“太阳电池质量关键参数一致性测量技术”等2项成果获科技奖

科技是经济增长的发动机，是提高综合国力的主要驱动力。促进科技成果转化、加速科技成果产业化，已经成为世界各国科技政策的新趋势。科技成果转化是为提高生产力水平而对科学研究与技术开发所产生的具有实用价值的科技成果所进行的后续试验、开发、应用、推广直至形成新产品、新工艺、新材料，发展新产业等活动。

日前，广东省科技创新大会上，广东省计量科学研究院的周军红博士团队完成的成果“太阳电池质量关键参数一致性测量技术及其应用研究”，以及质量办张欣宇博士团队完成的成果“高精度X射线三维尺寸测量机核心国家标准制定与关键技术研究”均获得广东省科技进步奖二等奖。

本次获奖是广东省计量科学研究院科技人员长期不懈努力、开拓创新的成果，同时也充分展示了广东省计量科学研究院近年来努力加强科研与协同创新、大力推进科技成果转化的成效。

太阳电池是可以有效吸收太阳能，并将其转化成电能的半导体部件。用半导体硅﹑硒等材料将太阳的光能变成电能的器件。具有可靠性高﹐寿命长﹐转换效率高等优点﹐可做人造卫星﹑航标灯﹑晶体管收音机等的电源。单体电池尺寸从1×1厘米至15.6×15.6厘米，输出功率为数十豪瓦至数瓦，它的理论光电转换效率为25%以上 ，实际已达到22%以上。用半导体硅﹑硒等材料将太阳的光能变成电能的器件。具有可靠性高﹐寿命长﹐无污染等优点﹐可做人造卫星﹑航标灯﹑晶体管收音机等的电源。

太阳能电池是一种利用光生伏特 效应把光能转换成电能的器件，又叫光伏器件，主要有单晶硅电池和单晶砷化镓电池等。太阳电池最初为空间航天器使用，空间航天器用单晶硅太阳电池的基本材料为纯度达0.999999、电阻率在10欧·厘米以上的P型单晶硅，包括p-n结、电极和减反射膜等部分，受光照面加透光盖片(如石英或渗铈玻璃)保护，防止电池受外层空间范爱伦带内高能电子和质子的辐射损伤。单体电池尺寸从2×2厘米至5.9×5.9厘米，输出功率为数十至数百毫瓦，它的理论光电转换效率为20%以上 ，实际已达到15%以上。

单晶砷化镓太阳电池的理论光电转换效率为24%，实际达到18%。它能在高温、高光强下工作，耐辐射损伤能力高于硅太阳电池，但镓的产量较少，成本高。级联p-n 结太阳电池是在一块衬底上叠加多个不同带隙材料的 p-n结，带隙大的顶结靠光照面，吸收短波光，往下带隙依次减小，吸收的光波波长逐渐增长，这种电池可以充分利用日光，光电转换效率大大提高。

为了提高单体太阳电池的性能，可以采取浅结、密栅、背电场、背反射、绒面和多层膜等措施，增大单体电池面积有利于减少太阳电池阵的焊接点，提高可靠性。

太阳电池发展历史可以追溯到1839年，当时的法国物理学家Alexander-Edmond Becquerel发现了光生伏打效应。直到1883年，第一个硒制太阳电池才由美国科学家Charles Fritts所制造出来。在1930年代，硒制电池及氧化铜电池已经被应用在一些对光线敏感的仪器上，例如光度计及照相机的曝光针上。

而现代化的硅制太阳电池则直到1946年由一个半导体研究学者Russell Ohl开发出来。接着在1954年，科学家将硅制太阳电池的转化效率提高到4%左右，次年达到11%。随后，太阳电池应用于人造卫星。

1973年能源危机之后，人类开始将太阳电池转向民用。最 早应用于计算器和手表等。1974年，Haynos等人，利用硅的各向异性的刻蚀特性，在单晶硅太阳电池表面刻蚀出具有许多金字塔结构的绒面。金字塔绒面结构能有效降低太阳光在电池表面反射损失，使得当时的太阳电池转换效率达到17%。

1976年以后，如何降低太阳电池成本成为业内关心的重点。1990年以后，电池成本降低使得太阳电池进入民间发电领域，太阳电池开始应用于并网发电。

太阳电池是光伏发电系统的核心。从产生技术的成熟度来区分，太阳电池可分为以下几个阶段：

第一代太阳电池：晶体硅电池;

第二代太阳电池：各种薄膜电池。包括非晶硅薄膜电池(a-Si)、碲化镉太阳电池(CdTe)、铜铟镓硒太阳电池(CIGS)、砷化镓太阳电池、纳米二氧化钛染料敏化太阳电池等;

第三代太阳电池：各种超叠层太阳电池、热光伏电池(TPV)、量子阱及量子点超晶格太阳电池、中间带太阳电池、上转换太阳电池、下转换太阳电池、热载流子太阳电池、碰撞离化太阳电池等新概念太阳电池。

按电池结构划分，太阳电池可分为晶体硅太阳电池和薄膜太阳电池。

按照使用的基本材料不同，太阳电池可分为硅太阳电池、化合物太阳电池、染料敏化电池和有机薄膜电池几种。

三维测量，顾名思义就是被测物进行全方位测量，确定被测物的三维坐标测量数据。其测量原理分为测距、角位移、扫描、定向四个方面。根据三维技术原理研发的仪器包括拍照式(结构光)三维扫描仪、激光三维扫描仪和三坐标测量机三种测量仪器。

三维测量可定义为“一种具有可作三个方向移动的探测器，可在三个相互垂直的导轨上移动，此探测器以接触或非接触等方式传送讯号，三个轴的位移测量系统 经数据处理器或计算机等计算出工件的各点坐标(X、Y、Z)及各项功能的测量”。 三维测量的测量功能应包括尺寸精度、定位精度、几何精度及轮廓精度等。

三维测量方法：

1.将被测物体置于三坐标测量空间，可获得被测物体上各测点的坐标位置，这项技术就是三坐标测量机的原理。三坐标测量机是测量和获得尺寸数据的最有效的方法之一，可以替代多种表面测量工具，减少复杂的测量任务所需的时间，为操作者提供关于生产过程状况的有用信息。

2.三维激光扫描仪是通过发射激光来扫描被测物，以获取被测物体表面的三维坐标。三维激光扫描技术又被称为实景复制技术，具有高效率、高精度的测量优势。有人说，三维激光扫描是继GPS技术以来测绘领域的又一次技术革命。三维激光扫描仪被广泛应用于结构测量、建筑测量、船舶制造、铁路以及工程的建设等领域，近些年来，三维激光扫描仪已经从固定朝移动方向发展，最具代表性的就是车载三维激光扫描仪和机载三维激光雷达。

3.拍照式三维扫描仪采用一种结合结构光技术、相位测量技术、计算机视觉技术的复合三维非接触式测量技术。这种测量原理，使得对物体进行照相测量成为可能。所谓拍照测量，就是类似于照相机对视野内的物体进行照相，不同的是照相机摄取的是物体的二维图象，而研制的测量仪获得的是物体的三维信息。

新闻来源：广东省计量科学研究院

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