１００mcd/m的高余輝性能的發光材料。

4蓄光性長余輝發光材料

蓄光性長余輝發光材料，涉及一種光致蓄光性發光材料，尤其是塑料類無致蓄光性發光材料。包括塑料基體材料和發光粉，其特征在于：它含有６０～90%(ｗｔ)的聚四氟乙烯樹脂，１０～４０％（ｗｔ）多離子激活的長余輝發光粉。它發光強度高、余輝時間長、無環境污染、耐候性能優越，特別能適應戶外和惡劣環境中使用。它能廣泛用于各類工程應用領域和裝飾領域。如可用于高層建筑、人防工程、海上或水下

工程和設施、地下商場等。5 蓄光型長余輝發光材料

一種長余輝發光材料，化學式為aMeδ·bLn2δ＇3·cR:EUx,Rey,Me選自Mg,Ca,Sr,Ba,Zn,Mn,Cd中的一種或多種元素；Ln選自Sc,Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu中的一種或多種元素；δ,δ＇為O,S中的一種或兩種，且不能同時為O；R為B2O3,MCl,M2O,P2O5中的一種或多種成份；M為Li,Na,K,NH4,H

中的一種或多種；a,b,c,x,y為摩爾系數，分別為0.00001——1.5,0.00001——1.5,0.1——2.5,0——0.4,0——0.8；制法是用化學式中元素的單質或化合物混勻，于1100——1400℃燒結而成，該產品在可見光照射后有較強的余輝現象。高蓄光發光材料及其制造方法

本發明公開了在透明性母材中混合蓄光發光性顏料成分固化而成的蓄光發光材料，透明性母材的粘度是1Pa·s以上(20℃)，透明性母材的比例是7～95重量％，考慮成型體的組織狀態與發光性能的關系，使得在規定的輝度下維持更長時間的發光，從而提高發光性能。

7蓄光發光性道路標志材料與道路結構

本發明提供在道路表面敷設同時含有透明性樹脂成分與蓄光發光性顏料成分的樹脂糊而形成蓄光發光性層的道路標志材料，在樹脂糊中配合總量的7～95重量％的透明性樹脂成分，上述材料作為道路的標記等使用，具有所要求的耐磨耗性或耐候性，同時具有高蓄光發光性能，抑制綠色的色調，可作為白線或各種色

線使用，還具有防滑性能。

8一種用玻璃微珠制成的蓄光發光節能材料及其用途

+本發明公開了一種用玻璃微珠制成的蓄光發光節能材料，以玻璃微珠作為基質材料，使用一種長余輝蓄光發光材料激活玻璃微珠制成。其原料組成及含量以重量百分數計為：玻璃微珠(20-450Mesh)70-80％、長余輝蓄光發光材料20-30％。該產品與全部由稀土離子銪激活的堿土鋁酸鹽、堿土硅酸鹽或堿土硅鋁酸鹽、硫化物、硫氧化物等系列長余輝蓄光發光材料比較，性能效果相同，完全可以代替長余輝蓄光發光材料；用途廣泛，工藝簡單，原料易得，產品價格降低50％以上；產品用于各種油漆、涂料、廣告牌匾、安全標示的表面噴涂，工藝品造型，建筑物內外墻體表面油漆、涂料上噴砂，蓄光發光裝飾作用效果極佳；合理的利用了再生資源，為玻璃微珠的應用開辟一條新途徑。

9一種免磨型長余輝蓄光體材料及其制備方法

本發明公開了一種免磨型長余輝蓄光體材料。其特征在于它具有下面的化學組成式： aAl2O3·bSrCO3·cMeO·xEu2O3·yDy2O3其中，所述的MeO為選自Mg、Ca、Mn、Zn 中的一種或多種的元素；a、b、c、x和y為摩爾數，并且，a、b的比例在0.8～2之間，且 0.01≤a≤2.5，0.01≤b≤2，0.01≤c≤0.5，0.00001≤x≤1，0.001≤y≤1。本發明還公開了其制備方法。本發明可以用來制作水性發光油墨、發光涂料及發光陶瓷等產品。

10蓄光-自發光玻璃及其制造方法

一種蓄光-自發光玻璃，由多種離子激活的蓄光-自發光材料(占0.01～40％，)和基質玻璃(占99.99～60％)組成；蓄光-自發光材料的粒徑10μm～20mm；基質玻璃可以是低熔點玻璃或常規硅酸鹽玻璃。制造方法為在常規硅酸鹽玻璃成形過程中摻入蓄光-自發光材料或將低熔點玻璃粉與蓄光-自發光材料充分混合后，在700至1100℃溫度熱處理成蓄光-自發光玻璃；該生產工藝簡單、成本低廉。

11一種蓄光發光反光玻璃微珠

一種蓄光、發光、反光玻璃微珠的制造方法，屬于應用發光材料領域，本發明解決了玻璃微珠單一的回歸反射的反光問題，滿足了用戶對多種發光材料集于一身的需求。本發明選擇了光致長余輝發光材料及某些稀土鹽和hex-ZnS/Cu/Co.(Zn.Cd)S/Cu.(Zn.Cd)S/Cu.3Ca3(Po4)2/Ca(F.Cl)2/Sb/Mn.CaWo4等發光材料經高

dd溫熔融及精制調配而成，使單一反射光的玻璃珠分別發出黃綠、黃、藍、白光，因本發明有蓄光功能，故在無光照射情況下，也能發出所需黃綠、黃、藍、白光。該產品主要用于多種標志涂料、標牌、消防、交

通、車、船等各種指示標記。12 一種蓄光性發光塑料

本發明公開了一種蓄光性發光塑料，解決了目前使用的發光塑料存在的強度和后期發光效果較差的問題。本發明由樹脂、蓄光性發光粉、玻璃粉或微玻璃珠三種成分組成；其制備方法是以樹脂為載體，使用微玻璃珠或玻璃粉為填料，將三種成分加熱混合、熔融、造粒即得到蓄光性發光塑料。采用了上述組成制得的蓄光性發光塑料，降低了制造成本，增加了蓄光性發光功能和后期發光效果，提高了制品的光澤度和透光度等光學性能，做到了綜合利用，減少了污物排放；制得的蓄光性發光塑料在經十分鐘以上的照射后，可

持續有效發光５～１２小時。13蓄光性發光陶瓷制品

一種含３—５０％鋁酸鹽系蓄光性發光粉的陶瓷釉料制成的蓄光性發光陶瓷制品，該蓄光性發光陶瓷制品既具有陶瓷材料的各種優點，又有余輝亮度高、余輝時間長等蓄光性發光特性，日光或燈光照射數分鐘后，能持續發光十二小時以上，可制作成工藝美術陶瓷或建筑衛生陶瓷，在夜間或黑暗場所能起到照明、標識

和裝飾作用。藍色或者深綠色發光性鋁硅酸鹽蓄光體及其制造方法

本發明提供發光成藍色或者深綠色，在具有長的殘光性的同時，在結構上是熱穩定的，即使在化學的嚴酷條件下，也顯示優良的耐候性的蓄光體及其制造方法。本發明的藍色發光性鋁硅酸鹽蓄光體是由組成式以（M1－n－mMnEum）（Al1－xSi3/4X□1/4X）2O4（□表示組成缺損，Ｍ表示從鎂、鈣、鍶和鋇中選擇的１種以上＊的堿土金屬元素，Ｍ表示從錳、鋅、鎘中選擇的１種以上的２價金屬元素，ｎ、ｍ、ｘ由分別滿足０≤ｎ≤０．２、０〈ｘ〈０．６、０．０００１≤ｍ≤０．１的范圍的數值)表示的、以Eu激活的粉末狀生成物

構成的。

15蓄光發光電器開關及其制做方法

本發明所述的蓄光發光電器開關及其制做方法是一種能將光能吸收然后又以可見光的形式緩慢釋放出來的蓄光發光電器開關的制做方法。本發明采用蓄光發光材料、液體石蠟和塑料混合制成電器開關的外殼及按鈕，從而使電器開關能吸收光能然后以可見光的形式在黑暗時緩慢的釋放出來，給人們的晚間生產，學習和生活提供方便，且這種開關不含有任何放射性物質、無毒、無害。

16蓄光發光園林山水盆景

本發明公開了一種蓄光發光園林山水盆景，由盆體、隔板及裝在隔板上的園林景物構成，在隔板下面裝有微型水泵和噴水裝置，其特征是園林景物由蓄光發光材料制成。本發明具有在陽光、燈光下吸收光線照射的能量，在夜晚釋放能量發出各種不同光線的功能，其吸光１０—３０分鐘后，置于暗外或夜晚可持續發光８—１２小時，且發光強度高，無放射性，壽命長，芳香撲鼻，是居家、賓館、會議室等場所的裝飾

精品。本發明具有極大的市場潛力。

17蓄光性熒光體

本發明提供了一種蓄光性熒光體，它由m(Sr1－aMa)O·n(Mg1－bMb)O·2(Si1－cGec)O2：EUxLny表示，式中，M表示Ca和Ba，M表示Be、Zn和Cd，Ln表示Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、B、Al、Ga、In、Tl、Sb、Bi、As、P、Sn、Pb、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W、Cr和Mn，式中a、b、c、m、n、x和y在以下范圍內，０≤a≤０．８、０≤b≤０．２、０≤c≤０．２、１．５≤m≤３．５、０．５≤n≤１．５、１×１０在１×１０－５

－１

－５＊

2+

121

2≤x≤１×１０

－１、１×１０

－５

≤y≤１×１０

－１，而且，含有濃度～１×１０g·atm/lmol母體范圍內的Ｆ、Cl、Br和Ｉ等鹵素。

16細顆粒蓄光性熒光粉及其制備方法

本發明提供一種以ＥU為主要激活劑，具有顆粒細的堿土金屬鋁酸鹽蓄光性熒光粉，其特征在于由下述一般式定義：（A1－x－yDxEy)O·a(G1－zHz)2O3式中Ａ代表堿土金屬Mg、Ca、Sr、Ba以及二價金屬Zn中至少一種；Ｄ代表激活劑Eu、Ｅ代表共激活劑；稀土Dy、Nd、Pr、Ho、Er、Tm、Yb、Lu，過渡元素Mn、Zr、Nb、Ti、Sb、Li、Ge、In、Ｗ中至少一種；Ｇ代表基質共晶體Ａｌ；Ｈ代表基質共晶體Ｂ或Ga，其中０．０００１≤ｘ≤０．５，０．０００１≤ｙ≤０．３，０．０００１≤ｚ≤０．５，０．５≤ａ≤３．０。

17蓄光按鍵的制造方法

一種蓄光按鍵的制造方法，是將蓄光劑加入固軟體狀態的硅膠材料中混合均勻后再射出成型，以使整個按鍵具有蓄光作用，或將蓄光劑加入液態的硅膠中，再藉由印刷方式將硅膠印于按鍵表面，以構成蓄光按鍵

者。

18一種蓄光性發光陶瓷墻地磚的制造方法

本發明公開了一種蓄光性發光陶瓷墻地磚的制造方法，屬陶瓷磚的一種加工技術。該制造方法包括陶瓷磚坯的烘干，釉料防護層的涂敷，烘干燒制，釉料發光層的涂敷、烘干、燒制諸工序，且釉料發光層的涂敷、烘干、燒制可重復多次，釉料防護層原料為透明玻璃、長石、高嶺土、石英。釉料發光層的原料為透明玻璃、高嶺土和發光粉。形成了陶瓷磚兩次燒成并可多次燒亮的特點。燒制出的陶瓷磚保持了發光粉的特性，有良好的蓄光余輝作用，并且強度高，耐磨性大。長余輝蓄光夜光搪瓷標牌及其制作方法 本發明涉及一種用于地名標示牌、廣告牌、警示牌等領域的搪瓷標牌及其制作方法，它是在搪瓷標牌的成品或半成品基礎上，再加一層蓄光反光層，并通過燒結工藝燒結在搪瓷標牌成品或半成品的表面，該蓄光反光層由長余輝蓄光性夜光材料、無機透明載體和有機液體組成，其各成份的重量百分比為：長余輝蓄光性夜光材料為５—４０％，無機透明載體為６０—９５％，有機液體加入量為長余輝蓄光性夜光材料和無

機透明載體總量的４０—１５０％。

20無機固體材料上粘結堿土金屬鋁酸鹽蓄光性熒光粉的方法

本發明提供一種把堿土金屬鋁酸鹽蓄光性熒光粉粘結在金屬或玻璃、陶瓷、石材無機固體材料上而不影響蓄光性熒光粉發光性能的方法，其特征是將構成釉料的原料組份預先燒成釉料，再將其粉末與蓄光性熒光粉及液態低分解點有機油脂混合，涂覆在預先有白色底層的金屬或玻璃、陶瓷、石材無機固體材料上，經

再次焙燒而制成具有牢固發光層為特征的制品。蓄光型夜發光涂料

本發明提供了一種蓄光型夜發光涂料，是以鋁酸鍶為基質的蓄光粉配合適當的載體制備而成。當有光照射時持續蓄光，當光線偏暗或無光線時自行釋放光能，且發光亮度高，發光時間長。本發明還提供了噴涂有該蓄光型夜發光涂料的標牌，適合作為交通標志、公共場所指示等領域用的標志牌。

22一種蓄光發光指甲油

本發明涉及一種指甲油的改進，本發明在指甲漆料中添加蓄光性長余輝自發顏料組分，使涂油后的指甲能在夜間或黑暗處自行發光。本發明具有增加指甲油功能，增強趣味性的特點。蓄光型自發光照片

一種蓄光型自發光照片，包括照片底片的翻轉片、自發光薄膜及保護層。其特征在于：自發光薄膜上復合有照片底片的翻轉片，照片底片翻轉片的上面設有保護層。所述的保護層可以是復合在翻轉片上的透明塑料薄膜，也可以采用玻璃鏡框。本實用新型具有白天吸光、夜間發光、無需電源、結構簡單、安裝方便、照片可長期保存的特點。它特別適合于結婚照、外景照的制作，能夠使照片上的人物及景色栩栩如生，使生活更有內涵、更有情趣、寓意深刻。蓄光型節能燈

本實用新型屬于用于發熒光的光源，尤其屬于蓄光型節能燈。蓄光型節能燈，包括燈頭、發光體、蓄光體，發光體固定于燈頭上，蓄光體相對發光體間鄰分布。本實用新型的優點在于蓄光體不通電，它吸收自然光或發光體的光線部分，在斷電的情況下，蓄光體發光進行照明，尤其適用夜間廣告、方向路標指示、緊急出入口、警示牌等照明場合，在夜間可以關閉發光體利用輔助發光體發光，以節約電能。一種蓄光型自發光撲克

本實用新型提供一種蓄光型自發光撲克，其結構是由載體層、發光層、圖案層和保護層構成，發光層、圖案層和保護層由下至上粘固在載體層的表面。本實用新型的一種蓄光型自發光撲克和現有技術相比，具有設計合理、結構簡單、易于加工、體積小、使用方便等特點，因而，具有很好的推廣使用價值。

26一種蓄光型自發光棋

本實用新型提供一種蓄光型自發光棋，其結構是由棋盤和棋子構成，棋盤和棋子都是由透明有機板材和超長余輝發光粉組成，超長余輝發光粉鑄入粘固在透明有機板材之中，棋盤和棋子識別標記刻劃在棋盤和棋子的表面上。本實用新型的一種蓄光型自發光棋和現有技術相比，具有設計合理、結構簡單、易于加工、體積小、使用方便、一物多用等特點，因而，具有很好的推廣使用價值。一種蓄光性發光/逆反射膜

本實用新型公開了一種蓄光性發光／逆反射膜，可應用于交通、軍事、廣告等領域的道路標志、方向指示、廣告標牌等使用。本實用新型從結構上分為三層，由下至上依次為：蓄光性發光材料層，由堿鹵化物和稀土元素為原材料制成的顆粒組成；第二層由兩部分組成，第一部分是使用１２０目的超微玻璃珠粉末或有色透明油墨構成的隔離線；第二部分是填充在隔離線框內，由４０～８０目超微玻璃珠制成的光反射層；第三層為保護層，由覆蓋在表面的透明膜構成。本實用新型結構簡單，制作方便，應用范圍廣。

28蓄光式發光汽車牌照

一種蓄光式發光汽車牌照。它由汽車牌照基板、反光膜組成，其特征在于：在反光膜上的需發光部位依次涂覆一層透明粘合劑層、蓄光式發光粉層和保護層。本實用新型具有結構簡單，易于安裝，適合大批量生產，適合防偽的需要等優點。

29一種能蓄光發光的玻璃

本實用新型公開了發光玻璃中的一種能自動蓄光發光的玻璃，其特征在于該新型由發光層、過渡層和玻璃構成，發光層由長余輝光致蓄光發光材料和玻璃釉料組成，本實用新型的發光層通過過渡層與玻璃緊密地結合在一起，不會因老化等原因脫落，而且發光材料的亮度大，蓄光后的發光時間長，能廣泛地應用在各

種場所，起到裝飾和夜間指示的作用。30 能反光及蓄光性余輝發光的標識制品

本實用新型屬于能反光及蓄光性余輝發光的標識制品，其包括基體材料以及分布于基體材料表面的玻璃微珠，其特征在于另有蓄光性余輝發光的熒光物質分布于基體材料中。所說基體材料的背面涂敷粘合劑層，其表面貼附可剝離面層。本實用新型具有反光及蓄光性余輝發光的功能，大大加強標識功能，可廣泛用于交通安全標識、消防、道路標線、建筑裝飾等領域。31以硫酸鋅為基質的長余輝蓄光性熒光粉及其制備方法

本發明的一種以硫酸鋅為基質的長余輝蓄光性熒光粉，采用了常規的工業硫酸鋅結晶作為基料。但其另劈蹊徑，經加入氯化鈉和氯化鎂、硫酸銀和硝酸銦等物質及特殊的制備工藝后，獲得了既避免了1300℃以上的高溫和強力粉碎球磨機處理等的苛求，仍使其蓄光性熒光粉的殘光時間達到12小時以上的效果。本發明材料可廣泛應用，例如夜光油墨、夜光涂料、夜光塑料、夜光玻璃印刷、涂布及制成各種門牌、路標、安全警示牌等的指示，工藝美術品、宗教及吉祥物等裝飾類產品和在低照度光源等方面。

一種用玻璃微珠制成的蓄光發光節能材料及其用途

本發明公開了一種用玻璃微珠制成的蓄光發光節能材料，以玻璃微珠作為基質材料，使用一種長余輝蓄光發光材料激活玻璃微珠制成。其原料組成及含量以重量百分數計為：玻璃微珠(20-450Mesh)70-80％、長余輝蓄光發光材料20-30％。該產品與全部由稀土離子銪激活的堿土鋁酸鹽、堿土硅酸鹽或堿土硅鋁酸鹽、硫化物、硫氧化物等系列長余輝蓄光發光材料比較，性能效果相同，完全可以代替長余輝蓄光發光材料；用途廣泛，工藝簡單，原料易得，產品價格降低50％以上；產品用于各種油漆、涂料、廣告牌匾、安全標示的表面噴涂，工藝品造型，建筑物內外墻體表面油漆、涂料上噴砂，蓄光發光裝飾作用效果極佳；合理的利用了再生資源，為玻璃微珠的應用開辟一條新途徑。

33高亮度彩色熒光蓄光發光粉的制作方法

本發明涉及一種高亮度彩色熒光蓄光發光粉的制作方法。它以彩色熒光粉和蓄光發光粉初成品為基礎，經過溶解熒光粉去殘留，通過溶解熒光粉并制備熒光溶劑→加入蓄光發光粉→風干→研磨等步驟處理得到符合要求的成品。本發明所得到的高亮度彩色蓄光發光粉成品的具體顏色主要由熒光粉的顏色決定，如采用單一色、兩種基本顏色或三種紅、黃、綠基本顏色，按不同份量調制不同顏色的高亮度彩色蓄光發光粉。該過程可在加入蓄光發光粉前加入閃光粉，還可在制備熒光溶劑時，加入少量的透明色漿。由于采用天那水作為溶劑，該方法簡單實用，使熒光粉和蓄光發光粉充分結合，提高了該粉在白天時的色澤度；同時提

高了該粉與硅膠、有機玻璃或塑料的結合度。

34蓄光及發光石材及其制法 本發明是一種能吸收光線后儲蓄光能、并長時間持續發光石材的制法，該制法包括下列步驟：(A)備料步驟，是取材自含硅質骨材如花崗巖、石英砂、大理石、玻璃、陶瓷等的材料予以破碎、分級精選，以作成致密配比的各種粒度的細骨材原料；(B)配料步驟，是將前述原料混以蓄光及發光材料，加入填充材料調配成致密配比，混合少量功能性摻料，如納米材料、色料與樹脂或水泥等粘合劑均勻混合，以獲得胚料；(C)壓制步驟，是將前述胚料在低壓中加以振動壓制成型，以獲得改質石材塊材或板料；以及(D)養冶硬化步驟，是將前述改質石材予以干燥強固，而成為營建材料。本發明進一步提供由前揭制法所獲得的蓄光及發光石

快蓄光長余輝熒光粉及其制備方法

本發明公開了一種以Eu為主要激活劑的快蓄光長余輝熒光粉，其特征在于由下述一般式定義：(A1-w-x-yBwDxEy)O·a(G1-2H2)2O3式中A代表堿土金屬Mg、Ca、Sr、Ba以及三價金屬Zn中至少一種；B代表Si、Ge、Sn中一種；D代表激活劑Eu；E代表共激活劑Dy、Nd、Pr、Ho、Er、Tm、Yb、La、Gd、Lu，過渡元素Mn、Zr、Nb、Ti、Sb、Li、In、Ni、W中至少一種；G代表基質共晶體Al；H代表基質共晶體B或Ga，其中0.0001≤W≤0.2，0.0001≤X≤0.5，0.0001≤Y≤0.3，0.0001≤Z≤0.5，0.5≤a＜3.0。

蓄光型發光涂料及涂布該涂料的發光纖維物

本發明提供了一種蓄光型發光涂料及涂布了該涂料的蓄光型發光纖維物，該涂料的組成包括30-45％重量的以鋁酸鍶為基質的蓄光粉，10-15％重量的折光反光粉和40-60％重量的載體，利用其中特定載體組分的復配而與纖維物產生良好的潤濕性和極強的附著力，涂布后可以用于制作各種(夜)發光纖維物及發光制品。

37蓄光性熒光體及其制造方法

本發明涉及一種蓄光性熒光體，其即使在低照度條件下，與現有的同種類的鋁酸鍶類蓄光性熒光體相比，也具有優異的余輝輝度特性，特別涉及一種蓄光性熒光體，其初期余輝輝度特性優異，而且激發后60分鐘至 90分鐘后的余輝輝度特性也優異，其化學組成如下：0.015＜Eu/(Sr+Ba +Eu+Dy)≤0.05、0.3≤Dy/Eu≤2、0.03≤Ba/(Sr+Ba)≤0.12、2.1 ≤Al/(Sr+Ba+Ca+Eu+Dy)≤2.9。

蓄光發光紙

本發明公開了一種蓄光發光紙，在具有背膠的進口高級純白紙的表面噴涂上具有超長余輝發光性能的發光層，所述發光層由水晶清漆、稀釋劑、固化劑、蓄光發光粉構成，該四種原料按一定比例混合均勻后分四次噴涂在純白紙的表面上。本發明的蓄光發光紙，白天吸收自然光后，在夜晚可持續發光8小時以上，光線柔和，不刺眼，可以用于廣告業，降低廣告成本，同時還可代替各種指示牌等。

39一種蓄光發光型熱塑性聚氨酯組合物及其制備方法

本發明提供一種蓄光發光型熱塑性聚氨酯組合物及其制備方法，涉及發光塑料領域。本發明通過將熱塑性聚氨酯樹脂、蓄光型發光材料及復合表面處理劑經熔融共混得到發光聚氨酯組合物。其中復合表面處理劑為鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、硅烷偶聯劑、硬脂酸鹽、硅油、磷酸三苯酯中的至少兩種的混合；發光材料為硅酸鹽體系、鋁酸鹽體系、硫化物系列蓄光型發光材料中的一種或幾種。將二者配合使用，可有效改善發光材料在聚氨酯中的分散，降低加工過程中的摩擦力，提高該組合物的力學性能和發光性能。該組合物中以熱塑性聚氨酯為100重量份數計，發光材料為1～30份。復合表面處理劑重量為發光材料的0.5～20％wt。本發明的組合物適用于野外勘探設備的標，應用廣泛。

長余輝蓄光磚

本實用新型長余輝蓄光磚，為解決現有技術中耐磨能力差，制作工藝復雜等問題。包括磚本體，在所述的磚本體上置有一個由耐磨的透光材料制成的透光層，在所述的透光層與磚本體之間密封有由長余輝發光材料制成的發光層。采用上述結構不但具有制作方法簡單，制作成本相對低廉和實用美觀的優點，而且同時解決了作為地磚或墻磚必須解決的耐磨性、高強度和防止長余輝材料水解失效問題。

蓄光發光防偽轉移膜

本實用新型涉及防偽技術，特別是一種蓄光發光防偽轉移膜。它具有層狀結構，依次分為基層薄膜層、脫膜油墨層、蓄光發光材料層。藉由上述結構主要解決現有蓄光發光防偽包裝材料必須直接用該包裝材料包裝，不能將蓄光材料進行轉移的技術問題，大大方便了使用者且有利于環保。

蓄光發光防偽紙

本實用新型涉及防偽技術，特別是一種具有蓄光發光功能的防偽紙，其橫截面呈層狀結構，該層狀結構依次是由紙底層、蓄光材料層、意向標志層、粘貼層和透明保護層組成。藉由該結構主要解決現有物品包裝的復合核微孔膜防偽拉線的防偽圖案結構和制造工藝比較復雜的技術問題，提供一種蓄光發光防偽紙，作為包裝用紙，它不但能起到很好的防偽效果，而且生產成本比較低，也有利于包裝的美觀，另外，它還可以適用于其它需要防偽識別的領域中，如證書、證件用紙

第四篇：光模塊簡介

光模塊簡介

以太網交換機常用的光模塊有SFP，GBIC，XFP，XENPAK。它們的英文全稱: SFP:Small Form-factor Pluggable transceiver，小封裝可插拔收發器 GBIC：GigaBit Interface Converter，千兆以太網接口轉換器小封裝可插拔收發器封裝

XFP:10-Gigabit small Form-factor Pluggable transceiver 萬兆以太網接口

XENPAK: 10 Gigabit EtherNet Transceiver PAcKage萬兆以太網接口收發器集合光纖連接器

光纖連接器由光纖和光纖兩端的插頭組成，插頭由插針和外圍的鎖緊結構組成。根據不同的鎖緊機制，光纖連接器可以分為FC型、SC型、LC型、ST型和KTRJ型。

FC連接器采用螺紋鎖緊機構，是發明較早、使用最多的一種光纖活動連接器。

SC是一種矩形的接頭，由NTT研制，不用螺紋連接，可直接插拔，與FC連接器相比具有操作空間小，使用方便。低端以太網產品非常常見。

LC是由LUCENT開發的一種Mini型的SC連接器，具有更小的體積，已廣泛在系統中使用，是今后光纖活動連接器發展的一個方向。低端以太網產品非常常見。

ST連接器是由AT&T公司開發的，用卡口式鎖緊機構，主要參數指標與FC和SC連接器相當，但在公司應用并不普遍，通常都用在多模器件連接，與其它廠家設備對接時使用較多。

KTRJ的插針是塑料的，通過鋼針定位，隨著插拔次數的增加，各配合面會發生磨損，長期穩定性不如陶瓷插針連接器。

光纖知識

光纖是傳輸光波的導體。光纖從光傳輸的模式來分可分為單模光纖和多模光纖。式射散使得單模光纖的傳輸頻帶很寬因而適用與高速，長距離的光纖通迅。

在多模光纖中光傳輸有多個模式，由于色散或像差，這種光纖的傳輸性能較差，頻帶窄，傳輸速率較小，距離較短。

光纖的特性參數

光纖的結構預制的石英光纖棒拉制而成，通信用的多模光纖和單模光纖的外徑都為125μm。

在單模光纖中光傳輸只有一種基模模式，也就是說光線只沿光纖的內芯進行傳輸。由于完全避免了模

纖體分為兩個區域：纖芯(Core)和包層(Cladding layer)。單模光纖纖芯直徑為8~10μm，多模光纖纖芯徑有兩種標準規格，芯徑分別為62.5μm（美國標準）和50μm（歐洲標準）。是指光纖的外徑。

接口光纖規格有這樣的描述：62.5μm/125μm多模光纖，其中62.5μm就是指光纖的芯徑，125μm就

單模光纖使用的光波長為1310nm或1550 nm。

多模光纖使用的光波長多為850 nm。

千兆光口自協商

從顏色上可以區分單模光纖和多模光纖。單模光纖外體為黃色，多模光纖外體為橘紅色。千兆光口可以工作在強制和自協商兩種模式。802.3規范中千兆光口只支持1000M速率，支持全雙工（Full）和半雙工（Half）兩種雙工模式。

自協商和強制最根本的區別就是兩者再建立物理鏈路時發送的碼流不同，自協商模式發送的是/C/碼，也就是配置（Configuration）碼流，而強制模式發送的是/I/碼，也就是idle碼流。

千兆光口自協商過程

一、兩端都設置為自協商模式

雙方互相發送/C/碼流，如果連續接收到3個相同的/C/碼且接收到的碼流和本端工作方式相匹配，則返回給對方一個帶有Ack應答的/C/碼，對端接收到Ack信息后，認為兩者可以互通，設置端口為UP狀態二、一端設置為自協商，一端設置為強制

自協商端發送/C/碼流，強制端發送/I/碼流，強制端無法給對端提供本端的協商信息，也無法給對端返回Ack應答，故自協商端DOWN。但是強制端本身可以識別/C/碼，認為對端是與自己相匹配的端口，所以直接設置本端端口為UP狀態

三、兩端均設置為強制模式

雙方互相發送/I/碼流，一端接收到/I/碼流后，認為對端是與自己相匹配的端口，直接設置本端端口為UP狀態

光纖是如何工作的？

通訊用光纖由外覆塑料保護層的細如毛發的玻璃絲組成。玻璃絲實質上由兩部分組成：核心直徑為9到62.5μm，外覆直徑為125μm的低折射率的玻璃材料。雖然按所用的材料及不同的尺寸而分還有一些其它種類的光纖，但這里提到的是最常見的那幾種。光在光纖的芯層部分以“全內反射”方式進行傳輸，也就是指光線 進入光纖的一端后，在芯層和包層界面之間來回反射，進而傳輸到光纖另一端。芯徑為62.5μm，包層外徑為125μm的光纖稱為62.5/125μm 光纖。

多模和單模光纖的區別？

多模：

可以傳播數百到上千個模式的光纖，稱為多模（MM）光纖。根據折射率在纖芯和包層的徑向分布情況，又可分為階躍多模光纖和漸變多模光纖。

幾乎所有的多模光纖尺寸均為50/125μm或62.5/125μm，并且帶寬（光纖的信息傳輸量）通常為200MHz到2GHz。多模光端機通過多模光纖可進行長達5公里的傳輸。以發光二極管或激光器為光源。

單模：

只能傳播一個模式的光纖稱為單模光纖。標準單模（SM）光纖折射率分布和階躍型光纖相似，只是纖芯直徑比多模光纖小得多。

單模光纖的尺寸為9-10/125μm，并且較之多模光纖具有無限量帶寬和更低損耗的特性。而單模光端機多用于長距離傳輸，有時可達到150至200公里。采用LD或光譜線較窄的LED作為光源。區別與聯系：

使用光纜時傳輸損耗如何？

這取決于傳輸光的波長以及所使用光纖的種類。

850nm波長用于多模光纖時: 3.0分貝/公里 單模設備通常既可在單模光纖上運行，亦可在多模光纖上運行，而多模設備只限于在多模光纖上運行。

1310nm波長用于多模光纖時: 1.0分貝/公里 1310nm波長用于單模光纖時: 0.4分貝/公里

1550nm波長用于單模光纖時: 0.2分貝/公里

何為GBIC？

GBIC是Giga Bitrate Interface Converter的縮寫，是將千兆位電信號轉換為光信號的接口器件。GBIC設計上可以為熱插拔使用。GBIC是一種符合國際標準的可互換產品。采用 GBIC接口設計的千兆位交換機由于互換靈活，在市場上占有較大的市場分額。

何為SFP？

SFP是SMALL FORM PLUGGABLE的縮寫，可以簡單的理解為GBIC的升級版本。SFP模塊體積比GBIC模塊減少一半，可以在相同的面板上配置多出一倍以上的端口數 量。SFP模塊的其他功能基本和GBIC一致。有些交換機廠商稱SFP模塊為小型化GBIC（MINI-GBIC）。

未來的光模塊必須支持熱插拔，即無需切斷電源，模塊即可以與設備連接或斷開，由于光模塊是熱插拔式的，網絡管理人員無需關閉網絡就可升級和擴展系統，對在線用戶不會造成什么影響。熱插拔性也簡化了總的維護工作，并使得最終用戶能夠更好地管理他們的收發模塊。同時，由于這種熱交換性能，該模塊可使網絡管理人員能夠根據網絡升級要求，對收發成本、鏈路距離以及所有的網絡拓撲進行總體規劃，而無需對系統板進行全部替換。支持這熱插拔的光模塊目前有GBIC和SFP，由于SFP與SFF的外型大小差不多，它可以直接插在電路板上，在封裝上較省空間與時間，且應用面相當廣，因此，其未來發展很值得期待，甚至有可能威脅到SFF的市場。

何為SFF？

SFF（Small Form Factor）小封裝光模塊采用了先進的精密光學及電路集成工藝，尺寸只有普通雙工SC（1X9）型光纖收發模塊的一半，在同樣空間可以增加一倍的光端口數，可以增加線路端口密度，降低每端口的系統成本。又由于SFF小封裝模塊采用了與銅線網絡類似的KT-RJ接口，大小與常見的電腦網絡銅線接口相同，有利于現有以銅纜為主的網絡設備過渡到更高速率的光纖網絡以滿足網絡帶寬需求的急劇增長。

網絡連接設備接口類型 BNC接口

BNC接口是指同軸電纜接口，BNC接口用于75歐同軸電纜連接用，提供收（RX）、發（TX）兩個通道，它用于非平衡信號的連接。

光纖接口

光纖接口是用來連接光纖線纜的物理接口。通常有SC、ST、LC、FC等幾種類型。對于10Base-F連接來說，連接器通常是ST類型，另一端FC連的是光纖步線架。FC是Ferrule Connector的縮寫，其外部加強方式是采用金屬套，緊固方式為螺絲扣。ST接口通常用于10Base-F，SC接口通常用于100Base-FX和GBIC，LC通常用于SFP。

RJ-45接口

RJ-45接口是以太網最為常用的接口，RJ-45是一個常用名稱，指的是由IEC（60）603-7標準化，使用由國際性的接插件標準定義的8個位置（8針）的模塊化插孔或者插頭。

RS-232接口

RS-232-C接口（又稱 EIA RS-232-C）是目前最常用的一種串行通訊接口。它是在1970年由美國電子工業協會（EIA）聯合貝爾系統、調制解調器廠家及計算機終端生產廠家共同制定的用于串行通訊的標準。它的全名是“數據終端設備（DTE）和數據通訊設備（DCE）之間串行二進制數據交換 接口技術標準”。該標準規定采用一個25個腳的DB25連接器，對連接器的每個引腳的信號內容加以規定，還對各種信號的電平加以規定。

RJ-11接口

RJ-11接口就是我們平時所說的電話線接口。RJ-11是用于西部電子公司（Western Electric）開發的接插件的通用名稱。其外形定義為6針的連接器件。原名為WExW，這里的x表示“活性”，觸點或者打線針。例如，WE6W 有全部6個觸點，編號1到6, WE4W 界面只使用4針，最外面的兩個觸點(1和6)不用，WE2W 只使用中間兩針（即電話線接口用）。

CWDM 與 DWDM

隨著Internet的IP數據業務高速增長，造成對傳輸線路帶寬的需求不斷加大。雖然DWDM（密集波分復用）技術作為最有效的解決線路帶寬擴容的方法，但是CWDM(粗波分復用)技術比DWDM在系統成本、可維護性等方面具有優勢。

CWDM與DWDM皆屬于波分復用技術，都可以將不同波長的光偶合到單芯光纖中去，一起傳輸。

CWDM的ITU最新標準為G.695，規定了從1271nm到1611nm之間間隔為20nm的18個波長通道，考慮到普通G.652光纖的水峰影響，一般使用16個通道。因為通道間隔大所以，合分波器件以及激光器都比DWDM器件便宜。

DWDM的通道間隔根據需要有0.4nm,0.8nm,1.6nm等不同間隔,間隔較小、需要額外的波長控制器件，所以基于DWDM技術的設備較之基于CWDM技術的設備價格高。

PIN光電二極管是在摻雜濃度很高的P型、N型半導體之間，加一層輕摻雜的N型材料，稱為I（Intrinsic，本征的）層。由于是輕摻雜，電子濃度很低，經擴散后形成一個很寬的耗盡層，這樣可以提高其響應速度和轉換效率。

APD 雪崩光電二極管，它不但具有光/電轉換作用，而且具有內部放大作用，其放大作用是靠管子內部的雪崩倍增效應完成的。APD是有增益的光電二極管，在光接收機靈敏度要求較高的場合，采用APD有利于延長系統的傳輸距離。

第五篇：光伏材料

光伏材料的發展與未來

摘要：根據對近幾年光伏材料的發展和重要性作出分析和研究，并對光伏材料的主要發展方向進行進行研究，指導我們將來在研究中應從事的方向。

光鍵字：光伏材料 太陽能電池 市場分析

今年，幾乎省份都出現了柴油荒現象、汽油價格也是一漲再漲。而且，據估計今年我國電力將嚴重缺口，而這一切已經限制了國民經濟的發展，對人們的生活帶來了不便，甚至可以說是已經來后造成在嚴重威脅。據樂觀估計石油還可開采40~100年、煤炭可使用200~500年、鈾還可開采65年左右、天然氣能滿足58年的需求。

人們對安全，清潔，高效能源的需求日益增加。且能源問題日益成為制約國際社會經濟發展的瓶頸。為此，越來越多的國家開始實行“陽光計劃”，開發太陽能資源，尋求經濟發展的新動力。歐洲一些高水平的核研究機構也開始轉向可再生能源。在國際光伏市場巨大潛力的推動下，各國的太陽能電池制造業爭相投入巨資，擴大生產，以爭一席之地。

我國也不例外，中國已經超過了日本和歐洲成為了太陽電池能第一生產大國，并且形成了國際化、高水平的光伏產業群。這對我們專業的在校大學生來說是個好消息。并且這個專業的就業率還很高。

我國76%的國土光照充沛，光能資源分布較為均勻；與水電、風電、核電等相比，太陽能發電沒有任何排放和噪聲，應用技術成熟，安全可靠；除大規模并網發電和離網應用外，太陽能還可以通過抽水、超導、蓄電池、制氫等多種方式儲存，太陽能＋蓄能 幾乎可以滿足中國未來穩定的能源需求。

當然，光伏產業的發展離不開材料。光伏材料又稱太陽電池材料，只有半導體材料具有這種功能。可做太陽電池材料的材料有單晶硅、多晶硅、非晶硅、GaAs、GaAlAs、InP、CdS、CdTe等。用于空間的有單晶硅、GaAs、InP。用于地面已批量生產的有單晶硅、多晶硅、非晶硅。其他尚處于開發階段。目前致力于降低材料成本和提高轉換效率，使太陽電池的電力價格與火力發電的電力價格競爭，從而為更廣泛更大規模應用創造條件。但隨著技術的發展，有機材料也被應用于光伏發電。光伏電池的發展方向 ㈠硅太陽能電池

硅太陽能電池分為單晶硅太陽能電池、多晶硅薄膜太陽能電池和非晶硅薄膜太陽能電池三種。

單晶硅太陽能電池轉換效率最高，技術也最為成熟。在實驗室里最高的轉換效率為24.7%，規模生產時的效率為15% 多晶硅薄膜太陽能電池與單晶硅比較,成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜電池，其實驗室最高轉換效率為18%,工業規模生產的轉換效率為10%。

非晶硅薄膜太陽能電池成本低重量輕，轉換效率較高，便于大規模生產，有極大的潛力。如果能進一步解決穩定性問題及提高轉換率問題，那么，非晶硅太陽能電池無疑是太陽能電池的主要發展產品之一。㈡多元化合物薄膜太陽能電池

多元化合物薄膜太陽能電池材料為無機鹽，其主要包括砷化鎵III-V族化合物、硫化鎘、硫化鎘及銅錮硒薄膜電池等。

硫化鎘、碲化鎘多晶薄膜電池的效率較非晶硅薄膜太陽能電池效率高，成本較單晶硅電池低，并且也易于大規模生產

砷化鎵（GaAs）III-V化合物電池的轉換效率可達28%，抗輻照能力強,對熱不敏感，適合于制造高效單結電池。

銅銦硒薄膜電池（簡稱CIS）適合光電轉換，不存在光致衰退問題，轉換效率和多晶硅一樣。具有價格低廉、性能良好和工藝簡單等優點，將成為今后發展太陽能電池的一個重要方向。㈢聚合物多層修飾電極型太陽能電池

有機材料柔性好，制作容易，材料來源廣泛，成本底等優勢，從而對大規模利用太陽能，提供廉價電能具有重要意義。㈣納米晶太陽能電池

納米TiO2晶體化學能太陽能電池是新近發展的，優點在于它廉價的成本和簡單的工藝及穩定的性能。其光電效率穩定在10％以上，制作成本僅為硅太陽電池的1/5～1/10．壽命能達到20年以上。㈤有機太陽能電池

有機太陽能電池，就是由有機材料構成核心部分的太陽能電池。中國的太陽能電池研究比國外晚了20年，盡管最近10年國家在這方面逐年加大了投入，但投入仍然不夠，與國外差距還是很大。政府已加強政策引導和政策激勵。例如：太陽能屋頂計劃、金太陽工程等諸多補貼扶持政策，還有在公共設施、政府辦公樓等領域推廣使用太陽能。在政策的支持下中國有望像美國一樣，會啟動一個巨大的市場。

太陽能光伏發電在不遠的將來會占據世界能源消費的重要席位，不但要替代部分常規能源，而且將成為世界能源供應的主體。預計到2030年，可再生能源在總能源結構中將占到30％以上，而太陽能光伏發電在世界總電力供應中的占比也將達到10％以上；到2040年，可再生能源將占總能耗的50％以上，太陽能光伏發電將占總電力的20％以上；到21世紀末，可再生能源在能源結構中將占到80％以上，太陽能發電將占到60％以上。這些數字足以顯示出太陽能光伏產業的發展前景及其在能源領域重要的戰略地位。由此可以看出，太陽能電池市場前景廣闊。

我國的光伏產業發展情況

目前我國的太陽能光伏電池的發展主要有以下三個流程或終端：

1.原材料供給端:半導體產業景氣減緩及原材料產能的釋放,甚至太陽能級冶金硅的出現,多晶硅原材料合同價小幅波動,現貨價回落,由此判斷2009年后長晶切片廠鎖定利潤的能力增強。而各晶體硅電池片廠在競相擴產及其它種類太陽能電池片分食市場下,不免減價競爭。面對全球景氣趨緩與成熟市場的政府補貼縮水,應謹慎審視自我在光伏產業鏈垂直整合或垂直分工的定位,以有限資金進行有效的策略性切入來降低進料成本提高競爭力。

2.提高生產效率與效益:目前晶體硅電池片廠產能利用率與設備使用率多不理想,應該回歸企業營運基本面,著力于改善實際產量/設計產能、營收額/設備資本額、營利額/設備折舊額等衡量指標。具體降低營運成本的措施可能有:工藝優化以提升光電轉換效率與良品率;落實日常點檢與周期性預防保養以提高內外圍設備妥善率即可生產時間A/T與平均故障時間MTBF指標;完善訓練機制以提高人員技術水平的平均復機時間MTTR指標;適度全自動化以提高單位時間產出及縮短生產周期;原物料與能源使用節約合理化;加強后勤管理保障及時備料與應急生產預案等等。

3.創新與研發:現有主流晶體硅電池生產工藝在最佳匹配優化及持續投產下,重復驗證了其光電轉換效率的局限性。在多晶供料無虞的情況下,晶體硅電池片廠中長期技術發展應以自身特色工藝需求(例如變更電池結構或生產工藝流程;引進或開發新型輔料或設備),向上游供料端要求硅片技術規格(摻雜、少子體壽命、電阻率、厚度等等)以期光電轉換效率最大化與成本最優化,并聯合下游組件共同開發質量保障的高階或低階特色產品以滿足不同市場需求,創造自身企業一片藍海。

我國目前在建的或已建的光伏產業項目主要有： 1.江西賽維多晶硅項目

投資方為江西賽維太陽能有限公司，項目地址在江西的新余市，靠近江西賽維在新余市的現有太陽能晶片工廠。江西賽維太陽能有限公司是太陽能多晶片制造公司，江西賽維太陽能向全球光電產品，包括太陽能電池和太陽能模組生產商提供多晶片。另外該公司還向單晶及多晶太陽能電池和模組生產商提供晶片加工服務。江西賽維太陽能公司計劃在2008年底完成多晶硅工廠建設，預計生產能力最高可到6000噸多晶矽，到2009年底再提高到15000噸水準。

江西賽維多晶硅項目由總部位於德克薩斯州的Fluor公司負責設計、采購設備及建造，項目合同達10億美元。2.4.連云港多晶硅項目

2007年12月5日，總投資10億美元、年產1萬噸高純度多晶硅項目投資協議在南京江蘇議事園正式簽約。該項目由TRINA SOLAR LIMITED(天合光能有限公司)在連云港市經濟技術開發區投資建設。TRINA SOLAR LIMITED是一家在美國紐交所上市的國際知名光伏企業。美林集團、瑞士好能源、美國威靈頓、德意志銀行等多家國際知名公司均為該公司股東。TRINA SOLAR LIMITED擬獨資設立的天合光能（連云港）有限公司采用目前國際上較先進的改良西門子法生產工藝。

5..深南玻宜昌多晶硅項目

投資方為南玻與香港華儀有限公司、宜昌力源科技開發有限責任公司共同投資建設，項目名稱宜昌南玻硅材料有限公司，它南玻集團下屬控股子公司，隸屬于南玻集團太陽能事業部，公司成立于2006年8月。公司位于湖北省宜昌市猇亭區，規劃占地為1500畝，分一、二、三期工程統一規劃布局，總規模為年產5000噸高純多晶硅、450兆瓦太陽能電池組件，公司總投資約60億人民幣。宜昌南玻公司將主要從事半導體高純硅材料、高純超細有機硅單體、白碳黑的生產與銷售以及多晶硅、單晶硅、硅片及有機硅材料的高效制取、提純和分離等工藝技術和設備開發。首期工程年產1500噸高純多晶硅項目即將開工。

項目一期目標為年產1500噸高純多晶硅,于2006年10月22日奠基，一期建設計劃在兩年內完成。公司此前披露,一期工程擬投資7.8億元,預計投資內部收益率可達49.48%,靜態回收期(不含建設期)為2.61年。

該項目是宜昌市迄今引進的投資規模最大的工業項目,已被列入湖北省“十一五”計劃的三大重點項目之一,也是廣東省、深圳市對口支援三峽庫區經濟發展合作重點項目之一。

項目由俄羅斯國家稀有金屬研究設計院與中國成達工程公司共同設計,同時融入了世界上先進的工藝及裝備。它是南玻、俄羅斯國家稀有金屬研究設計院、中國成達工程公司在項目技術上精誠合作的結晶。6.洛陽中硅多晶硅項目

這是中國目前最有競爭實力的多晶硅項目之一，中硅高科技有限公司為中國恩菲控股子公司，中硅高科技有限公司是洛陽單晶硅有限責任公司、洛陽金豐電化有限公司和中國有色工程設計研究總院三方在2003年年初共同出資組建的合資公司，其中中國有色工程設計研究總院擁有多項科技成果，處于國際多晶硅工藝技術研究的前列，洛陽單晶硅有限責任公司則是國內最大的半導體材料生產廠家(代號740，與峨眉半導體廠739齊名為中國多晶硅的“黃埔軍校”)，而金豐電化有限公司是本地較有實力的企業。2003年6月，年產300噸多晶硅高技術產業化項目奠基，2005年 10月項目如期投產。目前，300噸多晶硅項目已具備達產能力。2005年12月18日，洛陽中硅高科擴建1000噸多晶硅高技術產業化項目奠基，目前已基本完成設備安裝，進入單體調試階段。2007年12月18日，洛陽中硅高科年產2000噸多晶硅擴建工程的奠基。

洛陽中硅高科年產2000噸多晶硅項目是河南省、洛陽市“十一五”期間重點支持項目，其核心裝備研究列入國家“863”科技支撐計劃項目，總投資14億元，建設工期20個月，計劃于2008年建成投產。

其它的還有孝感大悟縣多晶硅項目，牡丹江多晶硅項目，益陽晶鑫多晶硅項目，益陽湘投噸多晶硅項目，南陽迅天宇多晶硅項目，濟寧中鋼多晶硅項目，曲靖愛信佳多晶硅項目等，基本上各個省份都處天大規模建設時期。光伏產業市場分析 及發展前景

今年下半年起光伏產業從上游多晶硅到下游組件普遍進入大規模擴產周期，這也將帶來對各種上游設備、中間材料的需求提升。這包括晶硅生產中需要鑄錠爐以及晶硅切割過程中的耗材，刃料和切割液等。

隨著太陽能作為一種新能源的逐漸應用，光伏材料的市場規模逐年增加，應用的范圍日趨廣泛。光伏材料指的是應用在太陽能發電組件上給光伏發電提供支持的化學材料，主要使用在太陽能發電設備的背板、前板、密封部位和防反射表面，包括玻璃、熱聚合物和彈性塑料聚合物、密封劑以及防反射涂料。

據Frost&Sullivan的研究，至2009年，光伏材料的全球市場總價值已達到13.4億美元。2006年到2009年的年復合增長率11.9%。2006年光伏材料的全球市場總價值僅為5.4億美元。

在2009年整個光伏行業中，包括玻璃和含氟聚合物的光伏前板，其市場占總市場收入的31.6%；光伏背板市場，主要包括光電產品，如聚合物和特種玻璃產品，占整個市場收入的36.6%。普遍用于所有太陽能電池的以層壓形式存在的密封劑，占市場總收入的26.3%，防反射涂料以及其他材料占據市場收入的5.5%。

不過，隨著消費者需求的不斷變化、終端用戶市場需求波動以及市場對光伏組件效率的要求不斷提高，將使光伏行業發展速度略微減緩，Frost&Sullivan預計在2016年，光伏材料市場的年增長率將下降到22.4%，總價值達107.6億美元。

在整個光伏材料市場中，Isovolate AG、Coveme和Mitsui Chemical Fabro公司的收入在市場份額中排名前三位。其中Isovolate主要經營太陽能電池背板，其市場份額為10.4%，占總份額的十分之一；Coveme公司和Mitsui Chemical Fabro分別經營背板組件和密封劑，其市場份額均為8.9%。對于生產銷售密封劑為主的STR Solar和制造背板組件的Madico公司，也以7.3%和7.0%的市場份額在光伏材料行業占據著重要的地位。

不過，截止目前，光伏材料市場主要由歐洲和美國公司主導，同時一些日本和中國的企業也在不斷地擴大其全球業務。印度、中國已成為光伏材料發展的新市場和新的制造國家。2009年，全球范圍內存在著超過350家供應光伏材料的公司，其中包括了像AGE Solar、Bridgestone和Isovolate AG等跨國公司，也包括了許多的地區性公司。行業內的強強聯合和兼并、收購等現象也層出不窮。

多晶硅是光伏太陽能電池的主要組成組分。根據有關分析數據表明，近5年多晶硅已出現高的增長率，并且將呈現繼續增長的重要潛力。

PHOTON咨詢公司指出，太陽能市場以十分強勁的態勢增長，并將持續保持，2005~2010年的年均增長率超過50%，但是多晶硅供應商的市場機遇受到價格、供應和需求巨大變化的影響。后危機時代太陽能模塊設施增長的強勁復蘇致使多晶硅市場吃緊。

2010年8月，韓國OCI公司與韓國經濟發展集團簽約備忘錄，將共同投資84億美元（包括其他事項），將在韓國郡山新增能力，這將使OCI公司總的多晶硅制造能力翻二番以上。Hemlock公司正在美國田納西州Clarksville建設投資為12億美元的多晶硅制造廠，而瓦克化學公司正在德國Nünchritz建設投資為8億歐元（10億美元）的太陽能級多晶硅制造裝置。

按照PHOTON咨詢公司的2010年太陽能市場報告，在現行政策和經濟環境下，預計多晶硅供應在2010~2014年的年均增長率為16%，將達到2014年29萬噸/年。能力增長主要受到主要生產商的擴能所驅動，這些生產商包括美國Hemlock半導體公司、OCI公司和瓦克化學公司。

分析指出，光伏部門受刺激政策的拉動，正在擴能之中，預計多晶硅供應的年均增長率可望達43%，將使其能力達到2014年近50萬噸。目前正在研究的或已經應該到工業中的光伏材料的制備： 1.有機光伏材料的制備： 1.1原料與試劑

所用溶劑采用通常的方法純化和干燥．２－溴噻吩，３，４－二溴噻吩和金屬鎂片為 Alfa Aesar公司產品． 鎳催化劑，Ｎ－氯磺酰異氰酸酯和苝四甲酸二酐(Ｐ ＴＣＤＡ)均為 Aldrich公司產品，直接使用．２，２′：５′，２″ －三噻吩（３ Ｔ），２，２ ′：５′，２″：５″，２″′ －四噻吩（４ Ｔ）和２，３，４，５ －四噻吩基噻吩 ＸＴ 為自行合成 ． 1.2 測定

紫外光譜的測定采用美國熱電公司的 Helios －γ型光譜儀．

設計、合成了新型齊聚噻吩衍生物 ３Ｔ－ＣＮ，３Ｔ－２ＣＮ，４Ｔ－ＣＮ，４Ｔ－２ＣＮ，ＸＴ 和 ＸＴ－２ＣＮ． 以３Ｔ－ＣＮ，３Ｔ－２ＣＮ，４Ｔ－ＣＮ，４Ｔ－２ＣＮ，ＸＴ 和 ＸＴ－２ ＣＮ 分別作為電子給體材料 Ｐ ＴＣＤＡ作為電子受體材料組裝了ｐ － ｎ異質結有機光伏器件 對這些器件的光分別為 １.５１％，２．２４％ ２．１０％ ２．７４％ ０．５８％和６５％ 如表１所示．

伏性能進行了研究． 研究發現 以３Ｔ－ＣＮ，３Ｔ－２ＣＮ，４Ｔ－ＣＮ，４Ｔ－２ＣＮ，ＸＴ和ＸＴ－２ＣＮ 分別作為電子給體材料的有機光伏器件的光電轉換效率分別為1.15％，2.24％，2.10％，2.74％，0.58％和0.65％．電子給體材料中－ＣＮ基團的引入可以提高器件的光電轉換效率． 2.多晶硅的提純辦法 2.1三氯氫硅氫還原法

三氯氫硅氫還原法亦稱西門子法,是德國Siemens公司于1954年發明的一項制備高純多晶硅技術。該技術采用高純三氯氫硅(SiHCl)作為原料,氫氣作為還原劑,采用西門子法或流化床的方式生長多晶硅。此法有以下3個關鍵工序。(1)硅粉與氯化氫在流化床上進行反應以形成SiHCl,反應方程式為: Si+3HCl→SiHCl+H2(2)對SiHCl3進行分餾提純,以獲得高純甚至10-9級(ppb)超純的狀態:反應中除了生成中間化合物SiHCl外,還有附加產物,如SiCl、SiH2Cl2和FeCl3、BCl3、PCl3等雜質,需要精餾提純。經過粗餾和精餾兩道工藝,中間化合物SiHCl的雜質含量-7-10可以降到10～10數量級。

(3)將高純SiHCl用H2通過化學氣相沉積(CVD)還原成高純多晶硅,反應方程式為 :SiHCl+H2→Si+3HCl或2SiHCl→Si+2HCl+SiCl該工序是將置于反應室的原始高純多晶硅細棒(直徑5mm～6mm,作為生長籽晶)通電加熱到1100℃以上,加入中間化合物SiHCl和高純H2,通過CVD技術在原始細棒上沉積形成直徑為150mm～200mm的多晶硅棒,從而制得電子級或太陽級多晶硅。2.2 硅烷熱分解法

1956年英國標準電訊實驗所成功研發出了硅烷(SiH4)熱分解制備多晶硅的方法, 即通常所說的硅烷法。1959年日本的石冢研究所也同樣成功地開發出了該方法。后來,美國聯合碳化物公司(Union Carbide)采用歧化法制備SiH4,并綜合上述工藝加以改進,誕生了生產多晶硅的新硅烷法。這種方法是通過SiHCl4將冶金級硅轉化成硅烷氣的形式。制得的硅烷氣經提純后在熱分解爐中分解,生成的高純多晶硅沉積在加熱到850℃以上的細小多晶硅棒上,采用該技術的有美國ASIMI和SGS(現為REC)公司。同樣,硅烷的最后分解也可以利用流化床技術得到顆粒狀高純多晶硅。目前采用此技術生產粒狀多晶硅的公司有:挪威的REC、德國的Wacker、美國的Hemlock和MEMC公司等。硅烷氣的制備方法多種多樣,如SiCl4 氫化法、硅合金分解法、氫化物還原法、硅的直接氫化法等,其主要優點在于硅烷易于提純,熱分解溫度低等。雖然該法獲得的多晶硅純度高,但綜合生產成本較高,而且硅烷易燃易爆,生產操作時危險性大。2.3 物理提純法 長期以來,從冶金級硅提純制備出低成本太陽能級多晶硅已引起業內人士的極大興趣,有關人員也進行了大量的研究工作,即采用簡單廉價的冶金級硅提純過程以取代復雜昂貴的傳統西門子法。為達到此目的,常采用低成本高產率的物理提純 法(亦稱冶金法),具體方法是采用不同提純工藝的優化組合對冶金級硅進行提煉進而達到太陽能級硅的純度要求。其中每一種工藝都可以將冶金級硅中的雜質含量降低1個數量級。

晶硅太陽電池向高效化和薄膜化方向發展

晶硅電池在過去20年里有了很大發展，許多新技術的采用和引入使太陽電池效率有了很大提高。在早期的硅電池研究中，人們探索各種各樣的電池結構和技術來改進電池性能，如背表面場，淺結，絨面，氧化膜鈍化，Ti／Pd金屬化電極和減反射膜等。后來的高效電池是在這些早期實驗和理論基礎上的發展起來的。單晶硅高效電池

單晶硅高效電池的典型代表是斯但福大學的背面點接觸電池（PCC），新南威爾士大學（UNSW）的鈍化發射區電池（PESC，PERC，PERL以及德國Fraumhofer太陽能研究所的局域化背表面場（LBSF）電池等。

我國在“八五”和“九五”期間也進行了高效電池研究，并取得了可喜結果。近年來硅電他的一個重要進展來自于表面鈍化技術的提高。從鈍化發射區太陽電池（PESC）的薄氧化層（＜10nm）發展到PCC／PERC／PER1。電池的厚氧化層（110nm）。熱氧化鈍化表面技術已使表面態密度降到

10卜cm2以下，表面復合速度降到100cm／s以下。此外，表面V型槽和倒金字塔技術，雙層減反射膜技術的提高和陷光理論的完善也進一步減小了電池表面的反射和對紅外光的吸收。低成本高效硅電池也得到了飛速發展。（1）新南威爾士大學高效電池

（A）鈍化發射區電池（PESC）：PESC電池1985年問世，1986年V型槽技術又被應用到該電池上，效率突破20％。V型槽對電他的貢獻是：減少電池表面反射；垂直光線在V型槽表面折射后以41”角進入硅片，使光生載流子更接近發射結，提高了收集效率，對低壽命襯底尤為重要；V型槽可使發射極橫向電阻降低3倍。由于PESC電他的最佳發射極方塊電阻在150 Ω／口以上，降低發射極電阻可提高電池填充因子。

在發射結磷擴散后，?m厚的Al層沉積在電他背面，再熱生長10nm表面鈍化氧化層，并使背面Al和硅形成合金，正面氧化層可大大降低表面復合速度，背面Al合金可吸除體內雜質和缺陷，因此開路電壓得到提高。早期PESC電池采用淺結，然而后來的研究證明，淺結只是對沒有表面鈍化的電他有效，對有良好表面鈍化的電池是不必要的，而氧化層鈍化的性能和鋁吸除的作用能在較高溫度下增強，因此最佳PEsC電他的發射結深增加到1μm左右。值得注意的是，目前所有效率超過20％的電池都采用深結而不是淺結。淺結電池已成為歷史。

PEsC電池的金屬化由剝離方法形成Ti-pd接觸，然后電鍍Ag構成。這種金屬化有相當大的厚／寬比和很小的接觸面積，因此這種電池可以做到大子83％的填充因子和20．8％（AM1．5）的效率。

（B）鈍化發射區和背表面電池（PERC）：鋁背面吸雜是PEsC電池的一個關鍵技術。然而由于背表面的高復合和低反射，它成了限制PESC電池技術進一步提高的主要因素。PERC和PERL電池成功地解決了這個問題。它用背面點接觸來代替PEsC電他的整個背面鋁合金接觸，并用TCA（氯乙烷）生長的110nm厚的氧化層來鈍化電他的正表面和背表面。TCA氧化產生極低的界面態密度，同時還能排除金屬雜質和減少表面層錯，從而能保持襯底原有的少子壽命。由于襯底的高少子壽命和背面金屬接觸點處的高復合，背面接觸點設計成2mm的大間距和2001Lm的接觸孔徑。接觸點間距需大于少子擴散長度以減小復合。這種電池達到了大約700mV的開路電壓和22．3％的效率。然而，由于接觸點間距太大，串聯電阻高，因此填充因子較低。

（C）鈍化發射區和背面局部擴散電池（PERL）：在背面接觸點下增加一個濃硼擴散層，以減小金屬接觸電阻。由于硼擴散層減小了有效表面復合，接觸點問距可以減小到250μm、接觸孔徑減小到10μm而不增加背表面的復合，從而大大減小了電他的串聯電阻。PERL電池達到了702mV的開路電壓和23．5％的效率。PERC和PER1。電池的另一個特點是其極好的陷光效應。由于硅是間接帶隙半導體，對紅外的吸收系數很低，一部分紅外光可以穿透

2電池而不被吸收。理想情況下入射光可以在襯底材料內往返穿過4n次，n為硅的折射率。PER1。電池的背面，由鋁在SiO2上形成一個很好反射面，入射光在背表面上反射回正表面，由于正表面的倒金字塔結構，這些反射光的一大部分又被反射回襯底，如此往返多次。Sandia國家實驗室的P。Basore博士發明了一種紅外分析的方法來測量陷光性能，測得PERL電池背面的反射率大于95％，陷光系數大于往返25次。因此PREL電他的紅外響應極高，也特別適應于對單色紅外光的吸收。在1．02μm波長的單色光下，PER1。電他的轉換效率達到45．1％。這種電池AM0下效率也達到了20．8％。

（D）埋柵電池：UNSW開發的激光刻槽埋柵電池，在發射結擴散后，用激光在前面刻出20μm寬、40μm深的溝槽，將槽清洗后進行濃磷擴散。然后在槽內鍍出金屬電極。電極位于電池內部，減少了柵線的遮蔽面積。電池背面與PESC相同，由于刻槽會引進損傷，其性能略低于PESC電池。電他效率達到19．6％。

（2）斯但福大學的背面點接觸電池（PCC）點接觸電他的結構與PER1。電池一樣，用TCA生長氧化層鈍化電池正反面。為了減少金屬條的遮光效應，金屬電極設計在電池的背面。電池正面采用由光刻制成的金字塔（絨面）結構。位于背面的發射區被設計成點狀，50μm間距，10μm擴散區，5μm接觸孔徑，基區也作成同樣的形狀，這樣可減小背面復合。襯底采用n型低阻材料（取其表面及體內復合均低的優勢），襯底減薄到約100μm，以進一步減小體內復合。這種電他的轉換效率在AM1．5下為22．3％。

（3）德國Fraunhofer太陽能研究所的深結局部背場電池（LBSF）

LBSF的結構與PERL電池類似，也采用TCA氧化層鈍化和倒金字塔正面結構。由于背面硼擴散一般造成高表面復合，局部鋁擴散被用來制作電池的表面接觸，2cmX2cm電池電池效率達到23．3％（Voc=700mV，Isc－～41．3mA，FF一0．806）。

+（4）日本sHARP的C一Si／μc-Si異質pp結高效電池

SHARP公司能源轉換實驗室的高效電池，前面采用絨面織構化，在SiO2鈍化層上沉積SiN為A只乙后面用RF-PECVD摻硼的μc一Si薄膜作為背場，用SiN薄膜作為后表面的鈍化層，Al層通過SiN上的孔與μcSi薄膜接觸。5cmX5cm電他在AM1．5條件下效率達到21．4％（Voc＝669mV，Isc＝40.5mA，FF=0．79）。

（5）我國單晶硅高效電池

天津電源研究所在國家科委“八五”計劃支持下開展高效電池研究，其電池結構類似UNSw的V型槽PEsC電池，電池效率達到20．4％。北京市太陽能研究所“九五”期間在北京市政府支持下開展了高效電池研究，電池前面有倒金字塔織構化結構，2cmX2cm電池效率達到了19．8％，大面（5cmX5cm）激光刻槽埋柵電池效率達到了18．6％。二十一世紀光伏材料的發展趨勢和展望

90年代以來，在可持續發展戰略的推動下，可再生能源技術進入了快速發展的階段。據專家預測，下世紀中葉太陽能和其它可再生能源能夠提供世界能耗的50％。

光伏建筑將成為光伏應用的最大市場

太陽能光伏系統和建筑的完美結合體現了可持續發展的理想范例，國際社會十分重視。國際能源組織（IEA）＋ 1991和1997相繼兩次起動建筑光伏集成計劃，獲得很大成功，建筑光伏集成有許多優點：①具有高技術、無污和自供電的特點，能夠強化建筑物的美感和建筑質量；②光伏部件是建筑物總構成的一部分，除了發電功能外，還是建筑物耐候的外部蒙皮，具有多功能和可持續發展的特征；③分布型的太陽輻射和分布型的建筑物互相匹配；④建筑物的外殼能為光伏系統提供足夠的面積；⑤不需要額外的昂貴占地面積，省去了光伏系統的支撐結構，省去了輸電費用；③PV陣列可以代替常規建筑材料，從而節省安裝和材料費用，例如昂貴的外墻包覆裝修成本有可能等于光伏組件的成本，如果安裝光伏系統被集成到建筑施工過程，安裝成本又可大大降低；①在用電地點發電，避免傳輸和分電損失（5一10％），降低了電力傳輸和電力分配的投資和維修成本，建筑光伏集成系統既適用于居民住宅，也適用商業、工業和公共建筑，高速公路音障等，既可集成到屋頂，也可集成到外墻上；既可集成到新設計的建筑上，也可集成到現有的建筑上。光伏建筑集成近年來發展很炔，許多國家相繼制定了本國的光伏屋頂計劃。建筑自身能耗占世界總能耗的1／3，是未來太陽能光伏發電的最大市場。光伏系統和建筑結合將根本改變太陽能光伏發電在世界能源中的從屬地位，前景光明。

PV產業向百兆瓦級規模和更高技術水平發展

目前PV組件的生產規模在5一20Mw／年，下世紀將向百兆瓦級甚至更大規模發展。同時自動化程度、技術水平也將大大提高，電池效率將由現在的水平（單晶硅13％一15％，多晶硅11％一13％）向更高水平（單晶硅18％一20％，多晶硅16％一18％）發展，同時薄膜電池在不斷研究開發，這些都為大幅度降低光伏發電 成本提供了技術基礎。

下世紀前半期光伏發電將超過核電

專家預計，下世紀前半期的30一50年代，光伏發電將超過核電。1997年世界發電總裝機容量約2000GW，其中核電約400GW，約占20％，世界核電目前是收縮或維持，而我國屆時核能將發展到約100GW，這就意味著世界光伏發電屆時將達到500GW左右。1998年世界光伏發電累計總裝機容量800MW，以2040年計算，這要求光伏發電年增長率達16．5％，這是一個很實際的發展速度，前提是光伏系統安裝成本至少能和核能相比。PV發電成本下降趨勢

美國能源部1996年關于PV聯網系統市場價格下降趨勢預測表明，每年它將以9％速率降低。1996年pv系統的平均安裝成本約7美元／Wp，預計2005年安裝成本將降到3美元／Wp，PV發電成本）11美元／kWh；2010年PV發電成本降到6美分／kWh，系統安裝成本約1．7美元／Wp。

降低成本可通過擴大規模、提高自動化程度和技術水平、提高電池效率等途徑實現。可行性研究指出，500MW／年的規模，采用現有已經實現商業化生產的晶硅技術，可使PV組件成本降低到：歐元左右（其中多晶硅電池組件成本0．91歐元／Wp），如果加上技術改進和提高電池效率等措施，組件平均成本可降低到1美元／Wp。在這個組件成本水平上，加上系統其它部件成本降低，發電成本6美分／kWh是能實現的。考慮到薄膜電池，未來降低成本的潛力更大，因此在下世紀前10一30年把PV系統安裝成本降低到與核電可比或更低是完全可能的。

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