A mai világ folyamatos fejlődésével a nem megújuló energia egyre inkább kimerül, és az emberi társadalom egyre sürgetőbbé teszi a „szél, fény, víz és nukleáris” által képviselt megújuló energia felhasználását. Más megújuló energiaforrásokhoz képest az ember rendelkezik a legérettebb, legbiztonságosabb és legmegbízhatóbb technológiával a napenergia felhasználására. Közülük a nagy tisztaságú szilíciumot szubsztrátumként használó fotovoltaikus cellaipar rendkívül gyorsan fejlődött. 2023 végére hazám összesített beépített napelemes napelemes kapacitása meghaladta a 250 gigawattot, a fotovoltaikus energiatermelés pedig elérte a 266,3 milliárd kWh-t, ami körülbelül 30%-os növekedés éves szinten, az újonnan hozzáadott áramtermelő kapacitás pedig 78,42 millió. kilowatt, ami éves szinten 154%-os növekedést jelent. Június végén a fotovoltaikus energiatermelés összesített beépített kapacitása körülbelül 470 millió kilowatt volt, ami a vízenergiát meghaladva a második legnagyobb energiaforrássá vált hazánkban.
Miközben a fotovoltaikus ipar gyorsan fejlődik, az azt támogató új anyagipar is gyorsan fejlődik. Kvarc alkatrészek, mint plkvarctégelyek, kvarchajók és kvarcpalackok vannak köztük, amelyek fontos szerepet játszanak a fotovoltaikus gyártási folyamatban. Például kvarctégelyeket használnak az olvadt szilícium megtartására szilíciumrudak és szilícium-ingot-gyártás során; A kvarccsónakok, csövek, palackok, tisztítótartályok stb. csapágy funkciót töltenek be a diffúziós, tisztítási és egyéb folyamatelemekben a napelemek gyártásában stb., biztosítva a szilícium anyagok tisztaságát és minőségét.
A kvarc alkatrészek főbb alkalmazásai a fotovoltaikus gyártásban
A napelemes napelemek gyártási folyamata során a szilícium ostyákat egy ostyahajóra, a csónakot pedig egy ostyatartóra helyezik diffúziós, LPCVD és egyéb termikus folyamatok érdekében, míg a szilícium-karbid konzolos lapát a mozgatáshoz a legfontosabb töltőelem. a csónaktartó szilícium ostyákat szállít a fűtőkemencébe és onnan ki. Amint az alábbi ábrán látható, a szilícium-karbid konzolos lapát biztosítja a szilícium lapka és a kemencecső koncentrikusságát, ezáltal egyenletesebbé teszi a diffúziót és a passzivációt. Ugyanakkor szennyeződésmentes és magas hőmérsékleten nem deformálódik, jó hősokkállósággal és nagy teherbírással rendelkezik, és széles körben alkalmazzák a fotovoltaikus cellák területén.
A kulcsfontosságú akkumulátortöltő alkatrészek sematikus diagramja
A lágy landolás diffúziós folyamatában a hagyományos kvarccsónak illostyahajóalá kell helyezni a szilícium ostyát a kvarc csónaktartóval együtt a diffúziós kemencében lévő kvarccsőbe. Minden diffúziós folyamatban a szilíciumlapátokkal töltött kvarc csónaktartót a szilícium-karbid lapátra helyezik. Miután a szilícium-karbid lapát belép a kvarccsőbe, a lapát automatikusan lesüllyed, hogy lerakja a kvarc csónaktartót és a szilícium lapátot, majd lassan visszafut az origóba. Minden egyes folyamat után el kell távolítani a kvarc csónak támasztékotszilícium-karbid lapát. Az ilyen gyakori használat a kvarc csónaktartó hosszú időn keresztüli elhasználódását okozza. Amint a kvarc csónaktartó megreped és eltörik, a teljes kvarc csónak tartó leesik a szilícium-karbid lapátról, és megsérül az alatta lévő kvarcrészek, szilíciumlapátok és szilícium-karbid lapátok. A szilícium-karbid lapát drága és nem javítható. Ha egyszer baleset történik, az hatalmas vagyoni veszteséget okoz.
Az LPCVD-eljárás során nemcsak a fent említett termikus igénybevételi problémák lépnek fel, hanem mivel az LPCVD-eljárás szilángázt igényel a szilíciumlapkán való áthaladáshoz, a hosszú távú folyamat során szilíciumbevonat képződik az ostyahajó tartóján és a ostyahajó. A bevont szilícium és kvarc hőtágulási együtthatóinak inkonzisztenciája miatt a csónaktartó és a csónak megreped, és az élettartam jelentősen csökken. A hagyományos kvarccsónakok és csónaktartók élettartama az LPCVD eljárásban általában csak 2-3 hónap. Ezért különösen fontos a csónaktartó anyagának javítása a csónaktartó szilárdságának és élettartamának növelése érdekében, az ilyen balesetek elkerülése érdekében.
Röviden, a napelemek gyártása során a folyamatidő és a számok növekedésével a kvarchajók és egyéb alkatrészek hajlamosak rejtett repedésekre vagy akár törésekre is. A jelenlegi kínai gyártósorokon lévő kvarccsónakok és kvarccsövek élettartama körülbelül 3-6 hónap, és ezeket rendszeresen le kell állítani tisztítás, karbantartás és a kvarchordozók cseréje miatt. Ráadásul a kvarc alkatrészek alapanyagául szolgáló nagy tisztaságú kvarchomok jelenleg szűk kínálattal és kereslettel rendelkezik, az ára pedig már régóta magas szinten mozog, ami nyilvánvalóan nem kedvez a termelés javításának. hatékonyság és gazdasági előnyök.
Szilícium-karbid kerámia"jelenj fel"
Most az emberek jobb teljesítményű anyagot találtak ki néhány kvarc alkatrész – a szilícium-karbid kerámia – helyettesítésére.
A szilícium-karbid kerámiák jó mechanikai szilárdsággal, termikus stabilitással, magas hőmérséklettel szembeni ellenállással, oxidációval szembeni ellenállással, hősokkállósággal és kémiai korrózióállósággal rendelkeznek, és széles körben használják forró területeken, például kohászatban, gépekben, új energiákban, valamint építőanyagokban és vegyi anyagokban. Teljesítménye elegendő a TOPcon cellák diffúziójához a fotovoltaikus gyártásban, az LPCVD-ben (alacsony nyomású kémiai gőzleválasztásban), a PECVD-ben (plazma-kémiai gőzleválasztásban) és más termikus folyamatok kapcsolódásaiban.
LPCVD szilícium-karbid csónaktartó és bórral expandált szilícium-karbid csónaktartó
A hagyományos kvarc anyagokkal összehasonlítva a szilícium-karbid kerámia anyagokból készült csónaktartók, csónakok és csőtermékek nagyobb szilárdságúak, jobb hőstabilitásúak, nem deformálódnak magas hőmérsékleten, élettartamuk pedig több mint ötszöröse a kvarc anyagokénak, ami jelentősen megnövelheti csökkenti a használati költségeket és a karbantartás és az állásidő okozta energiaveszteséget. A költségelőny nyilvánvaló, a nyersanyagforrás pedig széles.
Ezek közül a reakciószinterezett szilícium-karbid (RBSiC) alacsony szinterezési hőmérséklettel, alacsony gyártási költséggel, nagy anyagsűrűséggel rendelkezik, és szinte nincs térfogat-zsugorodás a reakciószinterelés során. Különösen alkalmas nagy méretű és összetett formájú szerkezeti részek készítésére. Ezért leginkább nagy méretű és összetett termékek gyártására alkalmas, mint például csónaktartók, csónakok, konzolos lapátok, kemencecsövek stb.
Szilícium-karbid ostyahajókis nagy fejlődési kilátásai vannak a jövőben. Az LPCVD-eljárástól vagy a bórtágulási eljárástól függetlenül a kvarccsónak élettartama viszonylag alacsony, és a kvarcanyag hőtágulási együtthatója nincs összhangban a szilícium-karbid anyagéval. Emiatt könnyen előfordulhatnak eltérések a szilícium-karbid csónaktartóval való illesztés során magas hőmérsékleten, ami a csónak megrázásához vagy akár a csónak töréséhez vezet. A szilícium-karbid csónak az egydarabos formázás és az általános feldolgozás folyamatát alkalmazza. Forma- és helyzettűrési követelményei magasak, jobban együttműködik a szilícium-karbid csónaktartóval. Ezenkívül a szilícium-karbid nagy szilárdságú, és a csónak sokkal kisebb valószínűséggel törik el emberi ütközés következtében, mint a kvarccsónak.
Szilícium-karbid ostyahajó
A kemencecső a kemence fő hőátadó alkatrésze, amely a tömítésben és az egyenletes hőátadásban játszik szerepet. A kvarc kemencecsövekkel összehasonlítva a szilícium-karbid kemencecsövek jó hővezető képességgel, egyenletes melegítéssel és jó hőstabilitással rendelkeznek, élettartamuk pedig több mint ötszöröse a kvarccsövekének.
Összegzés
Általánosságban elmondható, hogy a szilícium-karbid kerámia anyagok a termék teljesítményét vagy a használati költségét tekintve több előnnyel rendelkeznek, mint a kvarc anyagok a napelemek területén. A szilícium-karbid kerámia anyagok alkalmazása a fotovoltaikus iparban nagyban segítette a fotovoltaikus vállalatokat a segédanyagok beruházási költségeinek csökkentésében, valamint a termékek minőségének és versenyképességének javításában. A jövőben a nagyméretű szilícium-karbid kemencecsövek, nagy tisztaságú szilícium-karbid csónakok és csónaktartók széles körű alkalmazásával, valamint a költségek folyamatos csökkentésével a szilícium-karbid kerámia anyagok alkalmazása a fotovoltaikus cellák területén válik kulcsfontosságú tényező a fényenergia-átalakítás hatékonyságának javításában és az ipari költségek csökkentésében a fotovoltaikus energiatermelés területén, és jelentős hatással lesz az új fotovoltaikus energiatermelés fejlesztésére. energia.
Feladás időpontja: 2024.11.05