光工作站和光接收机的主要差别

第一篇：光工作站和光接收机的主要差别

光工作站和光接收机的主要差别

（林挺逵 浙江省台州市路桥区乡镇广电站退休职工）

论坛里有许多网友询问过光工作站和光接收机差别的问题，专门的的帖子也有好几个，现笔者把自己的初浅认识写出来供作参考，并请指正。

光工作站和光接收机的工作原理是基本相同的，主要是效能大小有别，打个比方来说，前者好比是一门4联速射高射机关炮，后者则是一挺高射机枪。

光工作站和光接收机都具有光接收组件、电放大器、电源部分和回传组件或留有回传插口，工作原理基本相同，它们的主要差别是：

1、体积大小不同，价格相差悬殊。

光工作站的体积通常是光接收机的4倍以上，价格在6000元左右至10000多元。而光接收机通常为1000元上下。

2、光接收机通常只有一路电放大器，再用2分配器分成两路信号输出。因此它的输出电平就必然比放大模块的最大设计输出电平低了4dB。

而光工作站通常具有4路独立的电放大器，而且往往配用性能更好的砷化镓放大模块或硅-砷化镓混合放大模块，不仅放大模块设计的最大输出电平高，而且有没有分路损耗，因此它的输出电平比光接收机要高得多。

3、光接收机通常只有一组固定在线路板上的光接收组件，一旦出故障，就得更换光接收机。

光工作站则配备可插拔的模块式光接收组件，可以同时设置几个备用，随时可以切换。有些也可以用于接收自愈环网双向信号，当一个方向的光信号中断以后可自动切换接收另一个方向的光信号，保证信号不中断。

4、光工作站可配用的反向回传光发射机一般也是模块形式，比普通光接收机的要好一些。

5、光工作站还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进行用户分配。而光接收机多数用于信号联网，近年也用于中小居民点的用户分配。

不过，近年光接收机有向多输出口、高输出电平方向发展的趋势，两者的差别将会缩小。

附上一幅光工作站的照片和电原理图。

第二篇：光接收机总结

光接收机总结

1，普通PIN接收机和APD接收机（直接检测）

PIN光电二极管是在普通光电二极管的PN结中加入低掺杂的近乎本征半导体的I区形成的，用以加宽PN结的耗尽层（电子移动快）而减小扩散区（电子扩散慢），使电子空穴能够快速通过耗尽层到达P和N区，大大加快响应速度。PIN的探测效率也很高。

PIN探测器拥有极宽的带宽，商业化的超过了50GHz。PIN探测器的结构也非常简单，如图所示是PIN接受机的基本结构，光信号经过PIN光电探测器后经射频放大器，在通过窄带滤波器滤波，采样后经阈值判决得到数据。

图1 PIN接收机

PIN的噪声来源主要是散弹噪声，但是比APD的噪声小得多。PIN是无增益器件，一个光子至多产生一个电子空穴对，不适合用来检测微弱信号。对于10Gbps的OOK信号，若BER要达到10^-9，这种接收机要求需要6200PPB[1]。

APD是利用雪崩特性制成的高增益光电二极管，APD接收机原理图与PIN接收机一致。一个光子产生一个电子空穴对后发生碰撞电离效应产生了大量电子空穴对，因此能够探测很微弱的信号。APD接收机灵敏度一般比PIN接收机好5~10dB，对于10Gbps的信号，误码率达到10^-9需要1000PPB[2]。

APD的噪声很大，主要是倍增噪声，而且APD一般需要很高的反向偏压来产生雪崩效应。同时，和PIN相比，APD只有很窄的线性效应（光电流和光功率成比例）。

2，光电倍增管PMT（单光子检测）

光电倍增管是利用外光电效应和二次电子发射效应来探测光信号的电真空器件，由阴极、电子倍增极、打拿极和收集极阳极等构成。阴极和阳极之间加上高压，光子在阴极表面产生光电子，这些光电子被电场加速后通过倍增系统产生大量二次电子，经阳极吸收形成输出电流。

PMT的计数频率可以达到几十MHz，具有高灵敏度和低噪声的特点，同时探测面积大直径可达几英寸、响应速度快上升时间小于1ns、高增益超过以及 宽谱宽等特点。PMT的量子效率受阴极材料和工作频率的影响：在紫外和可见光谱范围中，材料是GaAsP时，量子效率可以达到40%，在近红外区域，材料为GaAsInP时，量子效率小于1%，限制了PMT的使用。

LCTSX的LCT终端的接收机用的是PMT，碲镉汞APD作为备份接收机。

3，APD接收机（单光子检测）

APD单光子检测器的原理是让偏置电压大于雪崩电压（即盖革模式），当有光子进入时，会产生uA甚至mA级别的光电流。由于任何光子或噪声都将产生雪崩，所以会影响对每个光子之间的的检测，需要电路来抑制雪崩。如图2所示，一般有三种方式来抑制雪崩，无源抑制、有缘抑制、门模抑制。无源抑制就是在有光子进入时，APD雪崩，里面的结电容和分布电容通过电阻放电，然后停止恢复到接收光子状态。这种模式的计数率很慢，由电容放电时间决定，在几百ns级别。有源抑制即利用雪崩信号的上升沿作为触发信号，通过反馈控制驱动电源，达到抑制的目的。门模抑制，即在没有光子到达的时候APD两端电压高于雪崩电压相当于门打开，没有的时候则关闭，大大提高APD的性能和寿命。对APD性能影响最大是暗计数，暗计数有产生原因有多种，有本身的原因，如热噪声，也有外部原因，如黑体辐射、后脉冲计数、隧穿效应，门模模式能够有效减小后脉冲计数和热噪声，因此门模模式为APD的最佳工作模式。APD单光子计数器噪声表现为暗计数和变化的量子效率，在一个门时间内最多测一个光子，且在门关闭时间内无法接受光子，限制了灵敏度。[3] 可见光频段Si-APD量子效率可以达到85%，Ge-APD工作在800~1550nm波段，InGaAs-APD工作在900~1700nm波段，在1550nm窗口应用较多，量子效率多为10%~20%，暗计数大多在KHz量级。

图2（1）无源抑制（2）有源抑制（3）门模抑制

如图3所示是各种探测器参考性能对比图，图中可以看出PMT(光电倍增管)暗计数较高，Si-APD主要工作在可见光波段。InGaAs-APD单光子计数器的量子效率可以达到20%，暗计数也较低，但是重复频率不高，超导纳米线单光子探测器SSPD的重复频率很高，暗计数很低，量子效率较低。该图只是作为参考，比如后面讲到SSPD通过一些方法量子效率能达到很高。

图3 各种探测器性能比较[3] 欧洲航天局ESA在地面建立了一个OGS地面站与美国LLCD项目的月球卫星的LLST通信，其中的接收机使用的是一个基础的PMT和一个作为备份的碲镉汞APD[4]，碲镉汞APD量子效率达到了60~80%，而且有着高增益和低噪声[5]。LLST发射的信号到达OGS时功率仅为350pW（经计算对于622Mbps约为4.4PPB）。

4，超导纳米线单光子计数器SSPD或SNSPD（单光子检测）

超导体单光子计数器的原理是首先让超导材料工作在超导温度下，偏置电流接近超导体临界电流，当光子被吸收后在吸收处形成有电阻的热点，此时电流将向边缘没有电阻的地方走，导致电流密度大于临界密度产生电阻，形成一个脉冲信号。SSPD有着超快的响应速度和极小的暗计数，但是一般量子效率较低。SNSPD的灵敏度可以达到接近1PPB，并有达到小于1PPB的潜力。

美国LLCD项目的LLGT地面站使用的就是超导纳米线接收机（林肯实验室）。如图4（1）所示是LLGT使用的超导纳米线结构，上面的氮化铌纳米线宽度为80/140nm，厚度为5nm，安装在硅晶片上。这种结构是4元纳米线结构，即有4个纳米线阵列，文献[]采用2元纳米线结构，提到了多元结构能够提供更高的计数速率（reset time）和有限的光子数分辨率，探测效率也得到了提高，该超导纳米线也是由氮化铌制作，厚度4nm宽度100nm。如图4（2）所示其探测效率相比单光子得到了提高。由图4（2）还可以看出，脉冲(时隙)宽度也会极大的影响探测效率，进而影响灵敏度，因此LLCD下行在38Mbps时灵敏度要求为1.49PPB，而622Mbps时要求为3.48PPB。SSPD阵列结构也有缺点，如果阶数过多会导致电路复杂，可能会引起由电磁场耦合和声子导致的码间串扰。LLGT采用4个这样的4元阵列，即16根纳米线，重复时间为5ns（计数频率200MHz），暗计数为3000/s，量子效率达到75%。由于每根纳米线都需要有单独的电路，限制了纳米线数量的进一步提高。[6] SSPD的探测效率除了可以通过阵列提高，还有其他方法，比如文献[7]的单光子计数器在加入光学腔和抗反射膜的情况下探测效率达到了57%。

图4（1）4元超导纳米线结构（2）脉冲宽度和探测效率关系图

5，超导体转换边缘传感器TES（单光子检测）

这种单光子探测器的工作原理是让超导体工作在超导状态下，当入射光入射到生长在绝缘衬底上的超导薄膜并被吸收，温度上升转变为正常态，由于环境的低温再次回到超导态，此时监测电阻率的变化就能实现单光子探测。

TES的量子效率能做到非常的高，达到90%，而且暗计数非常的低，甚至可以实现光子数分辨功能，但是有个明显的缺点是由于超导体材料再次冷却到超导状态时间较长，重复频率较低，仅在KHz量级。

6，前置放大直接检测(直接检测)图5（1）是普通前置放大器的接收机模型，图5（2）是采用平衡接收的前置放大器接收机模型。文献[]中提到了这种接收机在Gbps速率下，对未编码的DPSK（DPSK对灵敏度的要求和4-PPM差不多，均相对OOK有3dB优势）灵敏度达25-30PPB（BER应该是10^-9），对编码的DPSK灵敏度达7-8PPB，而对于M-PPM，M较大或者带宽扩展系数较大（即降低带宽利用率）的情况下可以实现1-2PPB。而且通过WDM可以很容易的实现Tbps的速率。光放大器的ASE(放大器自发辐射噪声)噪声对接收机性能影响很大。[8]

图5 前置放大直接检测接收机

LLCD项目中LLST卫星终端的接收机采用的是前置放大直接检测接收机接收4-PPM信号。如图6所示，光信号经放大滤波后由PD转换为电信号，再放大后一路经一个时隙与自己混合，得到差信号和和信号，分别经两个时隙延时后与自己进入判决电路得到信号的高位和低位，实现解调[10]。LCRD项目也将使用与此类似的前置放大直接检测接收机，并且同时有DPSK和PPM两种调制方式的收发机。

图6 LLST前置放大直接检测接收机

7，相干接收机（相干检测）

相干接收机有两种，一种是零差接收，一种是外差接收。零差接收是指本地振荡器与接收信号光同频，经混频滤波后将调制在光信号上的RF信号提取出来。而外差接收指本地振荡器与光信号不同频，经混频后用特殊方法将RF信号提取出来，外差接收在空间光通信中应用较少，不再赘述。文献[8]写到在6Gbps未编码PSK接收机灵敏度要求35PPB，8Gpbs时要求为80PPB，和前置放大DPSK几乎没有区别，在小于Gbps速率下则比DPSK更好一些，在4和565Mbps速率下分别是16和20PPB。从理论上讲，PSK的零差接收机会优于DPSK2倍，优于OOK4倍，其中2倍是由于从星座图看出0和1信号距离是OOK的2倍，另外2倍则是零差相干接收提供的更高的灵敏度。实际上由于各种原因PSK零差系统只比前置放大DPSK接收机略好，而且需要复杂的锁相系统。

欧洲LCTSX项目的LCT终端使用的零差相干接收，工作原理如图7所示。种子光源经相位调制器和光放大器发射到信道，接收机是基于光学costas锁相的BPSK零差解调系统，光学锁相环可以解决多普勒效应等因素导致的频移，使接收信号与本振同频，再使用本振和接收信号光干涉，拍出RF信号，再经滤波得到RF信号。

图7

参考文献

[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.基于雪崩二极管的通讯波段单光子探测器技术研究.学位论文，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

1一种蓄光性发光材料及其制备方法

本发明公开了一种蓄光性发光材料及其制备方法。该材料的化学组成式为MO.Al2O3∶Eu.N，原料采用铝、锶、钙、硼的氧化物，或者经加热能产生上述氧化物的盐类，加入碳粉和硼酸研磨混合，在高温炉中灼烧，冷却后粉碎即得。采用了上述组成和方法制得的蓄光性发光材料，其性能稳定，在制备过程中密封烧制时间短，一次即可完成固相反应；并适合于氧化、还原、真空等各种烧结气氛；制得的蓄光性发光材料经自然光或日光灯照射十分钟后，可在黑暗中持续发光十二小时以上。

2蓄光发光荧光材料

一种蓄光发光荧光材料，是以碱土金属磷铝化物为基质，二价铕离子为激活剂，低价其他稀土离子为共激活剂并加入助熔剂硼酸而构成。化学性质稳定，不含任何放射性物质，可蓄光发光反复使用，其余光亮度高、余辉时间可达1０小时以上，具有广泛的实用性，给人们提供适合于不同场合下黑暗中可明显显示的荧光材料的新品种。3 铝酸盐系蓄光发光材料

本发明公开了一种铝酸锶类蓄光发光材料的制备方法和蓄光发光材料，将部分添加原料预烧后加入到SrCO3、Al2O3、H3BO3、EU2O3、Dy2O3等主原料中，控制原料中阴离子与阳离子的摩尔比大于１，混合均匀后研磨，在８００—１３００℃烧结１．５—３小时，并用氢还原，得到的产物冷却后经研磨和２００目筛筛分，制备出一小时余辉大于１００mcd/m的高余辉性能的发光材料。

4蓄光性长余辉发光材料

蓄光性长余辉发光材料，涉及一种光致蓄光性发光材料，尤其是塑料类无致蓄光性发光材料。包括塑料基体材料和发光粉，其特征在于：它含有６０～90%(ｗｔ)的聚四氟乙烯树脂，１０～４０％（ｗｔ）多离子激活的长余辉发光粉。它发光强度高、余辉时间长、无环境污染、耐候性能优越，特别能适应户外和恶劣环境中使用。它能广泛用于各类工程应用领域和装饰领域。如可用于高层建筑、人防工程、海上或水下

工程和设施、地下商场等。5 蓄光型长余辉发光材料

一种长余辉发光材料，化学式为aMeδ·bLn2δ＇3·cR:EUx,Rey,Me选自Mg,Ca,Sr,Ba,Zn,Mn,Cd中的一种或多种元素；Ln选自Sc,Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu中的一种或多种元素；δ,δ＇为O,S中的一种或两种，且不能同时为O；R为B2O3,MCl,M2O,P2O5中的一种或多种成份；M为Li,Na,K,NH4,H

中的一种或多种；a,b,c,x,y为摩尔系数，分别为0.00001——1.5,0.00001——1.5,0.1——2.5,0——0.4,0——0.8；制法是用化学式中元素的单质或化合物混匀，于1100——1400℃烧结而成，该产品在可见光照射后有较强的余辉现象。高蓄光发光材料及其制造方法

本发明公开了在透明性母材中混合蓄光发光性颜料成分固化而成的蓄光发光材料，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％，考虑成型体的组织状态与发光性能的关系，使得在规定的辉度下维持更长时间的发光，从而提高发光性能。

7蓄光发光性道路标志材料与道路结构

本发明提供在道路表面敷设同时含有透明性树脂成分与蓄光发光性颜料成分的树脂糊而形成蓄光发光性层的道路标志材料，在树脂糊中配合总量的7～95重量％的透明性树脂成分，上述材料作为道路的标记等使用，具有所要求的耐磨耗性或耐候性，同时具有高蓄光发光性能，抑制绿色的色调，可作为白线或各种色

线使用，还具有防滑性能。

8一种用玻璃微珠制成的蓄光发光节能材料及其用途

+本发明公开了一种用玻璃微珠制成的蓄光发光节能材料，以玻璃微珠作为基质材料，使用一种长余辉蓄光发光材料激活玻璃微珠制成。其原料组成及含量以重量百分数计为：玻璃微珠(20-450Mesh)70-80％、长余辉蓄光发光材料20-30％。该产品与全部由稀土离子铕激活的碱土铝酸盐、碱土硅酸盐或碱土硅铝酸盐、硫化物、硫氧化物等系列长余辉蓄光发光材料比较，性能效果相同，完全可以代替长余辉蓄光发光材料；用途广泛，工艺简单，原料易得，产品价格降低50％以上；产品用于各种油漆、涂料、广告牌匾、安全标示的表面喷涂，工艺品造型，建筑物内外墙体表面油漆、涂料上喷砂，蓄光发光装饰作用效果极佳；合理的利用了再生资源，为玻璃微珠的应用开辟一条新途径。

9一种免磨型长余辉蓄光体材料及其制备方法

本发明公开了一种免磨型长余辉蓄光体材料。其特征在于它具有下面的化学组成式： aAl2O3·bSrCO3·cMeO·xEu2O3·yDy2O3其中，所述的MeO为选自Mg、Ca、Mn、Zn 中的一种或多种的元素；a、b、c、x和y为摩尔数，并且，a、b的比例在0.8～2之间，且 0.01≤a≤2.5，0.01≤b≤2，0.01≤c≤0.5，0.00001≤x≤1，0.001≤y≤1。本发明还公开了其制备方法。本发明可以用来制作水性发光油墨、发光涂料及发光陶瓷等产品。

10蓄光-自发光玻璃及其制造方法

一种蓄光-自发光玻璃，由多种离子激活的蓄光-自发光材料(占0.01～40％，)和基质玻璃(占99.99～60％)组成；蓄光-自发光材料的粒径10μm～20mm；基质玻璃可以是低熔点玻璃或常规硅酸盐玻璃。制造方法为在常规硅酸盐玻璃成形过程中掺入蓄光-自发光材料或将低熔点玻璃粉与蓄光-自发光材料充分混合后，在700至1100℃温度热处理成蓄光-自发光玻璃；该生产工艺简单、成本低廉。

11一种蓄光发光反光玻璃微珠

一种蓄光、发光、反光玻璃微珠的制造方法，属于应用发光材料领域，本发明解决了玻璃微珠单一的回归反射的反光问题，满足了用户对多种发光材料集于一身的需求。本发明选择了光致长余辉发光材料及某些稀土盐和hex-ZnS/Cu/Co.(Zn.Cd)S/Cu.(Zn.Cd)S/Cu.3Ca3(Po4)2/Ca(F.Cl)2/Sb/Mn.CaWo4等发光材料经高

dd温熔融及精制调配而成，使单一反射光的玻璃珠分别发出黄绿、黄、蓝、白光，因本发明有蓄光功能，故在无光照射情况下，也能发出所需黄绿、黄、蓝、白光。该产品主要用于多种标志涂料、标牌、消防、交

通、车、船等各种指示标记。12 一种蓄光性发光塑料

本发明公开了一种蓄光性发光塑料，解决了目前使用的发光塑料存在的强度和后期发光效果较差的问题。本发明由树脂、蓄光性发光粉、玻璃粉或微玻璃珠三种成分组成；其制备方法是以树脂为载体，使用微玻璃珠或玻璃粉为填料，将三种成分加热混合、熔融、造粒即得到蓄光性发光塑料。采用了上述组成制得的蓄光性发光塑料，降低了制造成本，增加了蓄光性发光功能和后期发光效果，提高了制品的光泽度和透光度等光学性能，做到了综合利用，减少了污物排放；制得的蓄光性发光塑料在经十分钟以上的照射后，可

持续有效发光５～１２小时。13蓄光性发光陶瓷制品

一种含３—５０％铝酸盐系蓄光性发光粉的陶瓷釉料制成的蓄光性发光陶瓷制品，该蓄光性发光陶瓷制品既具有陶瓷材料的各种优点，又有余辉亮度高、余辉时间长等蓄光性发光特性，日光或灯光照射数分钟后，能持续发光十二小时以上，可制作成工艺美术陶瓷或建筑卫生陶瓷，在夜间或黑暗场所能起到照明、标识

和装饰作用。蓝色或者深绿色发光性铝硅酸盐蓄光体及其制造方法

本发明提供发光成蓝色或者深绿色，在具有长的残光性的同时，在结构上是热稳定的，即使在化学的严酷条件下，也显示优良的耐候性的蓄光体及其制造方法。本发明的蓝色发光性铝硅酸盐蓄光体是由组成式以（M1－n－mMnEum）（Al1－xSi3/4X□1/4X）2O4（□表示组成缺损，Ｍ表示从镁、钙、锶和钡中选择的１种以上＊的碱土金属元素，Ｍ表示从锰、锌、镉中选择的１种以上的２价金属元素，ｎ、ｍ、ｘ由分别满足０≤ｎ≤０．２、０〈ｘ〈０．６、０．０００１≤ｍ≤０．１的范围的数值)表示的、以Eu激活的粉末状生成物

构成的。

15蓄光发光电器开关及其制做方法

本发明所述的蓄光发光电器开关及其制做方法是一种能将光能吸收然后又以可见光的形式缓慢释放出来的蓄光发光电器开关的制做方法。本发明采用蓄光发光材料、液体石蜡和塑料混合制成电器开关的外壳及按钮，从而使电器开关能吸收光能然后以可见光的形式在黑暗时缓慢的释放出来，给人们的晚间生产，学习和生活提供方便，且这种开关不含有任何放射性物质、无毒、无害。

16蓄光发光园林山水盆景

本发明公开了一种蓄光发光园林山水盆景，由盆体、隔板及装在隔板上的园林景物构成，在隔板下面装有微型水泵和喷水装置，其特征是园林景物由蓄光发光材料制成。本发明具有在阳光、灯光下吸收光线照射的能量，在夜晚释放能量发出各种不同光线的功能，其吸光１０—３０分钟后，置于暗外或夜晚可持续发光８—１２小时，且发光强度高，无放射性，寿命长，芳香扑鼻，是居家、宾馆、会议室等场所的装饰

精品。本发明具有极大的市场潜力。

17蓄光性荧光体

本发明提供了一种蓄光性荧光体，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在以下范围内，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，含有浓度～１×１０g·atm/lmol母体范围内的Ｆ、Cl、Br和Ｉ等卤素。

16细颗粒蓄光性荧光粉及其制备方法

本发明提供一种以ＥU为主要激活剂，具有颗粒细的碱土金属铝酸盐蓄光性荧光粉，其特征在于由下述一般式定义：（A1－x－yDxEy)O·a(G1－zHz)2O3式中Ａ代表碱土金属Mg、Ca、Sr、Ba以及二价金属Zn中至少一种；Ｄ代表激活剂Eu、Ｅ代表共激活剂；稀土Dy、Nd、Pr、Ho、Er、Tm、Yb、Lu，过渡元素Mn、Zr、Nb、Ti、Sb、Li、Ge、In、Ｗ中至少一种；Ｇ代表基质共晶体Ａｌ；Ｈ代表基质共晶体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蓄光按键的制造方法

一种蓄光按键的制造方法，是将蓄光剂加入固软体状态的硅胶材料中混合均匀后再射出成型，以使整个按键具有蓄光作用，或将蓄光剂加入液态的硅胶中，再藉由印刷方式将硅胶印于按键表面，以构成蓄光按键

者。

18一种蓄光性发光陶瓷墙地砖的制造方法

本发明公开了一种蓄光性发光陶瓷墙地砖的制造方法，属陶瓷砖的一种加工技术。该制造方法包括陶瓷砖坯的烘干，釉料防护层的涂敷，烘干烧制，釉料发光层的涂敷、烘干、烧制诸工序，且釉料发光层的涂敷、烘干、烧制可重复多次，釉料防护层原料为透明玻璃、长石、高岭土、石英。釉料发光层的原料为透明玻璃、高岭土和发光粉。形成了陶瓷砖两次烧成并可多次烧亮的特点。烧制出的陶瓷砖保持了发光粉的特性，有良好的蓄光余辉作用，并且强度高，耐磨性大。长余辉蓄光夜光搪瓷标牌及其制作方法 本发明涉及一种用于地名标示牌、广告牌、警示牌等领域的搪瓷标牌及其制作方法，它是在搪瓷标牌的成品或半成品基础上，再加一层蓄光反光层，并通过烧结工艺烧结在搪瓷标牌成品或半成品的表面，该蓄光反光层由长余辉蓄光性夜光材料、无机透明载体和有机液体组成，其各成份的重量百分比为：长余辉蓄光性夜光材料为５—４０％，无机透明载体为６０—９５％，有机液体加入量为长余辉蓄光性夜光材料和无

机透明载体总量的４０—１５０％。

20无机固体材料上粘结碱土金属铝酸盐蓄光性荧光粉的方法

本发明提供一种把碱土金属铝酸盐蓄光性荧光粉粘结在金属或玻璃、陶瓷、石材无机固体材料上而不影响蓄光性荧光粉发光性能的方法，其特征是将构成釉料的原料组份预先烧成釉料，再将其粉末与蓄光性荧光粉及液态低分解点有机油脂混合，涂覆在预先有白色底层的金属或玻璃、陶瓷、石材无机固体材料上，经

再次焙烧而制成具有牢固发光层为特征的制品。蓄光型夜发光涂料

本发明提供了一种蓄光型夜发光涂料，是以铝酸锶为基质的蓄光粉配合适当的载体制备而成。当有光照射时持续蓄光，当光线偏暗或无光线时自行释放光能，且发光亮度高，发光时间长。本发明还提供了喷涂有该蓄光型夜发光涂料的标牌，适合作为交通标志、公共场所指示等领域用的标志牌。

22一种蓄光发光指甲油

本发明涉及一种指甲油的改进，本发明在指甲漆料中添加蓄光性长余辉自发颜料组分，使涂油后的指甲能在夜间或黑暗处自行发光。本发明具有增加指甲油功能，增强趣味性的特点。蓄光型自发光照片

一种蓄光型自发光照片，包括照片底片的翻转片、自发光薄膜及保护层。其特征在于：自发光薄膜上复合有照片底片的翻转片，照片底片翻转片的上面设有保护层。所述的保护层可以是复合在翻转片上的透明塑料薄膜，也可以采用玻璃镜框。本实用新型具有白天吸光、夜间发光、无需电源、结构简单、安装方便、照片可长期保存的特点。它特别适合于结婚照、外景照的制作，能够使照片上的人物及景色栩栩如生，使生活更有内涵、更有情趣、寓意深刻。蓄光型节能灯

本实用新型属于用于发荧光的光源，尤其属于蓄光型节能灯。蓄光型节能灯，包括灯头、发光体、蓄光体，发光体固定于灯头上，蓄光体相对发光体间邻分布。本实用新型的优点在于蓄光体不通电，它吸收自然光或发光体的光线部分，在断电的情况下，蓄光体发光进行照明，尤其适用夜间广告、方向路标指示、紧急出入口、警示牌等照明场合，在夜间可以关闭发光体利用辅助发光体发光，以节约电能。一种蓄光型自发光扑克

本实用新型提供一种蓄光型自发光扑克，其结构是由载体层、发光层、图案层和保护层构成，发光层、图案层和保护层由下至上粘固在载体层的表面。本实用新型的一种蓄光型自发光扑克和现有技术相比，具有设计合理、结构简单、易于加工、体积小、使用方便等特点，因而，具有很好的推广使用价值。

26一种蓄光型自发光棋

本实用新型提供一种蓄光型自发光棋，其结构是由棋盘和棋子构成，棋盘和棋子都是由透明有机板材和超长余辉发光粉组成，超长余辉发光粉铸入粘固在透明有机板材之中，棋盘和棋子识别标记刻划在棋盘和棋子的表面上。本实用新型的一种蓄光型自发光棋和现有技术相比，具有设计合理、结构简单、易于加工、体积小、使用方便、一物多用等特点，因而，具有很好的推广使用价值。一种蓄光性发光/逆反射膜

本实用新型公开了一种蓄光性发光／逆反射膜，可应用于交通、军事、广告等领域的道路标志、方向指示、广告标牌等使用。本实用新型从结构上分为三层，由下至上依次为：蓄光性发光材料层，由碱卤化物和稀土元素为原材料制成的颗粒组成；第二层由两部分组成，第一部分是使用１２０目的超微玻璃珠粉末或有色透明油墨构成的隔离线；第二部分是填充在隔离线框内，由４０～８０目超微玻璃珠制成的光反射层；第三层为保护层，由覆盖在表面的透明膜构成。本实用新型结构简单，制作方便，应用范围广。

28蓄光式发光汽车牌照

一种蓄光式发光汽车牌照。它由汽车牌照基板、反光膜组成，其特征在于：在反光膜上的需发光部位依次涂覆一层透明粘合剂层、蓄光式发光粉层和保护层。本实用新型具有结构简单，易于安装，适合大批量生产，适合防伪的需要等优点。

29一种能蓄光发光的玻璃

本实用新型公开了发光玻璃中的一种能自动蓄光发光的玻璃，其特征在于该新型由发光层、过渡层和玻璃构成，发光层由长余辉光致蓄光发光材料和玻璃釉料组成，本实用新型的发光层通过过渡层与玻璃紧密地结合在一起，不会因老化等原因脱落，而且发光材料的亮度大，蓄光后的发光时间长，能广泛地应用在各

种场所，起到装饰和夜间指示的作用。30 能反光及蓄光性余辉发光的标识制品

本实用新型属于能反光及蓄光性余辉发光的标识制品，其包括基体材料以及分布于基体材料表面的玻璃微珠，其特征在于另有蓄光性余辉发光的荧光物质分布于基体材料中。所说基体材料的背面涂敷粘合剂层，其表面贴附可剥离面层。本实用新型具有反光及蓄光性余辉发光的功能，大大加强标识功能，可广泛用于交通安全标识、消防、道路标线、建筑装饰等领域。31以硫酸锌为基质的长余辉蓄光性荧光粉及其制备方法

本发明的一种以硫酸锌为基质的长余辉蓄光性荧光粉，采用了常规的工业硫酸锌结晶作为基料。但其另劈蹊径，经加入氯化钠和氯化镁、硫酸银和硝酸铟等物质及特殊的制备工艺后，获得了既避免了1300℃以上的高温和强力粉碎球磨机处理等的苛求，仍使其蓄光性荧光粉的残光时间达到12小时以上的效果。本发明材料可广泛应用，例如夜光油墨、夜光涂料、夜光塑料、夜光玻璃印刷、涂布及制成各种门牌、路标、安全警示牌等的指示，工艺美术品、宗教及吉祥物等装饰类产品和在低照度光源等方面。

一种用玻璃微珠制成的蓄光发光节能材料及其用途

本发明公开了一种用玻璃微珠制成的蓄光发光节能材料，以玻璃微珠作为基质材料，使用一种长余辉蓄光发光材料激活玻璃微珠制成。其原料组成及含量以重量百分数计为：玻璃微珠(20-450Mesh)70-80％、长余辉蓄光发光材料20-30％。该产品与全部由稀土离子铕激活的碱土铝酸盐、碱土硅酸盐或碱土硅铝酸盐、硫化物、硫氧化物等系列长余辉蓄光发光材料比较，性能效果相同，完全可以代替长余辉蓄光发光材料；用途广泛，工艺简单，原料易得，产品价格降低50％以上；产品用于各种油漆、涂料、广告牌匾、安全标示的表面喷涂，工艺品造型，建筑物内外墙体表面油漆、涂料上喷砂，蓄光发光装饰作用效果极佳；合理的利用了再生资源，为玻璃微珠的应用开辟一条新途径。

33高亮度彩色荧光蓄光发光粉的制作方法

本发明涉及一种高亮度彩色荧光蓄光发光粉的制作方法。它以彩色荧光粉和蓄光发光粉初成品为基础，经过溶解荧光粉去残留，通过溶解荧光粉并制备荧光溶剂→加入蓄光发光粉→风干→研磨等步骤处理得到符合要求的成品。本发明所得到的高亮度彩色蓄光发光粉成品的具体颜色主要由荧光粉的颜色决定，如采用单一色、两种基本颜色或三种红、黄、绿基本颜色，按不同份量调制不同颜色的高亮度彩色蓄光发光粉。该过程可在加入蓄光发光粉前加入闪光粉，还可在制备荧光溶剂时，加入少量的透明色浆。由于采用天那水作为溶剂，该方法简单实用，使荧光粉和蓄光发光粉充分结合，提高了该粉在白天时的色泽度；同时提

高了该粉与硅胶、有机玻璃或塑料的结合度。

34蓄光及发光石材及其制法 本发明是一种能吸收光线后储蓄光能、并长时间持续发光石材的制法，该制法包括下列步骤：(A)备料步骤，是取材自含硅质骨材如花岗岩、石英砂、大理石、玻璃、陶瓷等的材料予以破碎、分级精选，以作成致密配比的各种粒度的细骨材原料；(B)配料步骤，是将前述原料混以蓄光及发光材料，加入填充材料调配成致密配比，混合少量功能性掺料，如纳米材料、色料与树脂或水泥等粘合剂均匀混合，以获得胚料；(C)压制步骤，是将前述胚料在低压中加以振动压制成型，以获得改质石材块材或板料；以及(D)养冶硬化步骤，是将前述改质石材予以干燥强固，而成为营建材料。本发明进一步提供由前揭制法所获得的蓄光及发光石

快蓄光长余辉荧光粉及其制备方法

本发明公开了一种以Eu为主要激活剂的快蓄光长余辉荧光粉，其特征在于由下述一般式定义：(A1-w-x-yBwDxEy)O·a(G1-2H2)2O3式中A代表碱土金属Mg、Ca、Sr、Ba以及三价金属Zn中至少一种；B代表Si、Ge、Sn中一种；D代表激活剂Eu；E代表共激活剂Dy、Nd、Pr、Ho、Er、Tm、Yb、La、Gd、Lu，过渡元素Mn、Zr、Nb、Ti、Sb、Li、In、Ni、W中至少一种；G代表基质共晶体Al；H代表基质共晶体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。

蓄光型发光涂料及涂布该涂料的发光纤维物

本发明提供了一种蓄光型发光涂料及涂布了该涂料的蓄光型发光纤维物，该涂料的组成包括30-45％重量的以铝酸锶为基质的蓄光粉，10-15％重量的折光反光粉和40-60％重量的载体，利用其中特定载体组分的复配而与纤维物产生良好的润湿性和极强的附着力，涂布后可以用于制作各种(夜)发光纤维物及发光制品。

37蓄光性荧光体及其制造方法

本发明涉及一种蓄光性荧光体，其即使在低照度条件下，与现有的同种类的铝酸锶类蓄光性荧光体相比，也具有优异的余辉辉度特性，特别涉及一种蓄光性荧光体，其初期余辉辉度特性优异，而且激发后60分钟至 90分钟后的余辉辉度特性也优异，其化学组成如下：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。

蓄光发光纸

本发明公开了一种蓄光发光纸，在具有背胶的进口高级纯白纸的表面喷涂上具有超长余辉发光性能的发光层，所述发光层由水晶清漆、稀释剂、固化剂、蓄光发光粉构成，该四种原料按一定比例混合均匀后分四次喷涂在纯白纸的表面上。本发明的蓄光发光纸，白天吸收自然光后，在夜晚可持续发光8小时以上，光线柔和，不刺眼，可以用于广告业，降低广告成本，同时还可代替各种指示牌等。

39一种蓄光发光型热塑性聚氨酯组合物及其制备方法

本发明提供一种蓄光发光型热塑性聚氨酯组合物及其制备方法，涉及发光塑料领域。本发明通过将热塑性聚氨酯树脂、蓄光型发光材料及复合表面处理剂经熔融共混得到发光聚氨酯组合物。其中复合表面处理剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、硬脂酸盐、硅油、磷酸三苯酯中的至少两种的混合；发光材料为硅酸盐体系、铝酸盐体系、硫化物系列蓄光型发光材料中的一种或几种。将二者配合使用，可有效改善发光材料在聚氨酯中的分散，降低加工过程中的摩擦力，提高该组合物的力学性能和发光性能。该组合物中以热塑性聚氨酯为100重量份数计，发光材料为1～30份。复合表面处理剂重量为发光材料的0.5～20％wt。本发明的组合物适用于野外勘探设备的标，应用广泛。

长余辉蓄光砖

本实用新型长余辉蓄光砖，为解决现有技术中耐磨能力差，制作工艺复杂等问题。包括砖本体，在所述的砖本体上置有一个由耐磨的透光材料制成的透光层，在所述的透光层与砖本体之间密封有由长余辉发光材料制成的发光层。采用上述结构不但具有制作方法简单，制作成本相对低廉和实用美观的优点，而且同时解决了作为地砖或墙砖必须解决的耐磨性、高强度和防止长余辉材料水解失效问题。

蓄光发光防伪转移膜

本实用新型涉及防伪技术，特别是一种蓄光发光防伪转移膜。它具有层状结构，依次分为基层薄膜层、脱膜油墨层、蓄光发光材料层。藉由上述结构主要解决现有蓄光发光防伪包装材料必须直接用该包装材料包装，不能将蓄光材料进行转移的技术问题，大大方便了使用者且有利于环保。

蓄光发光防伪纸

本实用新型涉及防伪技术，特别是一种具有蓄光发光功能的防伪纸，其横截面呈层状结构，该层状结构依次是由纸底层、蓄光材料层、意向标志层、粘贴层和透明保护层组成。藉由该结构主要解决现有物品包装的复合核微孔膜防伪拉线的防伪图案结构和制造工艺比较复杂的技术问题，提供一种蓄光发光防伪纸，作为包装用纸，它不但能起到很好的防伪效果，而且生产成本比较低，也有利于包装的美观，另外，它还可以适用于其它需要防伪识别的领域中，如证书、证件用纸

第四篇：光模块简介

光模块简介

以太网交换机常用的光模块有SFP，GBIC，XFP，XENPAK。它们的英文全称: SFP:Small Form-factor Pluggable transceiver，小封装可插拔收发器 GBIC：GigaBit Interface Converter，千兆以太网接口转换器小封装可插拔收发器封装

XFP:10-Gigabit small Form-factor Pluggable transceiver 万兆以太网接口

XENPAK: 10 Gigabit EtherNet Transceiver PAcKage万兆以太网接口收发器集合光纤连接器

光纤连接器由光纤和光纤两端的插头组成，插头由插针和外围的锁紧结构组成。根据不同的锁紧机制，光纤连接器可以分为FC型、SC型、LC型、ST型和KTRJ型。

FC连接器采用螺纹锁紧机构，是发明较早、使用最多的一种光纤活动连接器。

SC是一种矩形的接头，由NTT研制，不用螺纹连接，可直接插拔，与FC连接器相比具有操作空间小，使用方便。低端以太网产品非常常见。

LC是由LUCENT开发的一种Mini型的SC连接器，具有更小的体积，已广泛在系统中使用，是今后光纤活动连接器发展的一个方向。低端以太网产品非常常见。

ST连接器是由AT&T公司开发的，用卡口式锁紧机构，主要参数指标与FC和SC连接器相当，但在公司应用并不普遍，通常都用在多模器件连接，与其它厂家设备对接时使用较多。

KTRJ的插针是塑料的，通过钢针定位，随着插拔次数的增加，各配合面会发生磨损，长期稳定性不如陶瓷插针连接器。

光纤知识

光纤是传输光波的导体。光纤从光传输的模式来分可分为单模光纤和多模光纤。式射散使得单模光纤的传输频带很宽因而适用与高速，长距离的光纤通迅。

在多模光纤中光传输有多个模式，由于色散或像差，这种光纤的传输性能较差，频带窄，传输速率较小，距离较短。

光纤的特性参数

光纤的结构预制的石英光纤棒拉制而成，通信用的多模光纤和单模光纤的外径都为125μm。

在单模光纤中光传输只有一种基模模式，也就是说光线只沿光纤的内芯进行传输。由于完全避免了模

纤体分为两个区域：纤芯(Core)和包层(Cladding layer)。单模光纤纤芯直径为8~10μm，多模光纤纤芯径有两种标准规格，芯径分别为62.5μm（美国标准）和50μm（欧洲标准）。是指光纤的外径。

接口光纤规格有这样的描述：62.5μm/125μm多模光纤，其中62.5μm就是指光纤的芯径，125μm就

单模光纤使用的光波长为1310nm或1550 nm。

多模光纤使用的光波长多为850 nm。

千兆光口自协商

从颜色上可以区分单模光纤和多模光纤。单模光纤外体为黄色，多模光纤外体为橘红色。千兆光口可以工作在强制和自协商两种模式。802.3规范中千兆光口只支持1000M速率，支持全双工（Full）和半双工（Half）两种双工模式。

自协商和强制最根本的区别就是两者再建立物理链路时发送的码流不同，自协商模式发送的是/C/码，也就是配置（Configuration）码流，而强制模式发送的是/I/码，也就是idle码流。

千兆光口自协商过程

一、两端都设置为自协商模式

双方互相发送/C/码流，如果连续接收到3个相同的/C/码且接收到的码流和本端工作方式相匹配，则返回给对方一个带有Ack应答的/C/码，对端接收到Ack信息后，认为两者可以互通，设置端口为UP状态二、一端设置为自协商，一端设置为强制

自协商端发送/C/码流，强制端发送/I/码流，强制端无法给对端提供本端的协商信息，也无法给对端返回Ack应答，故自协商端DOWN。但是强制端本身可以识别/C/码，认为对端是与自己相匹配的端口，所以直接设置本端端口为UP状态

三、两端均设置为强制模式

双方互相发送/I/码流，一端接收到/I/码流后，认为对端是与自己相匹配的端口，直接设置本端端口为UP状态

光纤是如何工作的？

通讯用光纤由外覆塑料保护层的细如毛发的玻璃丝组成。玻璃丝实质上由两部分组成：核心直径为9到62.5μm，外覆直径为125μm的低折射率的玻璃材料。虽然按所用的材料及不同的尺寸而分还有一些其它种类的光纤，但这里提到的是最常见的那几种。光在光纤的芯层部分以“全内反射”方式进行传输，也就是指光线 进入光纤的一端后，在芯层和包层界面之间来回反射，进而传输到光纤另一端。芯径为62.5μm，包层外径为125μm的光纤称为62.5/125μm 光纤。

多模和单模光纤的区别？

多模：

可以传播数百到上千个模式的光纤，称为多模（MM）光纤。根据折射率在纤芯和包层的径向分布情况，又可分为阶跃多模光纤和渐变多模光纤。

几乎所有的多模光纤尺寸均为50/125μm或62.5/125μm，并且带宽（光纤的信息传输量）通常为200MHz到2GHz。多模光端机通过多模光纤可进行长达5公里的传输。以发光二极管或激光器为光源。

单模：

只能传播一个模式的光纤称为单模光纤。标准单模（SM）光纤折射率分布和阶跃型光纤相似，只是纤芯直径比多模光纤小得多。

单模光纤的尺寸为9-10/125μm，并且较之多模光纤具有无限量带宽和更低损耗的特性。而单模光端机多用于长距离传输，有时可达到150至200公里。采用LD或光谱线较窄的LED作为光源。区别与联系：

使用光缆时传输损耗如何？

这取决于传输光的波长以及所使用光纤的种类。

850nm波长用于多模光纤时: 3.0分贝/公里 单模设备通常既可在单模光纤上运行，亦可在多模光纤上运行，而多模设备只限于在多模光纤上运行。

1310nm波长用于多模光纤时: 1.0分贝/公里 1310nm波长用于单模光纤时: 0.4分贝/公里

1550nm波长用于单模光纤时: 0.2分贝/公里

何为GBIC？

GBIC是Giga Bitrate Interface Converter的缩写，是将千兆位电信号转换为光信号的接口器件。GBIC设计上可以为热插拔使用。GBIC是一种符合国际标准的可互换产品。采用 GBIC接口设计的千兆位交换机由于互换灵活，在市场上占有较大的市场分额。

何为SFP？

SFP是SMALL FORM PLUGGABLE的缩写，可以简单的理解为GBIC的升级版本。SFP模块体积比GBIC模块减少一半，可以在相同的面板上配置多出一倍以上的端口数 量。SFP模块的其他功能基本和GBIC一致。有些交换机厂商称SFP模块为小型化GBIC（MINI-GBIC）。

未来的光模块必须支持热插拔，即无需切断电源，模块即可以与设备连接或断开，由于光模块是热插拔式的，网络管理人员无需关闭网络就可升级和扩展系统，对在线用户不会造成什么影响。热插拔性也简化了总的维护工作，并使得最终用户能够更好地管理他们的收发模块。同时，由于这种热交换性能，该模块可使网络管理人员能够根据网络升级要求，对收发成本、链路距离以及所有的网络拓扑进行总体规划，而无需对系统板进行全部替换。支持这热插拔的光模块目前有GBIC和SFP，由于SFP与SFF的外型大小差不多，它可以直接插在电路板上，在封装上较省空间与时间，且应用面相当广，因此，其未来发展很值得期待，甚至有可能威胁到SFF的市场。

何为SFF？

SFF（Small Form Factor）小封装光模块采用了先进的精密光学及电路集成工艺，尺寸只有普通双工SC（1X9）型光纤收发模块的一半，在同样空间可以增加一倍的光端口数，可以增加线路端口密度，降低每端口的系统成本。又由于SFF小封装模块采用了与铜线网络类似的KT-RJ接口，大小与常见的电脑网络铜线接口相同，有利于现有以铜缆为主的网络设备过渡到更高速率的光纤网络以满足网络带宽需求的急剧增长。

网络连接设备接口类型 BNC接口

BNC接口是指同轴电缆接口，BNC接口用于75欧同轴电缆连接用，提供收（RX）、发（TX）两个通道，它用于非平衡信号的连接。

光纤接口

光纤接口是用来连接光纤线缆的物理接口。通常有SC、ST、LC、FC等几种类型。对于10Base-F连接来说，连接器通常是ST类型，另一端FC连的是光纤步线架。FC是Ferrule Connector的缩写，其外部加强方式是采用金属套，紧固方式为螺丝扣。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接口是以太网最为常用的接口，RJ-45是一个常用名称，指的是由IEC（60）603-7标准化，使用由国际性的接插件标准定义的8个位置（8针）的模块化插孔或者插头。

RS-232接口

RS-232-C接口（又称 EIA RS-232-C）是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换 接口技术标准”。该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。

RJ-11接口

RJ-11接口就是我们平时所说的电话线接口。RJ-11是用于西部电子公司（Western Electric）开发的接插件的通用名称。其外形定义为6针的连接器件。原名为WExW，这里的x表示“活性”，触点或者打线针。例如，WE6W 有全部6个触点，编号1到6, WE4W 界面只使用4针，最外面的两个触点(1和6)不用，WE2W 只使用中间两针（即电话线接口用）。

CWDM 与 DWDM

随着Internet的IP数据业务高速增长，造成对传输线路带宽的需求不断加大。虽然DWDM（密集波分复用）技术作为最有效的解决线路带宽扩容的方法，但是CWDM(粗波分复用)技术比DWDM在系统成本、可维护性等方面具有优势。

CWDM与DWDM皆属于波分复用技术，都可以将不同波长的光偶合到单芯光纤中去，一起传输。

CWDM的ITU最新标准为G.695，规定了从1271nm到1611nm之间间隔为20nm的18个波长通道，考虑到普通G.652光纤的水峰影响，一般使用16个通道。因为通道间隔大所以，合分波器件以及激光器都比DWDM器件便宜。

DWDM的通道间隔根据需要有0.4nm,0.8nm,1.6nm等不同间隔,间隔较小、需要额外的波长控制器件，所以基于DWDM技术的设备较之基于CWDM技术的设备价格高。

PIN光电二极管是在掺杂浓度很高的P型、N型半导体之间，加一层轻掺杂的N型材料，称为I（Intrinsic，本征的）层。由于是轻掺杂，电子浓度很低，经扩散后形成一个很宽的耗尽层，这样可以提高其响应速度和转换效率。

APD 雪崩光电二极管，它不但具有光/电转换作用，而且具有内部放大作用，其放大作用是靠管子内部的雪崩倍增效应完成的。APD是有增益的光电二极管，在光接收机灵敏度要求较高的场合，采用APD有利于延长系统的传输距离。

第五篇：光伏材料

光伏材料的发展与未来

摘要：根据对近几年光伏材料的发展和重要性作出分析和研究，并对光伏材料的主要发展方向进行进行研究，指导我们将来在研究中应从事的方向。

光键字：光伏材料 太阳能电池 市场分析

今年，几乎省份都出现了柴油荒现象、汽油价格也是一涨再涨。而且，据估计今年我国电力将严重缺口，而这一切已经限制了国民经济的发展，对人们的生活带来了不便，甚至可以说是已经来后造成在严重威胁。据乐观估计石油还可开采40~100年、煤炭可使用200~500年、铀还可开采65年左右、天然气能满足58年的需求。

人们对安全，清洁，高效能源的需求日益增加。且能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈。为此，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。欧洲一些高水平的核研究机构也开始转向可再生能源。在国际光伏市场巨大潜力的推动下，各国的太阳能电池制造业争相投入巨资，扩大生产，以争一席之地。

我国也不例外，中国已经超过了日本和欧洲成为了太阳电池能第一生产大国，并且形成了国际化、高水平的光伏产业群。这对我们专业的在校大学生来说是个好消息。并且这个专业的就业率还很高。

我国76%的国土光照充沛，光能资源分布较为均匀；与水电、风电、核电等相比，太阳能发电没有任何排放和噪声，应用技术成熟，安全可靠；除大规模并网发电和离网应用外，太阳能还可以通过抽水、超导、蓄电池、制氢等多种方式储存，太阳能＋蓄能 几乎可以满足中国未来稳定的能源需求。

当然，光伏产业的发展离不开材料。光伏材料又称太阳电池材料，只有半导体材料具有这种功能。可做太阳电池材料的材料有单晶硅、多晶硅、非晶硅、GaAs、GaAlAs、InP、CdS、CdTe等。用于空间的有单晶硅、GaAs、InP。用于地面已批量生产的有单晶硅、多晶硅、非晶硅。其他尚处于开发阶段。目前致力于降低材料成本和提高转换效率，使太阳电池的电力价格与火力发电的电力价格竞争，从而为更广泛更大规模应用创造条件。但随着技术的发展，有机材料也被应用于光伏发电。光伏电池的发展方向 ㈠硅太阳能电池

硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。

单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。在实验室里最高的转换效率为24.7%，规模生产时的效率为15% 多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较,成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜电池，其实验室最高转换效率为18%,工业规模生产的转换效率为10%。

非晶硅薄膜太阳能电池成本低重量轻，转换效率较高，便于大规模生产，有极大的潜力。如果能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题，那么，非晶硅太阳能电池无疑是太阳能电池的主要发展产品之一。㈡多元化合物薄膜太阳能电池

多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，其主要包括砷化镓III-V族化合物、硫化镉、硫化镉及铜锢硒薄膜电池等。

硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太阳能电池效率高，成本较单晶硅电池低，并且也易于大规模生产

砷化镓（GaAs）III-V化合物电池的转换效率可达28%，抗辐照能力强,对热不敏感，适合于制造高效单结电池。

铜铟硒薄膜电池（简称CIS）适合光电转换，不存在光致衰退问题，转换效率和多晶硅一样。具有价格低廉、性能良好和工艺简单等优点，将成为今后发展太阳能电池的一个重要方向。㈢聚合物多层修饰电极型太阳能电池

有机材料柔性好，制作容易，材料来源广泛，成本底等优势，从而对大规模利用太阳能，提供廉价电能具有重要意义。㈣纳米晶太阳能电池

纳米TiO2晶体化学能太阳能电池是新近发展的，优点在于它廉价的成本和简单的工艺及稳定的性能。其光电效率稳定在10％以上，制作成本仅为硅太阳电池的1/5～1/10．寿命能达到20年以上。㈤有机太阳能电池

有机太阳能电池，就是由有机材料构成核心部分的太阳能电池。中国的太阳能电池研究比国外晚了20年，尽管最近10年国家在这方面逐年加大了投入，但投入仍然不够，与国外差距还是很大。政府已加强政策引导和政策激励。例如：太阳能屋顶计划、金太阳工程等诸多补贴扶持政策，还有在公共设施、政府办公楼等领域推广使用太阳能。在政策的支持下中国有望像美国一样，会启动一个巨大的市场。

太阳能光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。预计到2030年，可再生能源在总能源结构中将占到30％以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10％以上；到2040年，可再生能源将占总能耗的50％以上，太阳能光伏发电将占总电力的20％以上；到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80％以上，太阳能发电将占到60％以上。这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。由此可以看出，太阳能电池市场前景广阔。

我国的光伏产业发展情况

目前我国的太阳能光伏电池的发展主要有以下三个流程或终端：

1.原材料供给端:半导体产业景气减缓及原材料产能的释放,甚至太阳能级冶金硅的出现,多晶硅原材料合同价小幅波动,现货价回落,由此判断2009年后长晶切片厂锁定利润的能力增强。而各晶体硅电池片厂在竞相扩产及其它种类太阳能电池片分食市场下,不免减价竞争。面对全球景气趋缓与成熟市场的政府补贴缩水,应谨慎审视自我在光伏产业链垂直整合或垂直分工的定位,以有限资金进行有效的策略性切入来降低进料成本提高竞争力。

2.提高生产效率与效益:目前晶体硅电池片厂产能利用率与设备使用率多不理想,应该回归企业营运基本面,着力于改善实际产量/设计产能、营收额/设备资本额、营利额/设备折旧额等衡量指标。具体降低营运成本的措施可能有:工艺优化以提升光电转换效率与良品率;落实日常点检与周期性预防保养以提高内外围设备妥善率即可生产时间A/T与平均故障时间MTBF指标;完善训练机制以提高人员技术水平的平均复机时间MTTR指标;适度全自动化以提高单位时间产出及缩短生产周期;原物料与能源使用节约合理化;加强后勤管理保障及时备料与应急生产预案等等。

3.创新与研发:现有主流晶体硅电池生产工艺在最佳匹配优化及持续投产下,重复验证了其光电转换效率的局限性。在多晶供料无虞的情况下,晶体硅电池片厂中长期技术发展应以自身特色工艺需求(例如变更电池结构或生产工艺流程;引进或开发新型辅料或设备),向上游供料端要求硅片技术规格(掺杂、少子体寿命、电阻率、厚度等等)以期光电转换效率最大化与成本最优化,并联合下游组件共同开发质量保障的高阶或低阶特色产品以满足不同市场需求,创造自身企业一片蓝海。

我国目前在建的或已建的光伏产业项目主要有： 1.江西赛维多晶硅项目

投资方为江西赛维太阳能有限公司，项目地址在江西的新余市，靠近江西赛维在新余市的现有太阳能晶片工厂。江西赛维太阳能有限公司是太阳能多晶片制造公司，江西赛维太阳能向全球光电产品，包括太阳能电池和太阳能模组生产商提供多晶片。另外该公司还向单晶及多晶太阳能电池和模组生产商提供晶片加工服务。江西赛维太阳能公司计划在2008年底完成多晶硅工厂建设，预计生产能力最高可到6000吨多晶矽，到2009年底再提高到15000吨水准。

江西赛维多晶硅项目由总部位於德克萨斯州的Fluor公司负责设计、采购设备及建造，项目合同达10亿美元。2.4.连云港多晶硅项目

2007年12月5日，总投资10亿美元、年产1万吨高纯度多晶硅项目投资协议在南京江苏议事园正式签约。该项目由TRINA SOLAR LIMITED(天合光能有限公司)在连云港市经济技术开发区投资建设。TRINA SOLAR LIMITED是一家在美国纽交所上市的国际知名光伏企业。美林集团、瑞士好能源、美国威灵顿、德意志银行等多家国际知名公司均为该公司股东。TRINA SOLAR LIMITED拟独资设立的天合光能（连云港）有限公司采用目前国际上较先进的改良西门子法生产工艺。

5..深南玻宜昌多晶硅项目

投资方为南玻与香港华仪有限公司、宜昌力源科技开发有限责任公司共同投资建设，项目名称宜昌南玻硅材料有限公司，它南玻集团下属控股子公司，隶属于南玻集团太阳能事业部，公司成立于2006年8月。公司位于湖北省宜昌市猇亭区，规划占地为1500亩，分一、二、三期工程统一规划布局，总规模为年产5000吨高纯多晶硅、450兆瓦太阳能电池组件，公司总投资约60亿人民币。宜昌南玻公司将主要从事半导体高纯硅材料、高纯超细有机硅单体、白碳黑的生产与销售以及多晶硅、单晶硅、硅片及有机硅材料的高效制取、提纯和分离等工艺技术和设备开发。首期工程年产1500吨高纯多晶硅项目即将开工。

项目一期目标为年产1500吨高纯多晶硅,于2006年10月22日奠基，一期建设计划在两年内完成。公司此前披露,一期工程拟投资7.8亿元,预计投资内部收益率可达49.48%,静态回收期(不含建设期)为2.61年。

该项目是宜昌市迄今引进的投资规模最大的工业项目,已被列入湖北省“十一五”计划的三大重点项目之一,也是广东省、深圳市对口支援三峡库区经济发展合作重点项目之一。

项目由俄罗斯国家稀有金属研究设计院与中国成达工程公司共同设计,同时融入了世界上先进的工艺及装备。它是南玻、俄罗斯国家稀有金属研究设计院、中国成达工程公司在项目技术上精诚合作的结晶。6.洛阳中硅多晶硅项目

这是中国目前最有竞争实力的多晶硅项目之一，中硅高科技有限公司为中国恩菲控股子公司，中硅高科技有限公司是洛阳单晶硅有限责任公司、洛阳金丰电化有限公司和中国有色工程设计研究总院三方在2003年年初共同出资组建的合资公司，其中中国有色工程设计研究总院拥有多项科技成果，处于国际多晶硅工艺技术研究的前列，洛阳单晶硅有限责任公司则是国内最大的半导体材料生产厂家(代号740，与峨眉半导体厂739齐名为中国多晶硅的“黄埔军校”)，而金丰电化有限公司是本地较有实力的企业。2003年6月，年产300吨多晶硅高技术产业化项目奠基，2005年 10月项目如期投产。目前，300吨多晶硅项目已具备达产能力。2005年12月18日，洛阳中硅高科扩建1000吨多晶硅高技术产业化项目奠基，目前已基本完成设备安装，进入单体调试阶段。2007年12月18日，洛阳中硅高科年产2000吨多晶硅扩建工程的奠基。

洛阳中硅高科年产2000吨多晶硅项目是河南省、洛阳市“十一五”期间重点支持项目，其核心装备研究列入国家“863”科技支撑计划项目，总投资14亿元，建设工期20个月，计划于2008年建成投产。

其它的还有孝感大悟县多晶硅项目，牡丹江多晶硅项目，益阳晶鑫多晶硅项目，益阳湘投吨多晶硅项目，南阳迅天宇多晶硅项目，济宁中钢多晶硅项目，曲靖爱信佳多晶硅项目等，基本上各个省份都处天大规模建设时期。光伏产业市场分析 及发展前景

今年下半年起光伏产业从上游多晶硅到下游组件普遍进入大规模扩产周期，这也将带来对各种上游设备、中间材料的需求提升。这包括晶硅生产中需要铸锭炉以及晶硅切割过程中的耗材，刃料和切割液等。

随着太阳能作为一种新能源的逐渐应用，光伏材料的市场规模逐年增加，应用的范围日趋广泛。光伏材料指的是应用在太阳能发电组件上给光伏发电提供支持的化学材料，主要使用在太阳能发电设备的背板、前板、密封部位和防反射表面，包括玻璃、热聚合物和弹性塑料聚合物、密封剂以及防反射涂料。

据Frost&Sullivan的研究，至2009年，光伏材料的全球市场总价值已达到13.4亿美元。2006年到2009年的年复合增长率11.9%。2006年光伏材料的全球市场总价值仅为5.4亿美元。

在2009年整个光伏行业中，包括玻璃和含氟聚合物的光伏前板，其市场占总市场收入的31.6%；光伏背板市场，主要包括光电产品，如聚合物和特种玻璃产品，占整个市场收入的36.6%。普遍用于所有太阳能电池的以层压形式存在的密封剂，占市场总收入的26.3%，防反射涂料以及其他材料占据市场收入的5.5%。

不过，随着消费者需求的不断变化、终端用户市场需求波动以及市场对光伏组件效率的要求不断提高，将使光伏行业发展速度略微减缓，Frost&Sullivan预计在2016年，光伏材料市场的年增长率将下降到22.4%，总价值达107.6亿美元。

在整个光伏材料市场中，Isovolate AG、Coveme和Mitsui Chemical Fabro公司的收入在市场份额中排名前三位。其中Isovolate主要经营太阳能电池背板，其市场份额为10.4%，占总份额的十分之一；Coveme公司和Mitsui Chemical Fabro分别经营背板组件和密封剂，其市场份额均为8.9%。对于生产销售密封剂为主的STR Solar和制造背板组件的Madico公司，也以7.3%和7.0%的市场份额在光伏材料行业占据着重要的地位。

不过，截止目前，光伏材料市场主要由欧洲和美国公司主导，同时一些日本和中国的企业也在不断地扩大其全球业务。印度、中国已成为光伏材料发展的新市场和新的制造国家。2009年，全球范围内存在着超过350家供应光伏材料的公司，其中包括了像AGE Solar、Bridgestone和Isovolate AG等跨国公司，也包括了许多的地区性公司。行业内的强强联合和兼并、收购等现象也层出不穷。

多晶硅是光伏太阳能电池的主要组成组分。根据有关分析数据表明，近5年多晶硅已出现高的增长率，并且将呈现继续增长的重要潜力。

PHOTON咨询公司指出，太阳能市场以十分强劲的态势增长，并将持续保持，2005~2010年的年均增长率超过50%，但是多晶硅供应商的市场机遇受到价格、供应和需求巨大变化的影响。后危机时代太阳能模块设施增长的强劲复苏致使多晶硅市场吃紧。

2010年8月，韩国OCI公司与韩国经济发展集团签约备忘录，将共同投资84亿美元（包括其他事项），将在韩国郡山新增能力，这将使OCI公司总的多晶硅制造能力翻二番以上。Hemlock公司正在美国田纳西州Clarksville建设投资为12亿美元的多晶硅制造厂，而瓦克化学公司正在德国Nünchritz建设投资为8亿欧元（10亿美元）的太阳能级多晶硅制造装置。

按照PHOTON咨询公司的2010年太阳能市场报告，在现行政策和经济环境下，预计多晶硅供应在2010~2014年的年均增长率为16%，将达到2014年29万吨/年。能力增长主要受到主要生产商的扩能所驱动，这些生产商包括美国Hemlock半导体公司、OCI公司和瓦克化学公司。

分析指出，光伏部门受刺激政策的拉动，正在扩能之中，预计多晶硅供应的年均增长率可望达43%，将使其能力达到2014年近50万吨。目前正在研究的或已经应该到工业中的光伏材料的制备： 1.有机光伏材料的制备： 1.1原料与试剂

所用溶剂采用通常的方法纯化和干燥．２－溴噻吩，３，４－二溴噻吩和金属镁片为 Alfa Aesar公司产品． 镍催化剂，Ｎ－氯磺酰异氰酸酯和苝四甲酸二酐(Ｐ ＴＣＤＡ)均为 Aldrich公司产品，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 为自行合成 ． 1.2 测定

紫外光谱的测定采用美国热电公司的 Helios －γ型光谱仪．

设计、合成了新型齐聚噻吩衍生物 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 分别作为电子给体材料 Ｐ ＴＣＤＡ作为电子受体材料组装了ｐ － ｎ异质结有机光伏器件 对这些器件的光分别为 １.５１％，２．２４％ ２．１０％ ２．７４％ ０．５８％和６５％ 如表１所示．

伏性能进行了研究． 研究发现 以３Ｔ－ＣＮ，３Ｔ－２ＣＮ，４Ｔ－ＣＮ，４Ｔ－２ＣＮ，ＸＴ和ＸＴ－２ＣＮ 分别作为电子给体材料的有机光伏器件的光电转换效率分别为1.15％，2.24％，2.10％，2.74％，0.58％和0.65％．电子给体材料中－ＣＮ基团的引入可以提高器件的光电转换效率． 2.多晶硅的提纯办法 2.1三氯氢硅氢还原法

三氯氢硅氢还原法亦称西门子法,是德国Siemens公司于1954年发明的一项制备高纯多晶硅技术。该技术采用高纯三氯氢硅(SiHCl)作为原料,氢气作为还原剂,采用西门子法或流化床的方式生长多晶硅。此法有以下3个关键工序。(1)硅粉与氯化氢在流化床上进行反应以形成SiHCl,反应方程式为: Si+3HCl→SiHCl+H2(2)对SiHCl3进行分馏提纯,以获得高纯甚至10-9级(ppb)超纯的状态:反应中除了生成中间化合物SiHCl外,还有附加产物,如SiCl、SiH2Cl2和FeCl3、BCl3、PCl3等杂质,需要精馏提纯。经过粗馏和精馏两道工艺,中间化合物SiHCl的杂质含量-7-10可以降到10～10数量级。

(3)将高纯SiHCl用H2通过化学气相沉积(CVD)还原成高纯多晶硅,反应方程式为 :SiHCl+H2→Si+3HCl或2SiHCl→Si+2HCl+SiCl该工序是将置于反应室的原始高纯多晶硅细棒(直径5mm～6mm,作为生长籽晶)通电加热到1100℃以上,加入中间化合物SiHCl和高纯H2,通过CVD技术在原始细棒上沉积形成直径为150mm～200mm的多晶硅棒,从而制得电子级或太阳级多晶硅。2.2 硅烷热分解法

1956年英国标准电讯实验所成功研发出了硅烷(SiH4)热分解制备多晶硅的方法, 即通常所说的硅烷法。1959年日本的石冢研究所也同样成功地开发出了该方法。后来,美国联合碳化物公司(Union Carbide)采用歧化法制备SiH4,并综合上述工艺加以改进,诞生了生产多晶硅的新硅烷法。这种方法是通过SiHCl4将冶金级硅转化成硅烷气的形式。制得的硅烷气经提纯后在热分解炉中分解,生成的高纯多晶硅沉积在加热到850℃以上的细小多晶硅棒上,采用该技术的有美国ASIMI和SGS(现为REC)公司。同样,硅烷的最后分解也可以利用流化床技术得到颗粒状高纯多晶硅。目前采用此技术生产粒状多晶硅的公司有:挪威的REC、德国的Wacker、美国的Hemlock和MEMC公司等。硅烷气的制备方法多种多样,如SiCl4 氢化法、硅合金分解法、氢化物还原法、硅的直接氢化法等,其主要优点在于硅烷易于提纯,热分解温度低等。虽然该法获得的多晶硅纯度高,但综合生产成本较高,而且硅烷易燃易爆,生产操作时危险性大。2.3 物理提纯法 长期以来,从冶金级硅提纯制备出低成本太阳能级多晶硅已引起业内人士的极大兴趣,有关人员也进行了大量的研究工作,即采用简单廉价的冶金级硅提纯过程以取代复杂昂贵的传统西门子法。为达到此目的,常采用低成本高产率的物理提纯 法(亦称冶金法),具体方法是采用不同提纯工艺的优化组合对冶金级硅进行提炼进而达到太阳能级硅的纯度要求。其中每一种工艺都可以将冶金级硅中的杂质含量降低1个数量级。

晶硅太阳电池向高效化和薄膜化方向发展

晶硅电池在过去20年里有了很大发展，许多新技术的采用和引入使太阳电池效率有了很大提高。在早期的硅电池研究中，人们探索各种各样的电池结构和技术来改进电池性能，如背表面场，浅结，绒面，氧化膜钝化，Ti／Pd金属化电极和减反射膜等。后来的高效电池是在这些早期实验和理论基础上的发展起来的。单晶硅高效电池

单晶硅高效电池的典型代表是斯但福大学的背面点接触电池（PCC），新南威尔士大学（UNSW）的钝化发射区电池（PESC，PERC，PERL以及德国Fraumhofer太阳能研究所的局域化背表面场（LBSF）电池等。

我国在“八五”和“九五”期间也进行了高效电池研究，并取得了可喜结果。近年来硅电他的一个重要进展来自于表面钝化技术的提高。从钝化发射区太阳电池（PESC）的薄氧化层（＜10nm）发展到PCC／PERC／PER1。电池的厚氧化层（110nm）。热氧化钝化表面技术已使表面态密度降到

10卜cm2以下，表面复合速度降到100cm／s以下。此外，表面V型槽和倒金字塔技术，双层减反射膜技术的提高和陷光理论的完善也进一步减小了电池表面的反射和对红外光的吸收。低成本高效硅电池也得到了飞速发展。（1）新南威尔士大学高效电池

（A）钝化发射区电池（PESC）：PESC电池1985年问世，1986年V型槽技术又被应用到该电池上，效率突破20％。V型槽对电他的贡献是：减少电池表面反射；垂直光线在V型槽表面折射后以41”角进入硅片，使光生载流子更接近发射结，提高了收集效率，对低寿命衬底尤为重要；V型槽可使发射极横向电阻降低3倍。由于PESC电他的最佳发射极方块电阻在150 Ω／口以上，降低发射极电阻可提高电池填充因子。

在发射结磷扩散后，„m厚的Al层沉积在电他背面，再热生长10nm表面钝化氧化层，并使背面Al和硅形成合金，正面氧化层可大大降低表面复合速度，背面Al合金可吸除体内杂质和缺陷，因此开路电压得到提高。早期PESC电池采用浅结，然而后来的研究证明，浅结只是对没有表面钝化的电他有效，对有良好表面钝化的电池是不必要的，而氧化层钝化的性能和铝吸除的作用能在较高温度下增强，因此最佳PEsC电他的发射结深增加到1µm左右。值得注意的是，目前所有效率超过20％的电池都采用深结而不是浅结。浅结电池已成为历史。

PEsC电池的金属化由剥离方法形成Ti-pd接触，然后电镀Ag构成。这种金属化有相当大的厚／宽比和很小的接触面积，因此这种电池可以做到大子83％的填充因子和20．8％（AM1．5）的效率。

（B）钝化发射区和背表面电池（PERC）：铝背面吸杂是PEsC电池的一个关键技术。然而由于背表面的高复合和低反射，它成了限制PESC电池技术进一步提高的主要因素。PERC和PERL电池成功地解决了这个问题。它用背面点接触来代替PEsC电他的整个背面铝合金接触，并用TCA（氯乙烷）生长的110nm厚的氧化层来钝化电他的正表面和背表面。TCA氧化产生极低的界面态密度，同时还能排除金属杂质和减少表面层错，从而能保持衬底原有的少子寿命。由于衬底的高少子寿命和背面金属接触点处的高复合，背面接触点设计成2mm的大间距和2001Lm的接触孔径。接触点间距需大于少子扩散长度以减小复合。这种电池达到了大约700mV的开路电压和22．3％的效率。然而，由于接触点间距太大，串联电阻高，因此填充因子较低。

（C）钝化发射区和背面局部扩散电池（PERL）：在背面接触点下增加一个浓硼扩散层，以减小金属接触电阻。由于硼扩散层减小了有效表面复合，接触点问距可以减小到250µm、接触孔径减小到10µm而不增加背表面的复合，从而大大减小了电他的串联电阻。PERL电池达到了702mV的开路电压和23．5％的效率。PERC和PER1。电池的另一个特点是其极好的陷光效应。由于硅是间接带隙半导体，对红外的吸收系数很低，一部分红外光可以穿透

2电池而不被吸收。理想情况下入射光可以在衬底材料内往返穿过4n次，n为硅的折射率。PER1。电池的背面，由铝在SiO2上形成一个很好反射面，入射光在背表面上反射回正表面，由于正表面的倒金字塔结构，这些反射光的一大部分又被反射回衬底，如此往返多次。Sandia国家实验室的P。Basore博士发明了一种红外分析的方法来测量陷光性能，测得PERL电池背面的反射率大于95％，陷光系数大于往返25次。因此PREL电他的红外响应极高，也特别适应于对单色红外光的吸收。在1．02µm波长的单色光下，PER1。电他的转换效率达到45．1％。这种电池AM0下效率也达到了20．8％。

（D）埋栅电池：UNSW开发的激光刻槽埋栅电池，在发射结扩散后，用激光在前面刻出20µm宽、40µm深的沟槽，将槽清洗后进行浓磷扩散。然后在槽内镀出金属电极。电极位于电池内部，减少了栅线的遮蔽面积。电池背面与PESC相同，由于刻槽会引进损伤，其性能略低于PESC电池。电他效率达到19．6％。

（2）斯但福大学的背面点接触电池（PCC）点接触电他的结构与PER1。电池一样，用TCA生长氧化层钝化电池正反面。为了减少金属条的遮光效应，金属电极设计在电池的背面。电池正面采用由光刻制成的金字塔（绒面）结构。位于背面的发射区被设计成点状，50µm间距，10µm扩散区，5µm接触孔径，基区也作成同样的形状，这样可减小背面复合。衬底采用n型低阻材料（取其表面及体内复合均低的优势），衬底减薄到约100µm，以进一步减小体内复合。这种电他的转换效率在AM1．5下为22．3％。

（3）德国Fraunhofer太阳能研究所的深结局部背场电池（LBSF）

LBSF的结构与PERL电池类似，也采用TCA氧化层钝化和倒金字塔正面结构。由于背面硼扩散一般造成高表面复合，局部铝扩散被用来制作电池的表面接触，2cmX2cm电池电池效率达到23．3％（Voc=700mV，Isc－～41．3mA，FF一0．806）。

+（4）日本sHARP的C一Si／µc-Si异质pp结高效电池

SHARP公司能源转换实验室的高效电池，前面采用绒面织构化，在SiO2钝化层上沉积SiN为A只乙后面用RF-PECVD掺硼的µc一Si薄膜作为背场，用SiN薄膜作为后表面的钝化层，Al层通过SiN上的孔与µcSi薄膜接触。5cmX5cm电他在AM1．5条件下效率达到21．4％（Voc＝669mV，Isc＝40.5mA，FF=0．79）。

（5）我国单晶硅高效电池

天津电源研究所在国家科委“八五”计划支持下开展高效电池研究，其电池结构类似UNSw的V型槽PEsC电池，电池效率达到20．4％。北京市太阳能研究所“九五”期间在北京市政府支持下开展了高效电池研究，电池前面有倒金字塔织构化结构，2cmX2cm电池效率达到了19．8％，大面（5cmX5cm）激光刻槽埋栅电池效率达到了18．6％。二十一世纪光伏材料的发展趋势和展望

90年代以来，在可持续发展战略的推动下，可再生能源技术进入了快速发展的阶段。据专家预测，下世纪中叶太阳能和其它可再生能源能够提供世界能耗的50％。

光伏建筑将成为光伏应用的最大市场

太阳能光伏系统和建筑的完美结合体现了可持续发展的理想范例，国际社会十分重视。国际能源组织（IEA）＋ 1991和1997相继两次起动建筑光伏集成计划，获得很大成功，建筑光伏集成有许多优点：①具有高技术、无污和自供电的特点，能够强化建筑物的美感和建筑质量；②光伏部件是建筑物总构成的一部分，除了发电功能外，还是建筑物耐候的外部蒙皮，具有多功能和可持续发展的特征；③分布型的太阳辐射和分布型的建筑物互相匹配；④建筑物的外壳能为光伏系统提供足够的面积；⑤不需要额外的昂贵占地面积，省去了光伏系统的支撑结构，省去了输电费用；③PV阵列可以代替常规建筑材料，从而节省安装和材料费用，例如昂贵的外墙包覆装修成本有可能等于光伏组件的成本，如果安装光伏系统被集成到建筑施工过程，安装成本又可大大降低；①在用电地点发电，避免传输和分电损失（5一10％），降低了电力传输和电力分配的投资和维修成本，建筑光伏集成系统既适用于居民住宅，也适用商业、工业和公共建筑，高速公路音障等，既可集成到屋顶，也可集成到外墙上；既可集成到新设计的建筑上，也可集成到现有的建筑上。光伏建筑集成近年来发展很炔，许多国家相继制定了本国的光伏屋顶计划。建筑自身能耗占世界总能耗的1／3，是未来太阳能光伏发电的最大市场。光伏系统和建筑结合将根本改变太阳能光伏发电在世界能源中的从属地位，前景光明。

PV产业向百兆瓦级规模和更高技术水平发展

目前PV组件的生产规模在5一20Mw／年，下世纪将向百兆瓦级甚至更大规模发展。同时自动化程度、技术水平也将大大提高，电池效率将由现在的水平（单晶硅13％一15％，多晶硅11％一13％）向更高水平（单晶硅18％一20％，多晶硅16％一18％）发展，同时薄膜电池在不断研究开发，这些都为大幅度降低光伏发电 成本提供了技术基础。

下世纪前半期光伏发电将超过核电

专家预计，下世纪前半期的30一50年代，光伏发电将超过核电。1997年世界发电总装机容量约2000GW，其中核电约400GW，约占20％，世界核电目前是收缩或维持，而我国届时核能将发展到约100GW，这就意味着世界光伏发电届时将达到500GW左右。1998年世界光伏发电累计总装机容量800MW，以2040年计算，这要求光伏发电年增长率达16．5％，这是一个很实际的发展速度，前提是光伏系统安装成本至少能和核能相比。PV发电成本下降趋势

美国能源部1996年关于PV联网系统市场价格下降趋势预测表明，每年它将以9％速率降低。1996年pv系统的平均安装成本约7美元／Wp，预计2005年安装成本将降到3美元／Wp，PV发电成本）11美元／kWh；2010年PV发电成本降到6美分／kWh，系统安装成本约1．7美元／Wp。

降低成本可通过扩大规模、提高自动化程度和技术水平、提高电池效率等途径实现。可行性研究指出，500MW／年的规模，采用现有已经实现商业化生产的晶硅技术，可使PV组件成本降低到：欧元左右（其中多晶硅电池组件成本0．91欧元／Wp），如果加上技术改进和提高电池效率等措施，组件平均成本可降低到1美元／Wp。在这个组件成本水平上，加上系统其它部件成本降低，发电成本6美分／kWh是能实现的。考虑到薄膜电池，未来降低成本的潜力更大，因此在下世纪前10一30年把PV系统安装成本降低到与核电可比或更低是完全可能的。

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机械力诱导自蔓延法制CuInSe2光伏材料

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