第451章 材料科学和精密製造

他在“材料科学”下面写了一行字：多晶硅提纯——》西门子法——》高纯化学品——》耐腐蚀设备，然后他在这行字后面打了一个问號。

他放下铅笔，靠在椅背上，闭上眼睛。

他在想，有没有可能绕过晶体硅，走別的路线？

碲化鎘薄膜电池对材料纯度的要求比晶体硅低一个数量级，可以通过气相沉积或电化学沉积在玻璃或不锈钢箔上製备。

但碲和鎘都是稀有元素，在这个年代，国內有没有成熟的提纯和回收工艺？铜銦鎵硒薄膜电池的效率更高。

但銦和鎵同样是稀缺资源，而且多层薄膜的组分控制极其复杂，需要精密的溅射设备和工艺参数，这些设备，在这个年代，甚至连概念都还没有。

他睁开眼睛，在“材料科学”下面又加了一行字：薄膜路线——》碲化鎘或铜銦鎵硒——》稀有元素供应——》沉积设备。

然后他在这行字后面也打了一个问號。

他翻过一页，开始在第二页上写第二块內容：精密製造。

有了多晶硅锭，还需要把它切成薄如蝉翼的硅片。

现代切片使用的是金刚石线锯，可以將硅片切割到一百八十微米甚至更薄，切割损耗小，表面损伤轻。

而他所在的时代，最先进的切片设备是內圆切割机，刀片本身的厚度就超过三百微米，切割损耗极大，切出来的硅片厚薄不均，表面损伤严重。

要切出符合现代效率要求的硅片，需要亚微米级的精密机械定位和张力控制，这在七十年代的中国，是完全不可能实现的。

他在“精密製造”下面写了一行字：金刚石线锯——》亚微米级定位——》张力控制，然后他在这行字后面重重地画了一个圈。

他又想到电池製备的后续工序。

制绒需要在硅片表面製作微米级的金字塔结构，以减少反射；扩散需要在高温下形成pn结；电极製备需要在硅片正面和背面製作精细的银电极和铝背场。

每一道工序都需要超净环境、高精度设备和专用材料。

七十年代国內半导体行业的洁净室標准通常是万级，而光伏电池製备需要百级甚至十级洁净室，温湿度控制、尘埃粒子过滤、静电防护，每一项都是巨大的挑战。

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他在“精密製造”下面又加了一行字：超净环境——》百级洁净室——》温湿度控制——》静电防护。

然后他在这行字后面也画了一个圈。

他翻过一页，开始在第三页上写第三块內容：电力电子。

光伏板发出的是直流电，而且电压隨光照变化剧烈。

要把它变成可以併网或驱动交流负载的交流电，需要逆变器。

要最大限度地利用光伏板的发电能力，需要最大功率点跟踪控制器，要保证系统的安全和稳定，需要保护、监测和通信系统。

而所有这些，都离不开一个核心器件，高速开关功率半导体器件。

现代逆变器的核心是igbt或mosfet，这两种器件都可以在高频率下开关，从而实现高效的电能变换。