2017年度山西省重点研发计划(重点)项目信息表.doc

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2017年度山西省重点研发计划(重点)项目信息表.doc

2017年山西省重点研发计划(重点)项目信息表

项目名称

智能径锻机成套装备的研制

项目编号

201703D111001

研究意义

我国的大型精锻机缺乏,同时大型自由锻造设备能力过剩,设备布局分散,利用率极低,自动化程序低,锻件加工余量大,工人劳动条件差,劳动强度大等问题普遍存在。

径锻机可用来生产核电用管棒和分担点主轴、航空航天等高科技含量、高附加值精锻件,适用于工具钢、不锈钢、高温合金钢、钛合金等高要求锻材的加工。

智能径锻机的国产化,可打破国外对智能径锻机的垄断,减低企业引进成本,提高锻件产品的质量,增强市场竞争力。

研究内容及

关键技术

1、研究内容

(1)提出15MN智能径锻机成套装备的关键技术参数和重要结构,研制我国首台用于生产高温合金等特种合金管棒锻件的15MN智能径锻机成套装备,填补国内空白。

(2)15MN智能径锻机成套装备关键技术,主要包括大流量液压伺服位置控制技术;锻造锤头、操作机轴向和旋转步进动作同步技术;多锤头锻造力平衡控制技术;高刚度机架的设计及高精度制造技术。

(3)开发针对于径锻机成套装备的智能控制系统,以CNC数控技术为基础来实现径锻过程的多轴联动控制,实现全自动智能化控制的锻造过程。

高温合金径锻工艺技术,管、棒锻件径锻成成工艺工具,来保证成型时的尺寸精度;实现径锻过程工艺和产品的质量的优化。

(4)数字化样机的研发,塑性有限元和机电液、控制等多学科联合仿真,来实现整机性能的优化。

2、关键技术

(1)径锻工艺参数和锻件成品性能的技术相关性研究,工艺参数与锻透性、工艺参数与锻件晶粒尺寸的关系研究。

(2)径向锻造机多轴运动控制系统。

(3)大流量伺服位置控制技术。

(4)径锻锻造力平衡控制技术。

(5)锻造锤头、操作机动作协调同步技术;

(6)塑性成形与机电液学科联合建模仿真技术。

参考性技术指标和经济指标

1、主要技术指标

15MN智能径锻机:

最大锻造力1500t,锻造频次150次/分,锤头位置控制精度±0.1mm。

锻造坯料外径范围:

Φ250~Φ800mm;成品外径范围:

Φ100~Φ600mm;锻造成品外径尺寸精度≤±1.5mm;智能控制系统控制轴数18轴,同步3轴以上。

2、经济指标

以径锻机代替汽锤拥有量的1/3,需径锻机60台。

以平均每台2000万元计算,可形成10亿元以上的产值。

示范工程及研发平台与团队

建立国内首个特种合金快径锻造工艺研发来联合实验室;

建设智能径锻机成套装备及关键技术科技创新团队。

预期技术水平

项目预期达到国际先进水平。

经费说明

政府将给予一定的研发资金资助或补助。

21

项目名称

轨道车辆车轴快锻——楔横轧高效近净复合成形技术及装备开发

项目编号

201703D111002

研究意义

轨道交通装备制造业是国家重点发展的十个领域之一,山西省是我国重要铁路装备制造基地,也是国内轮轴制造大省,车轴作为铁路车辆关键零部件,市场需求量大。

现阶段车轴热加工方法主要有两种,一种为快锻机锻造成型,另一种为精锻机锻造成型;快锻机锻造车轴是目前国内外主要的车轴锻造方式,它具备设备投资小、工艺灵活等优点,但快锻机锻造属于自由锻造很难克服锻造效率低、成型质量差、实现自动化较难等缺点。

精锻机锻造车轴精度较高、成型效率快,但设备投资大(精锻机的价格大约为快锻机的10倍),目前国内精锻机全部依靠进口。

楔横轧是一种轴类零件成形的先进工艺,具有成形效率高、成型精度高、设备投资小等特点,在汽车轴类件制造领域以及其他领域得到很好应用,轨道车辆车轴作为批量化轴类产品,是典型的阶梯轴类零件,具备楔横轧成形的可能性。

利用传统快锻机锻造的灵活性与楔横轧成型的高效、精确性结合,开发在快锻机上完成车轴初成形,在楔横轧上完成车轴最终近净成形的车轴成型新工艺,新工艺预计可提高车轴成型效率一倍以上,降低原材料成本约9%,节约切削加工时间和成本,改善加工环境,保留热加工金属流线提高车轴疲劳性能。

同时按照工艺和产品要求,设计开发世界首台铁路车轴楔横轧轧机,引领铁路车轴加工前沿技术和装备制造前沿技术,为山西省转型发展起到良好创新示范作用。

研究内容及

关键技术

1、研究内容

(1)缩小比例车轴实验室楔横轧工艺研究

1)车轴楔横轧成型精度研究:

包括轧件的径向、轴向尺寸精度、弯曲度等。

2)车轴楔横轧成型性能研究:

包括轧件内部流线、晶粒大小、中心疏松级别等。

3)模具工艺参数研究:

包括小断面收缩率下的成形角、展宽角的大小。

4)车轴轧制成型力匹配研究:

研究车轴轧制温度与轧制力关系,确定车轴轧机的轧制力。

(2)车轴楔横轧机设计制造

1)完成车轴楔横轧轧机的设计。

2)完成楔横轧轧机的生产制造。

3)完成设备的生产调试工作。

(3)车轴快锻-楔横轧复合成型工艺开发

1)采用快锻机-楔横轧复合车轴轧制工艺研究(试制轧制车轴),探索最佳工艺参数。

2)车轴性能检验(包括常规性能检验、疲劳性能试验)。

2、关键技术

(1)车轴快锻—楔横轧复合成型工艺研究。

(2)车轴楔横轧模具参数设计。

(3)车轴楔横轧轧机设计制造。

参考性技术指标和经济指标

1、技术指标

车轴快锻—楔横轧高效近净复合形成技术的成功开发开发将使车轴生产效率提高1倍以上,材料利用率提高9%。

2、经济指标

车轴快锻—楔横轧高效近净复合形成技术的开发预计每年增加车轴产能3万根,实现新增工业产值12000万元。

同时节约车轴材料1200吨,约500万元。

示范工程及研发平台与团队

建设成为示范性产学研合作教育平台,以平台为核心构造区域性的研发成果共享机制,将该技术推广到国内车轴制造领域,减少重复性开发费用,降低开发成本及风险,提高开发效率。

预期技术水平

项目预期达到国际先进水平。

经费说明

政府将给予一定的研发资金资助或补助。

项目名称

超高强及复合宽厚板大型轧制成套设备研制

项目编号

201703D111003

研究意义

超高强度板材和双金属复合板材作为新型材料,具有优良的综合性能和性价比,主要应用于轨道交通、重型装备、军工、航天、船舶、汽车等领域。

(双金属复合板材是利用复合技术使两种或两种以上性能不同的金属在界面上牢固结合而制备的一种新型复合材料;超高强度钢是指σs大于1200MPa,并且具有足够韧性的钢铁结构材料。

目前,德国西马克和日本三菱重工等国外公司生产的超高强宽厚板强度已达到1400MPa,而国内该产品的强度仅达到900MPa,生产装备和生产工艺仍然不成熟。

国外复合宽厚板生产主要采用轧制成形技术,而国内主要采用爆炸成形技术,轧制成形技术仍然很不成熟,相应的生产工艺和生产装备还不完善。

国内超高强板和复合宽厚板还不能满足用户的要求,仍然依赖进口。

山西是重大装备制造基地,在重型装备设计及制造方面具有良好的基础,许多领域具世界领先水平。

科大、太重在大型轧钢装备、钢板剪切和矫直装备设计制造方面也具有良好的基础。

本项目将开发高强度板矫直、剪切设备,复合宽厚板轧制、矫直和剪切设备。

项目完成后将进一步推进山西省装备制造业升级换代,促进山西省经济的发展。

该项目成果将填补国内空白,达到世界先进水平。

研究内容及关键技术

1、研究内容

为了生产可达到1600MPa超高强度板材及复合宽厚板,需要研发高精度、高效率、高品质的大型成套装备。

2、关键技术

(1)超高强精整装备研究:

1)高强度板矫直装备;2)高强度板剪切装备。

(2)复合板生产装备研究:

1)复合板轧机;2)复合板矫直机;3)复合板剪切机。

3、急需解决的问题

(1)整机设计、工艺理论及制造技术。

(2)检测与控制技术。

参考技术指标和经济指标

1、技术指标

轧制厚度:

6~50mm;轧制宽度:

1600~3350mm;

屈服强度:

≥1200MPa~1600MPa;轧制力:

100000KN;

轧制矫直力:

36000KN;轧制剪切力:

20000KN;

矫后平直度:

<2mm/m;剪切厚度:

<60mm;

剪切精度:

±0.5mm。

2、经济指标

项目完成后,预计每年设计并制作超高强度板材和复合板材轧机、矫直机、剪切机20台,年销售收入10亿元,利税1亿元,经济效益和社会效益显著。

示范工程及研发平台与团队

建立国内大型超高强度及复合宽厚板轧制、矫直、剪切整机装备设计及工艺技术研发基地,培养国内一流的大型超高强度及复合宽厚板生产成套装备技术研发团队,建立山西省轧制装备绿色制造基地。

预期技术水平

项目预期达到国际领先水平。

经费说明

政府将给予一定的研发资金资助或补助。

项目名称

大中型桥式起重机减量化技术研发

项目编号

201703D111004

研究意义

目前,我国桥式起重机的年产量为3万多台,产值200亿元人民币左右,每年消耗钢材超过150万t,进口起重机约0.33亿美元,其中100~500t以上大重型桥式起重机约占60%左右。

我国现有的通用桥式起重机多沿用原苏联技术,虽然经过多次改进,在起重机的整机重量、外形尺寸、智能化控制技术等方面仍存在很大的提升空间。

国际著名企业(科尼、德马格等)的起重机产品由于采用新型结构和材料,具有整机自重轻,外观精巧、美观,运行平稳、定位精度高、低噪等诸多优势,但大多应用于中小型起重机领域。

桥式起重机多用在车间和仓库,起重机的高度和自重与厂房高度和结构息息相关。

低净空高度、结构紧凑、自重轻的起重机,建筑物厂房高度下降,建筑结构轻型化,降低其造价和使用维护成本。

由此可见采用新型传动装置后的桥式起重机,每年节省大量钢材的同时,减少了用电量,也可节省厂房建筑工程量。

通过本项目的研究,可填补中大型桥式起重机减量化领域的国内相关空白,缩小我国同国外起重机行业的技术差距,使得我省的大型起重设备研发能力在行业龙头企业的基础上,达到国际先进水平,为我国起重机械行业赶超国际先进水平奠定坚实基础。

研究内容及关键技术

1、研究内容

针对100~500t桥式起重机结构笨重、可靠性差、能效低等现实问题,系统地研究起重小车结构、卷筒、齿轮传动、制动器、电机及其控制等整个传动链的减量化和优化设计技术,探讨新的结构设计、布置方式、新材料应用、新工艺方法和设计方法,并通过试验、评价、系列化产品设计形成减量化产品的设计模式。

2、关键技术

(1)起升机构传动链的系统匹配与分析、优化

重点研究三点支承的减量化结构型式、钢丝绳缠绕方式和上滑轮的布置方式,以及采用新型材料的高强度等级吊钩,高性能滑轮,使起升机构布置更加紧凑,实现起升机构的整体减量化。

(2)小车架新型结构设计与分析

重点研究起升机构三点支撑结构型式和三合一驱动装置的使用特性,开发“H”型三梁结构的新型小车架,解决小车车轮三点着地现象,通过强度和刚度的有限元分析,优化结构参数,形成紧凑的减量化新型结构。

(3)卷筒结构优化设计与加工工艺研究

以起重机卷筒结构设计的安全可靠性和减量化为综合目标,综合考虑载荷、钢丝绳、提升高度以及减速器规格等因素,重点研究无缝钢管替代板材卷制卷筒技术,降低能耗的同时通过有限元方法,进行卷筒结构强度、刚度及稳定性的优化设计,实现质量最轻、性能最佳的目的。

(4)起重机安全控制系统、智能监控系统的研究应用

重点研究电气传动系统中,对速度、限位、重量等的全方位监测和监控,最大程度的保证起重机的运行安全,同时使用伺服电机并结合高精度的测量技术、元件,实现数字化厂房及起重机的自动化、高精度的运行,达到起重机的智能控制;并可实现远程网络化监测、管理。

3、急需解决的问题

(1)结构优化设计;

(2)精确定位与检测控制技术。

参考性技术指标和经济指标

1、技术指标:

(1)提出一套100~500t桥式起重机减量化设计方法和技术规范;

(2)实现起重量桥式起重机运行精度3mm以内。

2、经济指标

实现整机减重25%以上,节电15%以上。

节省厂房建筑造价。

示范工程及研发平台与团队

培养一支掌握机、电、液、控制等核心技术的研发团队,建立减量化桥式起重机的创新基地为企业开展原始性技术创新提供坚实的科学、技术基础。

预期技术水平

项目预期达到国际领先水平。

经费说明

政府将给予一定的研发资金资助或补助。

项目名称

高铁轮对制造关键技术及服役行为研究

项目编号

201703D111005

研究意义

高铁轮对作为高速列车走行机构的关键部件,科技含量高,制造工艺复杂,不仅关系到列车运行的经济性,更关系到列车运行的可靠性、平稳性和安全性。

国际上,高铁车轮、车轴及轮对的制造技术及知识产权主要掌握在德国、法国、意大利、日本等少数几个国家。

在我国,由于对高铁轮对的研究起步较晚以及受外国技术封锁,技术水平、研究手段和研发平台均与国外存在一定差距,一直无法突破核心技术壁垒,没有完全掌握高铁轮轴的制造技术。

目前,我国在役高速列车所用轮对全部依赖进口且存在车轮踏面磨耗不均等问题,虽然近年来高铁轮对产品的国产化进程在加快,时速350公里中国标准动车组轮轴在大连至沈阳段进行了装车运营考核,运用总里程已达到60万公里,但仍处于装车试验阶段,尚未实现批量化运用。

通过本项目的成功实施,实现高铁车轮、车轴及轮对产品的高质量稳定性和高服役安全性,开发出时速400公里自主化高铁轮轴产品,促进我国高铁轮对产品的自主化和产业化,打破国外垄断,替代进口。

这不仅可以解决我国高铁出口的产权问题,助力我国高铁“走出去”战略构想的实现,而且可以巩固我省在铁路轮轴制造领域的领先地位,使我省形成完善的轨道交通产业链,对我省经济转型发展起到积极作用。

同时,对于打造我国先进的装备制造业,带动高新技术产业链的形成具有重要意义。

研究内容及

关键技术

1、研究内容

(1)在役高铁轮对运用行为研究

1)轮对典型失效形式分析与机理研究

2)轮轴安全服役制造技术优化方案设计

(2)高铁轮轴材料基础深化研究

1)轮轴材料合金化成分设计技术研究

2)高纯净、高均质轮轴材料冶炼控制技术研究

3)轮轴材料微观组织——性能关系定量化研究

(3)高铁轮轴工业化生产稳定性技术研究

1)车轮、车轴塑性成形及热处理过程数字化模拟及精确控制技术研究

2)车轮、车轴高精度加工和精密检测技术研究

3)轮对表面防护技术研究

4)车轮降噪技术研究

5)车轴表面强化技术研究

2、急需解决的问题

开发与运用条件相匹配的长寿命轮轴材料、轮轴材料冶炼控制技术、轮轴精确塑性成形与组织性能的一体化协同控制关键技术、轮对服役性能研究。

参考性技术指标和经济指标

1、技术指标

(1)轮对:

最高运行速度400km/h,试验速度440km/h。

(2)车轮:

轮辋拉伸:

Rm900-1050MPa、ReH≥580MPa、A5≥13%;轮辋-20℃冲击KV2≥10J(平均)、KV2≥12J(最小),-40℃冲击KV2≥7J(平均)、KV2≥5J(最小);断裂韧性Kq≥70MPa·M1/2(平均)、Kq≥60MPa·M1/2(最小);轮辋UT探伤不得存在大于φ1mm平底孔当量缺陷。

(3)车轴:

拉伸:

Rm680-850MPa,ReH≥450MPa,A5≥18%;纵向-40℃冲击KU2≥30J、20℃冲击KU2≥50J,横向-40℃冲击KU2≥25J、20℃冲击KU2≥25J;表面应力≤100N/mm2、表面下2mm处六点应力差值不大于40N/mm2。

2、经济指标

预期实现新增产值2~4亿元。

示范工程及研发平台与团队

项目推进过程中,打造一支集产品设计、制造及应用为一体的专业研发创新团队;建立轨道交通走行关键零部件工程实验室,形成一个集技术研发、实验验证、专项检测、故障诊断、产品运用模拟为一体的专业实验平台,形成示范性产学研合作教育平台,构造区域性的研发成果共享机制;推进企业技术中心建设,建立山西省省级企业技术中心;建设轨道交通关键零部件数字化制造示范基地,形成数字化、信息化轮轴生产线。

预期技术水平

项目预期达到国际领先水平。

经费说明

政府将给予一定的研发资金资助或补助。

项目名称

智能立体停车库开发及示范

项目编号

201703D111006

研究意义

随着科学技术的进步,城市现代化及汽车工业的迅速发展,汽车数量猛增,城市停车设备基础薄弱,单纯依靠地面停车更新已跟不上机动车发展的趋势。

静态交通规划与管理作为缓解城市交通压力重要手段,也是是交通系统规划的关键构成部分,科学的静态交通规划能够控制城市动态交通的供需,起到”以静制动”的效果,有利于城市机动化的积极健康发展,所以正确的停车规划和管理方法对城市交通与城市经济的进步具有关键的意义。

为缓解城市停车问题,做好公共资源停车场及停车点的管理工作,结合省委停车规划的现状与发展,研发静态交通服务平台,该平台是利用基于通信技术、物流网技术、计算机网络技术、空间信息技术等先进技术手段,建立城区机动车停车管理诱导系统,全面实现中心城区公共停车场的信息整合与统一发布,停车收费的费率管理、车位管理、收费结算、经营人员管理、统一支付管理;并利用整合的停车收费数据,提供停车监管、数据分析、费用结算、诱导服务等功能。

运用先进的收费模式和管理流程,更好地服务于社会,提高城市管理水平和综合服务水平、有效缓解交通拥堵、提高市民满意度。

研究内容及关键技术

1、研究内容

(1)研发成熟可靠的伸缩梳齿式智能搬运机器人,成为各类智能车库的核心。

(2)在新的构型的基础上,研发四点同步提升机构、大刚度抗震抗倾覆停车设备钢结构、车辆定位机构等。

(3)研发完全自主知识产权的电气控制系统。

使得设备整体运行速度快、安全性能高、管理智能化、充分利用有限空间达到车位最大化。

(4)通过预先设定的程序,实现无人自动化存取车,且通过手机APP等渠道查询并预约车位等功能。

(5)智慧城市静态交通服务平台示范工程。

2、关键技术

变频技术、编码器技术、监控技术、保护技术、故障检测技术等到智能停车设备的创新应用。

参考性技术指标和经济指标

1、技术指标

(1)高智能汽车搬运器,用于完成快速便捷的汽车存放功能,存放速度:

升降速度55M/min,纵搬速度110M/min,横搬速度30M/min,平均存取车时间由目前的95S降至70S。

较目前国内最先进的停车效率提高20~30%。

(2)建立汽车存放智能化检测系统,通过红外线检测技术对不同规格车辆进行全方位检测并进行智能化车位分配。

(3)建立智慧停车管理平台,通过利用互联网云平台、APP智能软件、车牌识别及车位检测等技术,实现停车场(停车库)全智能管理及运营。

(4)利用互联网技术实现停车场(停车库)实现异地运行监控及故障诊断、及时处理出现的问题,利用网络确保运行效率。

2、经济指标

智能机械停车设备销售收入3000万元,利润总额650万元。

示范工程及研发平台与团队

项目推进过程中打造一支集智能停车设备研发、生产、产品应用服务为一体的解决静态交通的专业技术团队。

建立国内首个大型智能静态交通系统研发平台和创新团队。

建设解决山西省委静态交通示范工程(在建筑地下室建设300辆停车位),建设示范工程。

预期技术水平

项目预期达到国内领先水平。

经费说明

政府将给予一定的研发资金资助或补助。

项目名称

N型高效双面太阳能电池技术研发

项目编号

201703D111007

研究意义

目前P型晶硅电池占据晶硅电池市场的绝对份额。

然而,N型单晶硅较常规的P型单晶硅具有少子寿命高、光致衰减小等优点,具有更大的效率提升空间。

同时,N型单晶组件具有弱光响应好、温度系数低等优点。

因此,N型单晶系统具有发电量高和可靠性高的双重优势。

根据国际光伏技术路线图(ITRPV2015)预测:

随着电池新技术和工艺的引入,N型单晶电池的效率优势会越来越明显,且N型单晶电池市场份额将从2014年的5%左右提高到2025年的35%左右。

德国Fraunhofer实验室PassDop技术的N-PERL电池和Topcon技术的N-PERT电池最高效率分别达到23.2%和25.1%,具有很好的发展潜力。

日本Panasonic公司的HBC电池创造了电池效率25.6%的世界纪录。

而Sunpower公司的IBC电池和Panasonic公司的HIT电池已经实现了大规模量产,平均效率达到22%以上。

不断追求效率提升和成本降低,是光伏行业永恒的主题。

随着市场对效率和品质的要求越来越高,单晶N型电池由于自身的天然优势,必然会成为市场的追逐的方向。

N型单晶电池将是未来几年高效电池产业化的热点技术,其市场份额在可预见的未来必将会有重大突破,甚至成为主流。

因此N型高效双面太阳能电池技术开发,对于增强我省光伏产业竞争力具有十分重要的意义。

研究内容及关键技术

研究内容:

1、 N型硅衬底制绒技术研究;

2、 薄膜硅/晶体硅异质结太阳电池界面钝化研究;

3、 纳米硅薄膜制备新技术研究;

4、 低物理损伤的高性能TCO薄膜淀积新技术研究;

5、 丝网印刷银电极的极低温烧结技术和接触电阻的研究;

6、 双面发电太阳能电池组件结构设计及工艺研究。

关键技术:

1、采用N型硅片,可使电池效率更高、衰减更低;

2、采用异质结电池结构;

3、 采用双面发电电池组件结构

参考性技术指标和经济指标

技术指标:

(1)N型异质结太阳能电池转换效率≥23%,太阳能组件转换效率≥19%;

(2)双面发电组件背面功率不低于正面80%;

(3)85℃,85%相对湿度,-1000V条件下300小时,测试PID小于3%

经济指标:

(1)形成100MW/年以上的有效产能规模。

(2)项目期内实现年销售收入2亿元,利润总额1500万元。

(3)新增就业人数200人以上。

示范工程及研发平台与团队

建立拥有检验检测设施完善的实验平台。

建成百兆瓦级别太阳能电池生产示范基地。

建立一支包含国家级人才项目学者、业内资深中青年研发人员,年龄结构合理、在光伏研究领域具有较高学术造诣的高水平研发团队。

预期达到的技术水平

项目完成后将达到国际先进水平。

经费说明

政府将给予一定的研发资金资助或补助。

项目名称

低成本高效多晶太阳能电池及组件技术开发

项目编号

201703D111008

研究意义

目前,金刚线切割多晶硅片极大地降低了硅片的成本,但过于光亮的硅片会让电池片外观产生线痕问题、也会因更高的反射率而降低了转换效率。

所以,传统的多晶硅制绒方式不适合于金刚线切多晶硅片,需要在此基础上多加一道纳米级别的表面微处理手段,业界称之为“黑硅技术”。

黑硅技术能够使硅片表面形成纳米级的凹坑,提升对入射光的捕捉,极大地降低了表面反射率,形成较黑的电池片也提升了弱光响应,相应地增加了电池的短路电流及光电转换效率。

传统的太阳能电池组件生产过程中,采用铜锡焊带作为单个电池串并联的导电媒介,导致链接和接触电阻增大,功率损耗增大,遮光面积增大、转换效率下降。

而且传统的组件生产单片之间约有2mm的间距,也造成可用发电面积的浪费。

采用无片间距、无焊带组件生产新工艺,可以提升太阳能电池组件发电效率,减低单瓦生产成本。

本项目拟通过黑硅、硼扩散的PERT技术提升多晶硅太阳能电池的转换效率,通过无焊带组件技术进一步提升太阳能电池组件的转换效率。

降低生产成本。

研究内容及关键技术

研究内容:

1、金刚线切割多晶硅的黑硅制绒技术;

2、对正面发射极及背面

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