Dengan terus berkembangnya dunia saat ini, energi tak terbarukan semakin habis, dan masyarakat manusia semakin mendesak untuk menggunakan energi terbarukan yang diwakili oleh “angin, cahaya, air, dan nuklir”. Dibandingkan dengan sumber energi terbarukan lainnya, manusia memiliki teknologi paling matang, aman, dan andal dalam menggunakan energi surya. Diantaranya, industri sel fotovoltaik dengan silikon dengan kemurnian tinggi sebagai substratnya telah berkembang sangat pesat. Pada akhir tahun 2023, kapasitas terpasang fotovoltaik surya kumulatif di negara saya telah melampaui 250 gigawatt, dan pembangkit listrik fotovoltaik telah mencapai 266,3 miliar kWh, meningkat sekitar 30% dari tahun ke tahun, dan kapasitas pembangkit listrik yang baru ditambahkan adalah 78,42 juta kilowatt, meningkat 154% dari tahun ke tahun. Pada akhir Juni, kapasitas terpasang kumulatif pembangkit listrik fotovoltaik adalah sekitar 470 juta kilowatt, melampaui pembangkit listrik tenaga air dan menjadi sumber listrik terbesar kedua di negara saya.
Sementara industri fotovoltaik berkembang pesat, industri material baru yang mendukungnya juga berkembang pesat. Komponen kuarsa seperticawan lebur kuarsa, perahu kuarsa, dan botol kuarsa termasuk di antaranya, yang memainkan peran penting dalam proses pembuatan fotovoltaik. Misalnya, cawan lebur kuarsa digunakan untuk menampung silikon cair dalam produksi batang silikon dan batangan silikon; perahu kuarsa, tabung, botol, tangki pembersih, dll. memainkan fungsi bantalan dalam difusi, pembersihan, dan hubungan proses lainnya dalam produksi sel surya, dll., memastikan kemurnian dan kualitas bahan silikon.
Aplikasi utama komponen kuarsa untuk pembuatan fotovoltaik
Dalam proses pembuatan sel fotovoltaik surya, wafer silikon ditempatkan pada perahu wafer, dan perahu ditempatkan pada perahu wafer yang menopang difusi, LPCVD, dan proses termal lainnya, sedangkan dayung kantilever silikon karbida adalah komponen pemuatan utama untuk pergerakan. penyangga perahu yang membawa wafer silikon masuk dan keluar dari tungku pemanas. Seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah, dayung kantilever silikon karbida dapat memastikan konsentrisitas wafer silikon dan tabung tungku, sehingga membuat difusi dan pasivasi lebih seragam. Pada saat yang sama, bebas polusi dan tidak berubah bentuk pada suhu tinggi, memiliki ketahanan guncangan termal yang baik dan kapasitas beban yang besar, dan telah banyak digunakan di bidang sel fotovoltaik.
Diagram skema komponen pemuatan baterai utama
Dalam proses difusi soft landing, perahu kuarsa tradisional danperahu waferdukungan perlu menempatkan wafer silikon bersama dengan dukungan perahu kuarsa ke dalam tabung kuarsa di tungku difusi. Pada setiap proses difusi, penyangga perahu kuarsa yang diisi wafer silikon ditempatkan pada dayung silikon karbida. Setelah dayung silikon karbida memasuki tabung kuarsa, dayung secara otomatis tenggelam untuk meletakkan penyangga perahu kuarsa dan wafer silikon, dan kemudian perlahan-lahan berjalan kembali ke asalnya. Setelah setiap proses, penyangga perahu kuarsa harus dilepas daridayung silikon karbida. Pengoperasian yang sering seperti itu akan menyebabkan penyangga perahu kuarsa aus dalam jangka waktu yang lama. Setelah penyangga perahu kuarsa retak dan pecah, seluruh penyangga perahu kuarsa akan terlepas dari dayung silikon karbida, dan kemudian merusak bagian kuarsa, wafer silikon, dan dayung silikon karbida di bawahnya. Dayung silikon karbida mahal dan tidak dapat diperbaiki. Sekali terjadi kecelakaan maka akan menimbulkan kerugian harta benda yang sangat besar.
Dalam proses LPCVD, tidak hanya akan terjadi masalah tegangan termal seperti yang disebutkan di atas, namun karena proses LPCVD memerlukan gas silan untuk melewati wafer silikon, proses jangka panjang juga akan membentuk lapisan silikon pada penyangga perahu wafer dan lapisan silikon. perahu wafer. Karena ketidakkonsistenan koefisien muai panas dari silikon dan kuarsa yang dilapisi, penyangga perahu dan perahu akan retak, dan masa pakainya akan sangat berkurang. Masa hidup perahu kuarsa biasa dan penyangga perahu dalam proses LPCVD biasanya hanya 2 hingga 3 bulan. Oleh karena itu, perbaikan material penyangga kapal sangat penting untuk meningkatkan kekuatan dan umur penyangga kapal guna menghindari kecelakaan tersebut.
Singkatnya, seiring dengan bertambahnya waktu dan jumlah proses selama produksi sel surya, perahu kuarsa dan komponen lainnya rentan terhadap retakan tersembunyi atau bahkan pecah. Masa pakai perahu kuarsa dan tabung kuarsa di jalur produksi utama saat ini di Tiongkok adalah sekitar 3-6 bulan, dan harus ditutup secara teratur untuk pembersihan, pemeliharaan, dan penggantian pembawa kuarsa. Selain itu, pasir kuarsa dengan kemurnian tinggi yang digunakan sebagai bahan baku komponen kuarsa saat ini berada dalam kondisi pasokan dan permintaan yang ketat, dan harga yang telah lama berada pada level tinggi, yang jelas tidak kondusif untuk peningkatan produksi. efisiensi dan manfaat ekonomi.
Keramik silikon karbida"datang"
Kini, masyarakat telah menemukan material dengan kinerja lebih baik untuk menggantikan beberapa komponen kuarsa-keramik silikon karbida.
Keramik silikon karbida memiliki kekuatan mekanik yang baik, stabilitas termal, ketahanan suhu tinggi, ketahanan oksidasi, ketahanan guncangan termal, dan ketahanan korosi kimia, dan banyak digunakan di bidang panas seperti metalurgi, permesinan, energi baru, serta bahan bangunan dan bahan kimia. Kinerjanya juga cukup untuk difusi sel TOPcon dalam manufaktur fotovoltaik, LPCVD (deposisi uap kimia bertekanan rendah), PECVD (deposisi uap kimia plasma) dan tautan proses termal lainnya.
Dukungan perahu silikon karbida LPCVD dan dukungan perahu silikon karbida yang diperluas dengan boron
Dibandingkan dengan bahan kuarsa tradisional, penyangga perahu, perahu, dan produk tabung yang terbuat dari bahan keramik silikon karbida memiliki kekuatan yang lebih tinggi, stabilitas termal yang lebih baik, tidak ada deformasi pada suhu tinggi, dan masa pakai lebih dari 5 kali lipat dari bahan kuarsa, yang dapat secara signifikan mengurangi biaya penggunaan dan hilangnya energi yang disebabkan oleh pemeliharaan dan waktu henti. Keuntungan biayanya jelas, dan sumber bahan bakunya luas.
Diantaranya, silikon karbida sinter reaksi (RBSiC) memiliki suhu sintering yang rendah, biaya produksi yang rendah, densifikasi bahan yang tinggi, dan hampir tidak ada penyusutan volume selama sintering reaksi. Ini sangat cocok untuk persiapan bagian struktural berukuran besar dan berbentuk kompleks. Oleh karena itu, ini paling cocok untuk produksi produk berukuran besar dan kompleks seperti penyangga perahu, perahu, dayung kantilever, tabung tungku, dll.
Perahu wafer silikon karbidajuga memiliki prospek pengembangan yang besar di masa depan. Terlepas dari proses LPCVD atau proses ekspansi boron, umur perahu kuarsa relatif rendah, dan koefisien ekspansi termal bahan kuarsa tidak sesuai dengan bahan silikon karbida. Oleh karena itu, mudah terjadi penyimpangan dalam proses pencocokan dengan dudukan perahu silikon karbida pada suhu tinggi, yang mengakibatkan perahu terguncang atau bahkan perahu pecah. Perahu silikon karbida mengadopsi rute proses pencetakan satu bagian dan pemrosesan keseluruhan. Persyaratan toleransi bentuk dan posisinya tinggi, dan bekerja sama lebih baik dengan dudukan perahu silikon karbida. Selain itu, silikon karbida memiliki kekuatan yang tinggi, dan kemungkinan pecahnya perahu akibat benturan manusia jauh lebih kecil dibandingkan perahu kuarsa.
Perahu wafer silikon karbida
Tabung tungku adalah komponen perpindahan panas utama tungku, yang berperan dalam penyegelan dan perpindahan panas yang seragam. Dibandingkan dengan tabung tungku kuarsa, tabung tungku silikon karbida memiliki konduktivitas termal yang baik, pemanasan seragam, dan stabilitas termal yang baik, dan umurnya lebih dari 5 kali lipat dari tabung kuarsa.
Ringkasan
Secara umum, baik dari segi kinerja produk atau biaya penggunaan, bahan keramik silikon karbida memiliki keunggulan lebih dibandingkan bahan kuarsa dalam aspek tertentu di bidang sel surya. Penerapan bahan keramik silikon karbida dalam industri fotovoltaik telah sangat membantu perusahaan fotovoltaik mengurangi biaya investasi bahan pembantu serta meningkatkan kualitas dan daya saing produk. Di masa depan, dengan penerapan skala besar tabung tungku silikon karbida ukuran besar, perahu silikon karbida dengan kemurnian tinggi dan penyangga perahu serta pengurangan biaya yang berkelanjutan, penerapan bahan keramik silikon karbida di bidang sel fotovoltaik akan menjadi faktor kunci dalam meningkatkan efisiensi konversi energi cahaya dan mengurangi biaya industri di bidang pembangkit listrik fotovoltaik, dan akan berdampak penting pada pengembangan energi baru fotovoltaik.
Waktu posting: 05-November-2024