Co desenvolvemento continuo do mundo actual, as enerxías non renovables están a esgotarse cada vez máis, e a sociedade humana é cada vez máis urxente para utilizar as enerxías renovables representadas polo “eólico, a luz, a auga e a nuclear”. En comparación con outras fontes de enerxía renovables, os seres humanos dispoñen da tecnoloxía máis madura, segura e fiable para utilizar a enerxía solar. Entre elas, a industria de células fotovoltaicas con silicio de alta pureza como substrato desenvolveuse moi rapidamente. A finais de 2023, a capacidade instalada de enerxía solar fotovoltaica acumulada do meu país superou os 250 gigavatios e a xeración de enerxía fotovoltaica alcanzou os 266.300 millóns de kWh, un aumento de preto do 30% interanual, e a capacidade de xeración de enerxía recentemente engadida é de 78,42 millóns. quilovatios, un aumento do 154% interanual. A finais de xuño, a capacidade instalada acumulada de xeración de enerxía fotovoltaica era duns 470 millóns de quilovatios, o que superou a enerxía hidráulica para converterse na segunda fonte de enerxía do meu país.
Aínda que a industria fotovoltaica está a desenvolverse rapidamente, a industria de novos materiais que a apoia tamén se está a desenvolver rapidamente. Compoñentes de cuarzo comocrisoles de cuarzo, barcos de cuarzo e botellas de cuarzo están entre eles, xogando un papel importante no proceso de fabricación fotovoltaica. Por exemplo, os crisols de cuarzo utilízanse para suxeitar silicio fundido na produción de varillas de silicio e lingotes de silicio; barcos de cuarzo, tubos, botellas, tanques de limpeza, etc. desempeñan unha función de rolamento na difusión, limpeza e outros enlaces de proceso na produción de células solares, etc., garantindo a pureza e calidade dos materiais de silicio.
Principais aplicacións dos compoñentes de cuarzo para a fabricación fotovoltaica
No proceso de fabricación de células solares fotovoltaicas, as obleas de silicio colócanse nun barco de obleas e o barco colócase nun soporte de obleas para a difusión, LPCVD e outros procesos térmicos, mentres que a paleta en voladizo de carburo de silicio é o compoñente de carga clave para o movemento. o soporte do barco que transporta obleas de silicio dentro e fóra do forno de calefacción. Como se mostra na figura seguinte, a paleta de carburo de silicio pode garantir a concentricidade da oblea de silicio e do tubo do forno, facendo así a difusión e a pasivación máis uniformes. Ao mesmo tempo, está libre de contaminación e non se deforma a altas temperaturas, ten unha boa resistencia ao choque térmico e gran capacidade de carga e foi amplamente utilizado no campo das células fotovoltaicas.
Diagrama esquemático dos principais compoñentes de carga da batería
No proceso de difusión de aterraxe suave, o tradicional barco de cuarzo ebarco de obleasO soporte necesita poñer a oblea de silicio xunto co soporte do barco de cuarzo no tubo de cuarzo no forno de difusión. En cada proceso de difusión, o soporte de barco de cuarzo cheo de obleas de silicio colócase na paleta de carburo de silicio. Despois de que a paleta de carburo de silicio entre no tubo de cuarzo, a paleta afúndese automaticamente para deixar o soporte do barco de cuarzo e a oblea de silicio e, a continuación, volve lentamente á orixe. Despois de cada proceso, o soporte do barco de cuarzo debe ser eliminado dopaleta de carburo de silicio. Esta operación frecuente fará que o soporte do barco de cuarzo se desgaste durante un longo período de tempo. Unha vez que o soporte do barco de cuarzo racha e rompe, todo o soporte do barco de cuarzo caerá da paleta de carburo de silicio e, a continuación, danará as pezas de cuarzo, as obleas de silicio e as paletas de carburo de silicio situadas abaixo. A paleta de carburo de silicio é cara e non se pode reparar. Unha vez que se produce un accidente, provocará enormes perdas de propiedade.
No proceso LPCVD, non só se producirán os problemas de estrés térmico mencionados anteriormente, senón que, dado que o proceso LPCVD require que o gas silano pase a través da oblea de silicio, o proceso a longo prazo tamén formará un revestimento de silicio no soporte do barco de obleas e o barco de obleas. Debido á inconsistencia dos coeficientes de expansión térmica do silicio e o cuarzo revestidos, o soporte do barco e o barco racharanse e a vida útil reducirase seriamente. A vida útil dos barcos de cuarzo comúns e dos soportes para embarcacións no proceso LPCVD adoita ser só de 2 a 3 meses. Polo tanto, é especialmente importante mellorar o material de soporte do barco para aumentar a resistencia e a vida útil do soporte do barco para evitar tales accidentes.
En resumo, a medida que o tempo de proceso e o número de veces aumentan durante a produción de células solares, os barcos de cuarzo e outros compoñentes son propensos a sufrir fendas ocultas ou mesmo roturas. A vida útil dos barcos de cuarzo e tubos de cuarzo nas liñas de produción correntes actuais en China é duns 3-6 meses, e deben ser pechados regularmente para a limpeza, mantemento e substitución dos portadores de cuarzo. Ademais, a area de cuarzo de alta pureza utilizada como materia prima para os compoñentes de cuarzo está actualmente nun estado de oferta e demanda axustado, e o prezo leva moito tempo funcionando a un alto nivel, o que obviamente non é propicio para mellorar a produción. eficiencia e beneficios económicos.
Cerámica de carburo de silicio"presentarse"
Agora, a xente creou un material con mellor rendemento para substituír algúns compoñentes de cuarzo: cerámicas de carburo de silicio.
As cerámicas de carburo de silicio teñen unha boa resistencia mecánica, estabilidade térmica, resistencia a altas temperaturas, resistencia á oxidación, resistencia ao choque térmico e resistencia á corrosión química, e son amplamente utilizadas en campos quentes como metalurxia, maquinaria, novas enerxías e materiais de construción e produtos químicos. O seu rendemento tamén é suficiente para a difusión das células TOPcon na fabricación fotovoltaica, LPCVD (deposición de vapor químico a baixa presión), PECVD (deposición de vapor químico por plasma) e outros enlaces de proceso térmico.
Soporte para barcos de carburo de silicio LPCVD e soporte para barcos de carburo de silicio de boro expandido
En comparación cos materiais tradicionais de cuarzo, os soportes para barcos, barcos e produtos de tubo feitos de materiais cerámicos de carburo de silicio teñen unha maior resistencia, mellor estabilidade térmica, non se deforman a altas temperaturas e unha vida útil de máis de 5 veces a dos materiais de cuarzo, o que pode ser significativamente reducir o custo de uso e a perda de enerxía causada polo mantemento e tempo de inactividade. A vantaxe de custo é obvia e a fonte de materias primas é ampla.
Entre eles, o carburo de silicio sinterizado de reacción (RBSiC) ten baixa temperatura de sinterización, baixo custo de produción, alta densificación do material e case ningunha contracción de volume durante a reacción de sinterización. É especialmente axeitado para a preparación de pezas estruturais de grandes dimensións e formas complexas. Polo tanto, é o máis axeitado para a produción de produtos de gran tamaño e complexos como soportes para barcos, barcos, remos en voladizo, tubos de forno, etc.
Barcos de obleas de carburo de siliciotamén teñen grandes perspectivas de desenvolvemento no futuro. Independentemente do proceso LPCVD ou do proceso de expansión do boro, a vida útil do barco de cuarzo é relativamente baixa e o coeficiente de expansión térmica do material de cuarzo é inconsistente co do material de carburo de silicio. Polo tanto, é doado ter desviacións no proceso de axuste co soporte de bote de carburo de silicio a alta temperatura, o que leva á situación de sacudir o barco ou mesmo romper o barco. O barco de carburo de silicio adopta a ruta do proceso de moldaxe dunha peza e procesamento global. Os seus requisitos de tolerancia de forma e posición son altos, e coopera mellor co soporte para botes de carburo de silicio. Ademais, o carburo de silicio ten unha alta resistencia e é moito menos probable que o barco se rompa debido á colisión humana que o barco de cuarzo.
Barco de obleas de carburo de silicio
O tubo do forno é o principal compoñente de transferencia de calor do forno, que desempeña un papel no selado e na transferencia de calor uniforme. En comparación cos tubos de forno de cuarzo, os tubos de forno de carburo de silicio teñen unha boa condutividade térmica, quecemento uniforme e boa estabilidade térmica, e a súa vida útil é máis de 5 veces a dos tubos de cuarzo.
Resumo
En xeral, xa sexa en termos de rendemento do produto ou custo de uso, os materiais cerámicos de carburo de silicio teñen máis vantaxes que os materiais de cuarzo en certos aspectos do campo das células solares. A aplicación de materiais cerámicos de carburo de silicio na industria fotovoltaica axudou moito ás empresas fotovoltaicas a reducir o custo de investimento dos materiais auxiliares e mellorar a calidade e competitividade do produto. No futuro, coa aplicación a gran escala de tubos de forno de carburo de silicio de gran tamaño, barcos de carburo de silicio de alta pureza e soportes para barcos e a continua redución de custos, a aplicación de materiais cerámicos de carburo de silicio no campo das células fotovoltaicas converterase un factor clave para mellorar a eficiencia da conversión de enerxía luminosa e reducir os custos da industria no campo da xeración de enerxía fotovoltaica, e terá un impacto importante no desenvolvemento da nova enerxía fotovoltaica.
Hora de publicación: 05-novembro-2024