Kontinuiranim razvojem današnjeg svijeta, neobnovljiva energija se sve više iscrpljuje, a ljudsko društvo sve hitnije koristi obnovljivu energiju koju predstavljaju “vjetar, svjetlost, voda i nuklearna energija”. U poređenju sa drugim obnovljivim izvorima energije, ljudska bića imaju najzreliju, najsigurniju i najpouzdaniju tehnologiju za korišćenje solarne energije. Među njima, industrija fotonaponskih ćelija sa silicijumom visoke čistoće kao supstratom razvila se izuzetno brzo. Do kraja 2023., kumulativni instalirani solarni fotonaponski kapacitet moje zemlje premašio je 250 gigavata, a proizvodnja fotonaponske energije je dostigla 266,3 milijarde kWh, povećanje od oko 30% u odnosu na prethodnu godinu, a novododati kapacitet proizvodnje energije je 78,42 miliona kilovata, što je povećanje od 154% u odnosu na prethodnu godinu. Od kraja juna, kumulativni instalirani kapacitet proizvodnje fotonaponske energije bio je oko 470 miliona kilovata, što je premašilo hidroenergiju i postalo drugi najveći izvor energije u mojoj zemlji.
Dok se fotonaponska industrija brzo razvija, industrija novih materijala koja je podržava također se brzo razvija. Kvarcne komponente kao nprkvarcni lončići, kvarcni čamci i kvarcne boce su među njima, koji igraju važnu ulogu u procesu fotonaponske proizvodnje. Na primjer, kvarcni lončići se koriste za držanje rastopljenog silicija u proizvodnji silicijskih šipki i silicijskih ingota; kvarcni čamci, cijevi, boce, rezervoari za čišćenje, itd. igraju funkciju ležaja u difuziji, čišćenju i drugim procesnim vezama u proizvodnji solarnih ćelija itd., osiguravajući čistoću i kvalitetu silikonskih materijala.
Glavne primjene kvarcnih komponenti za fotonaponsku proizvodnju
U procesu proizvodnje solarnih fotonaponskih ćelija, silicijumske pločice se postavljaju na čamac za pločice, a čamac se postavlja na nosač wafer čamca za difuziju, LPCVD i druge termičke procese, dok je konzolna lopatica od silicijum karbida ključna komponenta opterećenja za kretanje. nosač za čamac koji nosi silikonske pločice u i iz peći za grijanje. Kao što je prikazano na donjoj slici, konzolna lopatica od silicijum karbida može osigurati koncentričnost silicijumske pločice i cijevi peći, čineći tako difuziju i pasivizaciju ujednačenijim. Istovremeno, ne zagađuje se i ne deformiše se na visokim temperaturama, ima dobru otpornost na termičke udare i veliku nosivost, te se široko koristi u području fotonaponskih ćelija.
Šematski dijagram ključnih komponenti za punjenje baterije
U procesu difuzije mekog slijetanja, tradicionalni kvarcni čamac ičamac za vaflePodrška treba staviti silikonsku pločicu zajedno sa kvarcnom podlogom za čamac u kvarcnu cijev u difuzionoj peći. U svakom procesu difuzije, nosač kvarcnog čamca ispunjen silikonskim pločicama postavlja se na lopaticu od silicijum karbida. Nakon što lopatica od silicijum-karbida uđe u kvarcnu cijev, lopatica automatski tone kako bi spustila kvarcni nosač za čamac i silicijumsku pločicu, a zatim se polako vraća do početka. Nakon svakog postupka potrebno je ukloniti kvarcni nosač za čamaclopatica od silicijum karbida. Takav čest rad će uzrokovati habanje kvarcnog nosača čamca tokom dužeg vremenskog perioda. Jednom kada kvarcni nosač za čamac napukne i slomi, cijeli nosač kvarcnog čamca će pasti s lopatice od silicijum karbida, a zatim oštetiti kvarcne dijelove, silikonske pločice i lopatice od silicijum karbida ispod. Veslo od silicijum karbida je skupo i ne može se popraviti. Jednom kada se dogodi nesreća, to će uzrokovati velike materijalne gubitke.
U LPCVD procesu, ne samo da će se pojaviti gore spomenuti problemi termičkog naprezanja, već budući da LPCVD proces zahtijeva silan plin da prođe kroz silikonsku pločicu, dugotrajni proces će također formirati silikonski premaz na nosaču čamca za pločice i čamac za vafle. Zbog neusklađenosti koeficijenata toplinskog širenja obloženog silicija i kvarca, oslonac za čamac i čamac će popucati, a životni vijek će se ozbiljno smanjiti. Životni vijek običnih kvarcnih čamaca i nosača za čamce u LPCVD procesu je obično samo 2 do 3 mjeseca. Stoga je posebno važno poboljšati materijal za podupiranje čamca kako bi se povećala snaga i vijek trajanja nosača čamca kako bi se izbjegle takve nezgode.
Ukratko, kako se vrijeme procesa i broj puta povećavaju tokom proizvodnje solarnih ćelija, kvarcni čamci i druge komponente su skloni skrivenim pukotinama ili čak lomovima. Vijek trajanja kvarcnih čamaca i kvarcnih cijevi u trenutnim glavnim proizvodnim linijama u Kini je oko 3-6 mjeseci, a potrebno ih je redovno gasiti radi čišćenja, održavanja i zamjene kvarcnih nosača. Štaviše, kvarcni pijesak visoke čistoće koji se koristi kao sirovina za kvarcne komponente trenutno je u stanju ograničene ponude i potražnje, a cijena je već duže vrijeme na visokom nivou, što očito ne doprinosi poboljšanju proizvodnje. efikasnost i ekonomske koristi.
Keramika od silicijum karbida"pojavi se"
Sada su ljudi smislili materijal s boljim performansama koji će zamijeniti neke kvarcne komponente - keramiku od silicijum karbida.
Keramika od silicijum karbida ima dobru mehaničku čvrstoću, termičku stabilnost, otpornost na visoke temperature, otpornost na oksidaciju, otpornost na termički udar i otpornost na hemijsku koroziju, i naširoko se koristi u vrućim poljima kao što su metalurgija, mašine, nova energija i građevinski materijali i hemikalije. Njegove performanse su takođe dovoljne za difuziju TOPcon ćelija u fotonaponskoj proizvodnji, LPCVD (hemijsko taloženje pare niskog pritiska), PECVD (plazma hemijsko taloženje pare) i druge veze termičkog procesa.
LPCVD nosač za čamac od silicijum karbida i nosač za brod od silicijum karbida proširenog borom
U poređenju sa tradicionalnim kvarcnim materijalima, nosači za čamce, čamci i proizvodi od cevi napravljeni od keramičkih materijala od silicijum karbida imaju veću čvrstoću, bolju termičku stabilnost, bez deformacija na visokim temperaturama i životni vek više od 5 puta duži od kvarcnih materijala, što može značajno smanjiti troškove korištenja i gubitak energije uzrokovan održavanjem i zastojima. Prednost u troškovima je očigledna, a izvor sirovina je širok.
Među njima, reakcijski sinterovani silicijum karbid (RBSiC) ima nisku temperaturu sinterovanja, nisku cenu proizvodnje, visoku zgušnjavanje materijala i skoro nikakvo volumno skupljanje tokom reakcijskog sinterovanja. Posebno je pogodan za pripremu velikih i složenih konstrukcijskih dijelova. Stoga je najpogodniji za proizvodnju velikih i složenih proizvoda kao što su nosači za čamce, čamci, konzolne lopatice, cijevi za peći itd.
Čamci od silicijum karbidatakođe imaju velike izglede za razvoj u budućnosti. Bez obzira na LPCVD proces ili proces ekspanzije bora, vijek trajanja kvarcnog čamca je relativno nizak, a koeficijent toplinske ekspanzije kvarcnog materijala nije u skladu s koeficijentom silicijum karbidnog materijala. Stoga je lako doći do odstupanja u procesu usklađivanja sa držačem za čamce od silicijum karbida na visokoj temperaturi, što dovodi do situacije da se čamac protrese ili čak razbije. Čamac od silicijum karbida usvaja procesni put jednodelnog oblikovanja i ukupne obrade. Zahtjevi za toleranciju oblika i položaja su visoki, a bolje sarađuje s držačem za čamce od silikonskog karbida. Osim toga, silicijum karbid ima veliku čvrstoću, a čamac je mnogo manje vjerovatno da će se slomiti zbog ljudskog sudara nego kvarcni čamac.
Čamac od silicijum karbida
Cijev peći je glavna komponenta za prijenos topline u peći, koja igra ulogu u zaptivaču i ravnomjernom prijenosu topline. U poređenju sa cevima za peći od kvarca, cevi za peći od silicijum karbida imaju dobru toplotnu provodljivost, ujednačeno grejanje i dobru termičku stabilnost, a njihov životni vek je više od 5 puta veći od kvarcnih cevi.
Rezime
Općenito, bilo da se radi o performansama proizvoda ili cijeni upotrebe, keramički materijali od silicijum karbida imaju više prednosti od kvarcnih materijala u određenim aspektima polja solarnih ćelija. Primjena keramičkih materijala od silicijum karbida u fotonaponskoj industriji uvelike je pomogla fotonaponskim kompanijama da smanje troškove ulaganja pomoćnih materijala i poboljšaju kvalitet proizvoda i konkurentnost. U budućnosti, uz veliku primjenu cijevi za peći od silicij karbida velikih dimenzija, čamaca i nosača od silicij karbida visoke čistoće i kontinuiranog smanjenja troškova, primjena keramičkih materijala od silicij karbida u području fotonaponskih ćelija će postati ključni faktor u poboljšanju efikasnosti konverzije svetlosne energije i smanjenju troškova industrije u oblasti fotonaponske proizvodnje električne energije, a imaće značajan uticaj na razvoj fotonaponska nova energija.
Vrijeme objave: Nov-05-2024