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第535章 太空试验田（中）
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第535章 太空试验田（中）(第 2/3 页)
太阳能光伏电板，目前产量够高也最廉价的是硅基光伏电板，也就是用硅晶圆制作的光电板。但是说最廉价，也只是与其他正在研发中的光电板相比，其价格本身还是很昂贵的。拿来建一座电站，那么造价将会是核电站的数倍之多。因此必须研究降低价格的方法。而最直接的方法，就是加大晶圆的产量与生产效率，或者说，加大晶圆的直径。
当然，也可以用便宜的塑料来制作光伏电板，但是这玩意儿就和塑料光纤一个道理，除了价格便宜和可以随意弯曲之外，转换率远远低于硅晶圆。这样算起来，性价比最高的仍然是硅基光伏电板。
硅晶圆是指制作硅半导体所用的硅晶片，状似圆形，故称晶圆。硅晶圆就是“单晶硅”，生产原料就是地面随处可见的砂子（主要成分二氧化硅），当从砂子内萃取出所需的硅元素后，经还原等处理，可萃得约98%粗晶体，再经纯化过程，可得纯化多晶硅，其形状为粒状或棒状，纯度高达五个九以上，即99。999%以上。
然后再将此多晶硅融化，并在熔融液内掺入一小颗硅晶体晶种，再慢慢拉出可形成圆柱状的单晶硅晶棒。由于硅晶棒是由一颗小晶粒在熔融态的硅原料中逐渐生成，此过程称为“长晶”。硅晶棒再经过研磨，抛光，切片后，即成为制作集成电路和光伏电板的基本原料硅晶圆片，这就是“硅晶圆”。
硅晶棒所切割出的晶圆中，品质较好的，称为生产晶圆，更高级的称为磊晶圆。生产晶圆及磊晶圆几乎都集中在硅晶圆棒的中间部分。头尾两端所切出的晶圆，出现瑕疵的机会较大，通常用做非生产用途，称为测试晶圆，测试晶圆通常送回工厂再加工成再生晶圆。
最后品质过关的硅晶圆送至晶圆厂内制造晶片电路，每块硅晶圆上可翻制出数以百计的相同硅晶片。这些晶片电路再经封装测试等程序，经过复杂的化学和电子过程处理后，其上布满着多层精细的电子线路，便成为市面上一颗颗的集成电路。而如果要用在太阳能板上，可以整块圆形晶圆直接拿来用，或者切割成较小的方块。
不过在地球上，生产这种硅晶圆很难，直径越大的难度越高，这可是高科技。在二十一世纪初，能够量产的也就是直径十二英寸（300毫米）的硅晶棒，最大的也不过十四英寸（360毫米）。因为它的生产要受到重力影响，直径每提升一点，都要付出巨大的代价。但是在无重力的天空中，这一切都不再是问题。从理论上说，其直径增长是无限的。
而目前中国的技术，工厂中能够长出的硅晶棒是250毫米（十英寸）的等级，实验室中则可以生产300毫米晶圆，勉强能达到21世纪初的水平，在文德嗣看来，这是属于非常初期的层次。最重要的是，价格还是很难让人接受。
因此在通天桥的最后测试还未完城，中国半导体研究所的晶圆实验室便奉命将一套完整的生产装备装入了一个货仓中。当天宫一号建立完毕后，这个轨道晶圆实验室便被发射上去，与天宫一号对接，开始轨道晶圆生长实验。
轨道晶圆实验室与其他工厂不同，长晶是需要重力的。虽然无重力也可以长晶，但这样长出来的是“硅晶球”而不是“硅晶棒”，在加工上会有些麻烦，同时浪费也比较多。因此，轨道晶圆实验室被接在一个转轴上，与另一个生产实验室的舱组遥遥相对，以电力驱动缓缓旋转，是天宫一号中比较少的几个重力实验室。当然，旋转速度经过调整，并不是全重力，而是仅仅只有百分之一到十分之一重力，0。01～0。1g的程度。这个实验室的重力是可以很容易调整的，只要调整转速就行了。轨道晶圆实验室的工程师便是在这种情况下开始进行长晶实验。
而他们最后得到的结果极为惊人，那是大大小小不同的硅晶棒，其中最大的为直径两米，长十二米，重达八十八吨的巨大硅晶棒。其实还可以做得更大的，只是设备没那么大。这些硅晶棒除了少数送往成品实验室外，其余被小心封装好之后，装入回返货车送回地面的实验室进行切割。当这批硅晶棒在地面一露面，所有人眼睛都直了。众人都被这些个巨大的怪物雷到半响无语。
地面的晶圆实验室很快地切割分析了这一批硅晶棒，结果发现，这批硅晶棒切出来的大部分都是高品质的磊晶圆，生产晶圆比例很少，而瑕疵品的测试晶圆几乎找不到。再分析过轨道晶圆实验室最后总结出来的流程与损耗后得出了结论。至少在硅晶提纯与长晶方面，轨道晶圆实验室的产品良品率比地面实验室高十倍，成本则只有五分之一，因此效率是五十倍，再考虑低重力环境下四至五倍左右的生产速度，晶圆实验室很快就得出了与光纤实验室相同的结论：应尽快于轨道上建设轨道晶圆厂。而这时搞成品生产的那帮家伙也跳了出来说，轨道的环境使得集成电路和光伏电板的成本可以降低一半，良品率则增为原本的两倍，总之同样要求尽速将地面工厂迁往轨道上。
当然，文德嗣也很想，但问题是工厂不是说迁就迁的。迁厂本身还算快的，在地面把工厂设备安排封装到货仓中，再打上轨道去就好了。问题是工厂一打上去，接下来就要往上运送材料，并把成品运回地面来。但是现在的通天桥的电力却是大大不足的，一天只够跑六趟。
天宫一号的测试基地运转半年后，再顽固的人也承认，必须加大现有的通天桥投射量。一天六次货物投射，总计4320吨的货仓，或者3960吨的货物是远远不够的。是的，也许轨道上没有太多的新造建筑需求，但是别的不说，光是目前投射的几座轨道工厂群，其产能就受到材料限制。轴承滚珠也就罢了，这个数量多但是质量小，基本不太占运输吨位。但是泡沫金属和新型合金这类东西在将最初的样本送回地面分送各工厂测试后，现在全国的各种军工厂全部要求大量供应，有多少要多少，甚至连民用企业特别是汽机车厂也打听到消息来要求供应。
最初火箭组的主任工程师钱学森认为，可见的未来十八年中轨道上不会有2600万吨的运输量需求，因而对文德嗣对于收回成本的把握感到疑惑。现在他明白了，短期内确实可能不需要在轨道上建造2600万吨的建筑体。但是仅仅是送上轨道来加工处理的材料，比如说泡沫金属的制造，光是一天一班车，一年就有近二十四万吨。而看各地工厂开过来的需求书，就是一年造2400万吨他们也可全部吃下，他们恨不得把全部的钢材都换成泡沫钢。
至于那些新型合金就更不用说了，这可是文德嗣亲自去了一趟太空，现场指导他们搞出来的。在制作时，文德嗣还一时技痒，在炉前亲手操作，炼了几炉新型合金出来。
还有就是之前搞出来的“铜龙”高能电池和钨晶须装甲。这钨晶须在太空中的生长速度和质量也是远超地球，而且成本和废品率更是大幅度降低。而这个高能电池之所以还没升级到“金龙”，就是因为地球上无法生产出满足要求的铁钠合金。但是一旦进入太空，这些生产上的困难都不复存在了。
这些样品被一一送回地球，在测试之后，专家们都疯狂了，性能参数都是大幅度上升，从提高了几倍、十几倍甚至几十倍不等，而废品率也减低到了一个难以置信的程度，至于成本也是几倍的降低。于是他们都纷纷要求搬家，把这些工厂全都搬到太空去！
是的，在通天桥建造之前，这些需求一个都不存在。但是当通天桥建完，天宫一号设立完毕，经过短期试验后，立刻凭空生出一个巨大的市场与无数的需求。
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太阳能光伏电板，目前产量够高也最廉价的是硅基光伏电板，也就是用硅晶圆制作的光电板。但是说最廉价，也只是与其他正在研发中的光电板相比，其价格本身还是很昂贵的。拿来建一座电站，那么造价将会是核电站的数倍之多。因此必须研究降低价格的方法。而最直接的方法，就是加大晶圆的产量与生产效率，或者说，加大晶圆的直径。
当然，也可以用便宜的塑料来制作光伏电板，但是这玩意儿就和塑料光纤一个道理，除了价格便宜和可以随意弯曲之外，转换率远远低于硅晶圆。这样算起来，性价比最高的仍然是硅基光伏电板。
硅晶圆是指制作硅半导体所用的硅晶片，状似圆形，故称晶圆。硅晶圆就是“单晶硅”，生产原料就是地面随处可见的砂子（主要成分二氧化硅），当从砂子内萃取出所需的硅元素后，经还原等处理，可萃得约98%粗晶体，再经纯化过程，可得纯化多晶硅，其形状为粒状或棒状，纯度高达五个九以上，即99。999%以上。
然后再将此多晶硅融化，并在熔融液内掺入一小颗硅晶体晶种，再慢慢拉出可形成圆柱状的单晶硅晶棒。由于硅晶棒是由一颗小晶粒在熔融态的硅原料中逐渐生成，此过程称为“长晶”。硅晶棒再经过研磨，抛光，切片后，即成为制作集成电路和光伏电板的基本原料硅晶圆片，这就是“硅晶圆”。
硅晶棒所切割出的晶圆中，品质较好的，称为生产晶圆，更高级的称为磊晶圆。生产晶圆及磊晶圆几乎都集中在硅晶圆棒的中间部分。头尾两端所切出的晶圆，出现瑕疵的机会较大，通常用做非生产用途，称为测试晶圆，测试晶圆通常送回工厂再加工成再生晶圆。
最后品质过关的硅晶圆送至晶圆厂内制造晶片电路，每块硅晶圆上可翻制出数以百计的相同硅晶片。这些晶片电路再经封装测试等程序，经过复杂的化学和电子过程处理后，其上布满着多层精细的电子线路，便成为市面上一颗颗的集成电路。而如果要用在太阳能板上，可以整块圆形晶圆直接拿来用，或者切割成较小的方块。
不过在地球上，生产这种硅晶圆很难，直径越大的难度越高，这可是高科技。在二十一世纪初，能够量产的也就是直径十二英寸（300毫米）的硅晶棒，最大的也不过十四英寸（360毫米）。因为它的生产要受到重力影响，直径每提升一点，都要付出巨大的代价。但是在无重力的天空中，这一切都不再是问题。从理论上说，其直径增长是无限的。
而目前中国的技术，工厂中能够长出的硅晶棒是250毫米（十英寸）的等级，实验室中则可以生产300毫米晶圆，勉强能达到21世纪初的水平，在文德嗣看来，这是属于非常初期的层次。最重要的是，价格还是很难让人接受。
因此在通天桥的最后测试还未完城，中国半导体研究所的晶圆实验室便奉命将一套完整的生产装备装入了一个货仓中。当天宫一号建立完毕后，这个轨道晶圆实验室便被发射上去，与天宫一号对接，开始轨道晶圆生长实验。
轨道晶圆实验室与其他工厂不同，长晶是需要重力的。虽然无重力也可以长晶，但这样长出来的是“硅晶球”而不是“硅晶棒”，在加工上会有些麻烦，同时浪费也比较多。因此，轨道晶圆实验室被接在一个转轴上，与另一个生产实验室的舱组遥遥相对，以电力驱动缓缓旋转，是天宫一号中比较少的几个重力实验室。当然，旋转速度经过调整，并不是全重力，而是仅仅只有百分之一到十分之一重力，0。01～0。1g的程度。这个实验室的重力是可以很容易调整的，只要调整转速就行了。轨道晶圆实验室的工程师便是在这种情况下开始进行长晶实验。
而他们最后得到的结果极为惊人，那是大大小小不同的硅晶棒，其中最大的为直径两米，长十二米，重达八十八吨的巨大硅晶棒。其实还可以做得更大的，只是设备没那么大。这些硅晶棒除了少数送往成品实验室外，其余被小心封装好之后，装入回返货车送回地面的实验室进行切割。当这批硅晶棒在地面一露面，所有人眼睛都直了。众人都被这些个巨大的怪物雷到半响无语。
地面的晶圆实验室很快地切割分析了这一批硅晶棒，结果发现，这批硅晶棒切出来的大部分都是高品质的磊晶圆，生产晶圆比例很少，而瑕疵品的测试晶圆几乎找不到。再分析过轨道晶圆实验室最后总结出来的流程与损耗后得出了结论。至少在硅晶提纯与长晶方面，轨道晶圆实验室的产品良品率比地面实验室高十倍，成本则只有五分之一，因此效率是五十倍，再考虑低重力环境下四至五倍左右的生产速度，晶圆实验室很快就得出了与光纤实验室相同的结论：应尽快于轨道上建设轨道晶圆厂。而这时搞成品生产的那帮家伙也跳了出来说，轨道的环境使得集成电路和光伏电板的成本可以降低一半，良品率则增为原本的两倍，总之同样要求尽速将地面工厂迁往轨道上。
当然，文德嗣也很想，但问题是工厂不是说迁就迁的。迁厂本身还算快的，在地面把工厂设备安排封装到货仓中，再打上轨道去就好了。问题是工厂一打上去，接下来就要往上运送材料，并把成品运回地面来。但是现在的通天桥的电力却是大大不足的，一天只够跑六趟。
天宫一号的测试基地运转半年后，再顽固的人也承认，必须加大现有的通天桥投射量。一天六次货物投射，总计4320吨的货仓，或者3960吨的货物是远远不够的。是的，也许轨道上没有太多的新造建筑需求，但是别的不说，光是目前投射的几座轨道工厂群，其产能就受到材料限制。轴承滚珠也就罢了，这个数量多但是质量小，基本不太占运输吨位。但是泡沫金属和新型合金这类东西在将最初的样本送回地面分送各工厂测试后，现在全国的各种军工厂全部要求大量供应，有多少要多少，甚至连民用企业特别是汽机车厂也打听到消息来要求供应。
最初火箭组的主任工程师钱学森认为，可见的未来十八年中轨道上不会有2600万吨的运输量需求，因而对文德嗣对于收回成本的把握感到疑惑。现在他明白了，短期内确实可能不需要在轨道上建造2600万吨的建筑体。但是仅仅是送上轨道来加工处理的材料，比如说泡沫金属的制造，光是一天一班车，一年就有近二十四万吨。而看各地工厂开过来的需求书，就是一年造2400万吨他们也可全部吃下，他们恨不得把全部的钢材都换成泡沫钢。
至于那些新型合金就更不用说了，这可是文德嗣亲自去了一趟太空，现场指导他们搞出来的。在制作时，文德嗣还一时技痒，在炉前亲手操作，炼了几炉新型合金出来。
还有就是之前搞出来的“铜龙”高能电池和钨晶须装甲。这钨晶须在太空中的生长速度和质量也是远超地球，而且成本和废品率更是大幅度降低。而这个高能电池之所以还没升级到“金龙”，就是因为地球上无法生产出满足要求的铁钠合金。但是一旦进入太空，这些生产上的困难都不复存在了。
这些样品被一一送回地球，在测试之后，专家们都疯狂了，性能参数都是大幅度上升，从提高了几倍、十几倍甚至几十倍不等，而废品率也减低到了一个难以置信的程度，至于成本也是几倍的降低。于是他们都纷纷要求搬家，把这些工厂全都搬到太空去！
是的，在通天桥建造之前，这些需求一个都不存在。但是当通天桥建完，天宫一号设立完毕，经过短期试验后，立刻凭空生出一个巨大的市场与无数的需求。
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