سرامیک های کاربید سیلیکون: پایان دهنده اجزای کوارتز فتوولتائیک

با توسعه مستمر دنیای امروز، انرژی های تجدید ناپذیر به طور فزاینده ای در حال فرسودگی است و جامعه بشری به طور فزاینده ای برای استفاده از انرژی های تجدیدپذیر که توسط "باد، نور، آب و هسته ای" ارائه می شود، ضروری است. در مقایسه با سایر منابع انرژی تجدیدپذیر، انسان بالغ ترین، ایمن ترین و قابل اعتمادترین فناوری را برای استفاده از انرژی خورشیدی دارد. در میان آنها، صنعت سلول های فتوولتائیک با سیلیکون با خلوص بالا به عنوان بستر بسیار سریع توسعه یافته است. تا پایان سال 2023، ظرفیت نصب تجمعی فتوولتائیک خورشیدی کشور من از 250 گیگاوات فراتر رفته است و تولید برق فتوولتائیک به 266.3 میلیارد کیلووات ساعت رسیده است که نسبت به سال گذشته حدود 30 درصد افزایش یافته است و ظرفیت تولید برق جدید اضافه شده 78.42 میلیون است. کیلووات، افزایش 154 درصدی نسبت به سال قبل. تا پایان ژوئن، مجموع ظرفیت نصب شده تولید برق فتوولتائیک حدود 470 میلیون کیلووات بود که از انرژی آبی پیشی گرفت و به دومین منبع برق در کشور من تبدیل شد.

در حالی که صنعت فتوولتائیک به سرعت در حال توسعه است، صنعت مواد جدید که از آن پشتیبانی می کند نیز به سرعت در حال توسعه است. اجزای کوارتز مانندبوته های کوارتزقایق های کوارتز و بطری های کوارتز از جمله آنها هستند که نقش مهمی در فرآیند تولید فتوولتائیک ایفا می کنند. به عنوان مثال، بوته های کوارتز برای نگهداری سیلیکون مذاب در تولید میله های سیلیکونی و شمش های سیلیکونی استفاده می شود. قایق‌های کوارتز، لوله‌ها، بطری‌ها، مخازن تمیز کردن و غیره نقش باربری در انتشار، تمیز کردن و سایر پیوندهای فرآیند در تولید سلول‌های خورشیدی و غیره دارند و خلوص و کیفیت مواد سیلیکونی را تضمین می‌کنند.

کاربردهای اصلی اجزای کوارتز برای تولید فتوولتائیک

در فرآیند تولید سلول‌های فتوولتائیک خورشیدی، ویفرهای سیلیکونی روی یک قایق ویفر قرار می‌گیرند، و قایق بر روی یک قایق ویفر برای انتشار، LPCVD و سایر فرآیندهای حرارتی قرار می‌گیرد، در حالی که پدال کنسول کاربید سیلیکون جزء بارگذاری کلیدی برای حرکت است. تکیه گاه قایق که ویفرهای سیلیکونی را به داخل و خارج از کوره گرمایش حمل می کند. همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، دست و پا زدن کنسول کاربید سیلیکون می تواند از متمرکز بودن ویفر سیلیکونی و لوله کوره اطمینان حاصل کند، در نتیجه انتشار و غیرفعال سازی یکنواخت تر می شود. در عین حال، بدون آلودگی است و در دماهای بالا تغییر شکل نمی دهد، دارای مقاومت شوک حرارتی خوب و ظرفیت بار زیاد است و به طور گسترده در زمینه سلول های فتوولتائیک استفاده شده است.

نمودار شماتیک اجزای کلیدی بارگیری باتری

در فرآیند انتشار فرود نرم، قایق کوارتز سنتی وقایق ویفرپشتیبانی باید ویفر سیلیکونی را همراه با تکیه گاه قایق کوارتز در لوله کوارتز در کوره انتشار قرار دهد. در هر فرآیند انتشار، تکیه گاه قایق کوارتز پر شده با ویفرهای سیلیکونی بر روی پارو کاربید سیلیکون قرار می گیرد. پس از اینکه پارو کاربید سیلیکون وارد لوله کوارتز شد، پدل به طور خودکار غرق می شود تا تکیه گاه قایق کوارتز و ویفر سیلیکونی را پایین بیاورد و سپس به آرامی به سمت مبدا برمی گردد. پس از هر فرآیند، تکیه گاه قایق کوارتز باید از روی آن برداشته شوددست و پا زدن کاربید سیلیکون. چنین عملیات مکرری باعث فرسودگی پشتیبانی قایق کوارتز در مدت زمان طولانی می شود. هنگامی که تکیه گاه قایق کوارتز ترک خورده و می شکند، کل تکیه گاه قایق کوارتز از پدال کاربید سیلیکون می افتد و سپس به قطعات کوارتز، ویفرهای سیلیکونی و پدال های کاربید سیلیکون در زیر آسیب می رساند. پدال کاربید سیلیکون گران است و قابل تعمیر نیست. هنگامی که یک حادثه اتفاق می افتد، باعث خسارات مالی زیادی می شود.

در فرآیند LPCVD، نه تنها مشکلات تنش حرارتی ذکر شده در بالا رخ می دهد، بلکه از آنجایی که فرآیند LPCVD نیاز به گاز سیلان برای عبور از ویفر سیلیکونی دارد، فرآیند طولانی مدت نیز یک پوشش سیلیکونی بر روی تکیه گاه قایق ویفر ایجاد می کند. قایق ویفر به دلیل ناسازگاری ضرایب انبساط حرارتی سیلیکون و کوارتز پوشش داده شده، تکیه گاه قایق و قایق ترک خواهند خورد و طول عمر به طور جدی کاهش می یابد. طول عمر قایق های کوارتز معمولی و تکیه گاه های قایق در فرآیند LPCVD معمولاً تنها 2 تا 3 ماه است. بنابراین، بهبود مواد پشتیبانی قایق برای افزایش استحکام و عمر مفید پشتیبانی قایق برای جلوگیری از چنین حوادثی بسیار مهم است.

به طور خلاصه، با افزایش زمان و تعداد دفعات فرآیند در طول تولید سلول‌های خورشیدی، قایق‌های کوارتز و سایر اجزاء مستعد ترک‌های پنهان یا حتی شکستگی هستند. عمر قایق های کوارتز و لوله های کوارتز در خطوط تولید جریان اصلی فعلی در چین حدود 3-6 ماه است و برای تمیز کردن، تعمیر و نگهداری و جایگزینی حامل های کوارتز باید به طور مرتب خاموش شوند. علاوه بر این، شن و ماسه کوارتز با خلوص بالا که به عنوان ماده خام برای اجزای کوارتز استفاده می شود، در حال حاضر در وضعیت عرضه و تقاضای محدودی قرار دارد و قیمت برای مدت طولانی در سطح بالایی قرار دارد، که بدیهی است که برای بهبود تولید مفید نیست. بهره وری و منافع اقتصادی

سرامیک سیلیکون کاربید"نشان دادن"

اکنون، مردم ماده‌ای با عملکرد بهتر برای جایگزینی برخی از اجزای کوارتز - سرامیک‌های کاربید سیلیکون ابداع کرده‌اند.

سرامیک های کاربید سیلیکون دارای استحکام مکانیکی خوب، پایداری حرارتی، مقاومت در برابر دمای بالا، مقاومت در برابر اکسیداسیون، مقاومت در برابر شوک حرارتی و مقاومت در برابر خوردگی شیمیایی هستند و به طور گسترده در زمینه های گرم مانند متالورژی، ماشین آلات، انرژی های نو و مصالح ساختمانی و مواد شیمیایی استفاده می شوند. عملکرد آن همچنین برای انتشار سلول های TOPcon در تولید فتوولتائیک، LPCVD (رسوب بخار شیمیایی با فشار کم)، PECVD (رسوب بخار شیمیایی پلاسما) و سایر پیوندهای فرآیند حرارتی کافی است.

پشتیبانی قایق کاربید سیلیکون LPCVD و پشتیبانی قایق کاربید سیلیکون منبسط شده با بور

در مقایسه با مواد کوارتز سنتی، تکیه گاه های قایق، قایق ها و محصولات لوله ساخته شده از مواد سرامیکی کاربید سیلیکون دارای استحکام بالاتر، پایداری حرارتی بهتر، عدم تغییر شکل در دماهای بالا و طول عمر بیش از 5 برابر مواد کوارتز هستند که می تواند به طور قابل توجهی کاهش هزینه استفاده و اتلاف انرژی ناشی از تعمیر و نگهداری و خرابی. مزیت هزینه آشکار است و منبع مواد خام گسترده است.

در میان آنها، کاربید سیلیکون زینتر شده با واکنش (RBSiC) دارای دمای تف جوشی پایین، هزینه تولید پایین، متراکم شدن مواد بالا و تقریباً بدون انقباض حجمی در طی پخت واکنش است. به ویژه برای تهیه قطعات ساختاری با اندازه بزرگ و پیچیده مناسب است. بنابراین برای تولید محصولات با اندازه بزرگ و پیچیده مانند تکیه گاه قایق، قایق، پاروی کنسول، لوله کوره و غیره بسیار مناسب است.

قایق های ویفر کاربید سیلیکونهمچنین چشم انداز توسعه بزرگی در آینده دارند. صرف نظر از فرآیند LPCVD یا فرآیند انبساط بور، عمر قایق کوارتز نسبتا کم است و ضریب انبساط حرارتی مواد کوارتز با مواد کاربید سیلیکون سازگار نیست. بنابراین به راحتی می توان انحرافاتی در فرآیند تطبیق با نگهدارنده قایق کاربید سیلیکون در دمای بالا داشت که منجر به وضعیت تکان دادن قایق یا حتی شکستن قایق می شود. قایق کاربید سیلیکون مسیر فرآیند قالب گیری یک تکه و پردازش کلی را اتخاذ می کند. الزامات تحمل شکل و موقعیت آن بالا است و با نگهدارنده قایق کاربید سیلیکون بهتر همکاری می کند. علاوه بر این، کاربید سیلیکون استحکام بالایی دارد و احتمال شکستن قایق در اثر برخورد انسان بسیار کمتر از قایق کوارتز است.

قایق ویفر کاربید سیلیکون

لوله کوره جزء اصلی انتقال حرارت کوره است که در آب بندی و انتقال حرارت یکنواخت نقش دارد. در مقایسه با لوله های کوره کوارتز، لوله های کوره کاربید سیلیکون دارای هدایت حرارتی خوب، گرمایش یکنواخت و پایداری حرارتی خوب هستند و عمر آنها بیش از 5 برابر لوله های کوارتز است.

خلاصه

به طور کلی، چه از نظر عملکرد محصول و چه از نظر هزینه استفاده، مواد سرامیکی کاربید سیلیکون مزایای بیشتری نسبت به مواد کوارتز در جنبه های خاصی از میدان سلول خورشیدی دارند. استفاده از مواد سرامیکی کاربید سیلیکون در صنعت فتوولتائیک به شرکت های فتوولتائیک کمک زیادی کرده است تا هزینه سرمایه گذاری مواد کمکی را کاهش دهند و کیفیت و رقابت محصول را بهبود بخشند. در آینده با کاربرد وسیع لوله‌های کوره کاربید سیلیکون با خلوص بالا، قایق‌ها و تکیه‌گاه‌های سیلیکون کاربید با خلوص بالا و کاهش مداوم هزینه‌ها، استفاده از مواد سرامیکی کاربید سیلیکون در زمینه سلول‌های فتوولتائیک تبدیل خواهد شد. عاملی کلیدی در بهبود راندمان تبدیل انرژی نور و کاهش هزینه های صنعت در زمینه تولید برق فتوولتائیک است و تاثیر مهمی خواهد داشت. در توسعه انرژی جدید فتوولتائیک