Con el continuo desarrollo del mundo actual, las energías no renovables se están agotando cada vez más y la sociedad humana necesita cada vez más urgentemente utilizar energías renovables representadas por “el viento, la luz, el agua y la nuclear”. En comparación con otras fuentes de energía renovables, los seres humanos disponemos de la tecnología más madura, segura y fiable para utilizar la energía solar. Entre ellos, la industria de las células fotovoltaicas con silicio de alta pureza como sustrato se ha desarrollado extremadamente rápidamente. A finales de 2023, la capacidad instalada acumulada de energía solar fotovoltaica de mi país superó los 250 gigavatios y la generación de energía fotovoltaica alcanzó los 266,3 mil millones de kWh, un aumento interanual de aproximadamente el 30%, y la capacidad de generación de energía recientemente agregada es de 78,42 millones. kilovatios, un aumento del 154% interanual. A finales de junio, la capacidad instalada acumulada de generación de energía fotovoltaica era de aproximadamente 470 millones de kilovatios, superando a la energía hidroeléctrica para convertirse en la segunda fuente de energía más grande de mi país.
Si bien la industria fotovoltaica se está desarrollando rápidamente, la industria de nuevos materiales que la respalda también se está desarrollando rápidamente. Componentes de cuarzo comocrisoles de cuarzo, barcos de cuarzo y botellas de cuarzo se encuentran entre ellos, y desempeñan un papel importante en el proceso de fabricación fotovoltaica. Por ejemplo, los crisoles de cuarzo se utilizan para contener silicio fundido en la producción de varillas y lingotes de silicio; Los botes de cuarzo, tubos, botellas, tanques de limpieza, etc. desempeñan una función de soporte en la difusión, limpieza y otros procesos en la producción de células solares, etc., asegurando la pureza y calidad de los materiales de silicio.
Principales aplicaciones de los componentes de cuarzo para la fabricación fotovoltaica
En el proceso de fabricación de células solares fotovoltaicas, las obleas de silicio se colocan en un barco de oblea, y el barco se coloca sobre un soporte de barco de oblea para difusión, LPCVD y otros procesos térmicos, mientras que la paleta voladiza de carburo de silicio es el componente de carga clave para mover el soporte del barco que transporta obleas de silicio dentro y fuera del horno de calentamiento. Como se muestra en la figura siguiente, la paleta en voladizo de carburo de silicio puede garantizar la concentricidad de la oblea de silicio y el tubo del horno, haciendo así que la difusión y la pasivación sean más uniformes. Al mismo tiempo, no contamina y no se deforma a altas temperaturas, tiene buena resistencia al choque térmico y gran capacidad de carga, y se ha utilizado ampliamente en el campo de las células fotovoltaicas.
Diagrama esquemático de los componentes clave de carga de la batería.
En el proceso de difusión de aterrizaje suave, el tradicional barco de cuarzo ybarco de obleaEl soporte debe colocar la oblea de silicio junto con el soporte del barco de cuarzo en el tubo de cuarzo en el horno de difusión. En cada proceso de difusión, el soporte del barco de cuarzo lleno de obleas de silicio se coloca sobre la paleta de carburo de silicio. Después de que la paleta de carburo de silicio ingresa al tubo de cuarzo, la paleta se hunde automáticamente para colocar el soporte del barco de cuarzo y la oblea de silicio, y luego regresa lentamente al origen. Después de cada proceso, es necesario retirar el soporte del barco de cuarzo delpaleta de carburo de silicio. Una operación tan frecuente provocará que el soporte de cuarzo del barco se desgaste durante un largo período de tiempo. Una vez que el soporte del barco de cuarzo se agrieta y se rompe, todo el soporte del barco de cuarzo se caerá de la paleta de carburo de silicio y luego dañará las piezas de cuarzo, las obleas de silicio y las paletas de carburo de silicio que se encuentran debajo. La paleta de carburo de silicio es cara y no se puede reparar. Una vez que ocurre un accidente, causará enormes pérdidas a la propiedad.
En el proceso LPCVD, no sólo ocurrirán los problemas de tensión térmica antes mencionados, sino que debido a que el proceso LPCVD requiere gas silano para pasar a través de la oblea de silicio, el proceso a largo plazo también formará un recubrimiento de silicio en el soporte de la oblea y en el barco de oblea. Debido a la inconsistencia de los coeficientes de expansión térmica del silicio recubierto y el cuarzo, el soporte del barco y el barco se agrietarán y la vida útil se reducirá seriamente. La vida útil de los barcos de cuarzo ordinarios y de los soportes para barcos en el proceso LPCVD suele ser de sólo 2 a 3 meses. Por lo tanto, es particularmente importante mejorar el material de soporte de la embarcación para aumentar la resistencia y la vida útil del soporte de la embarcación para evitar este tipo de accidentes.
En resumen, a medida que aumentan el tiempo del proceso y el número de veces durante la producción de células solares, los barcos de cuarzo y otros componentes son propensos a sufrir grietas ocultas o incluso roturas. La vida útil de los botes y tubos de cuarzo en las principales líneas de producción actuales en China es de aproximadamente 3 a 6 meses, y es necesario cerrarlos periódicamente para su limpieza, mantenimiento y reemplazo de los portadores de cuarzo. Además, la arena de cuarzo de alta pureza utilizada como materia prima para los componentes de cuarzo se encuentra actualmente en un estado de oferta y demanda escasa, y el precio ha estado en un nivel alto durante mucho tiempo, lo que obviamente no favorece la mejora de la producción. eficiencia y beneficios económicos.
Cerámicas de carburo de silicio"aparecer"
Ahora, la gente ha ideado un material con mejor rendimiento para reemplazar algunos componentes de cuarzo: la cerámica de carburo de silicio.
Las cerámicas de carburo de silicio tienen buena resistencia mecánica, estabilidad térmica, resistencia a altas temperaturas, resistencia a la oxidación, resistencia al choque térmico y resistencia a la corrosión química, y se utilizan ampliamente en campos calientes como la metalurgia, la maquinaria, las nuevas energías y los materiales y productos químicos de construcción. Su rendimiento también es suficiente para la difusión de células TOPcon en la fabricación fotovoltaica, LPCVD (deposición química de vapor de baja presión), PECVD (deposición química de vapor de plasma) y otros enlaces de procesos térmicos.
Soporte para embarcaciones de carburo de silicio LPCVD y soporte para embarcaciones de carburo de silicio expandido con boro
En comparación con los materiales de cuarzo tradicionales, los soportes para botes, los botes y los productos de tubos hechos de materiales cerámicos de carburo de silicio tienen mayor resistencia, mejor estabilidad térmica, no se deforman a altas temperaturas y una vida útil de más de 5 veces la de los materiales de cuarzo, lo que puede aumentar significativamente. reducir el coste de uso y la pérdida de energía provocada por el mantenimiento y el tiempo de inactividad. La ventaja de costos es obvia y la fuente de materias primas es amplia.
Entre ellos, el carburo de silicio sinterizado por reacción (RBSiC) tiene una temperatura de sinterización baja, un costo de producción bajo, una alta densificación del material y casi ninguna contracción de volumen durante la sinterización por reacción. Es particularmente adecuado para la preparación de piezas estructurales de gran tamaño y formas complejas. Por lo tanto, es más adecuado para la producción de productos complejos y de gran tamaño, como soportes para embarcaciones, embarcaciones, paletas voladizas, tubos de hornos, etc.
Barcos de oblea de carburo de siliciotambién tienen grandes perspectivas de desarrollo en el futuro. Independientemente del proceso LPCVD o del proceso de expansión de boro, la vida útil del barco de cuarzo es relativamente baja y el coeficiente de expansión térmica del material de cuarzo es inconsistente con el del material de carburo de silicio. Por lo tanto, es fácil tener desviaciones en el proceso de coincidencia con el soporte para embarcaciones de carburo de silicio a alta temperatura, lo que conduce a la situación de que la embarcación se sacuda o incluso se rompa. El barco de carburo de silicio adopta la ruta de proceso de moldeado de una sola pieza y procesamiento general. Sus requisitos de tolerancia de forma y posición son altos y coopera mejor con el soporte para embarcaciones de carburo de silicio. Además, el carburo de silicio tiene una alta resistencia y es mucho menos probable que el barco se rompa debido a una colisión humana que el barco de cuarzo.
Barco de oblea de carburo de silicio
El tubo del horno es el principal componente de transferencia de calor del horno y desempeña un papel en el sellado y la transferencia uniforme de calor. En comparación con los tubos de horno de cuarzo, los tubos de horno de carburo de silicio tienen buena conductividad térmica, calentamiento uniforme y buena estabilidad térmica, y su vida útil es más de 5 veces mayor que la de los tubos de cuarzo.
Resumen
En general, ya sea en términos de rendimiento del producto o costo de uso, los materiales cerámicos de carburo de silicio tienen más ventajas que los materiales de cuarzo en ciertos aspectos del campo de las células solares. La aplicación de materiales cerámicos de carburo de silicio en la industria fotovoltaica ha ayudado enormemente a las empresas fotovoltaicas a reducir el costo de inversión de materiales auxiliares y mejorar la calidad y la competitividad de los productos. En el futuro, con la aplicación a gran escala de tubos de horno de carburo de silicio de gran tamaño, embarcaciones y soportes para embarcaciones de carburo de silicio de alta pureza y la reducción continua de costos, la aplicación de materiales cerámicos de carburo de silicio en el campo de las células fotovoltaicas se convertirá en un factor clave para mejorar la eficiencia de la conversión de energía luminosa y reducir los costos de la industria en el campo de la generación de energía fotovoltaica, y tendrá un impacto importante en el desarrollo de nuevas energías fotovoltaicas.
Hora de publicación: 05-nov-2024