오늘날 세계의 지속적인 발전으로 인해 재생 불가능한 에너지는 점점 고갈되고 있으며 인류 사회는 '바람, 빛, 물, 원자력'으로 대표되는 재생 가능 에너지의 사용이 점점 더 절실해지고 있습니다. 다른 재생에너지원과 비교할 때 인간은 태양에너지 사용에 있어 가장 성숙하고 안전하며 신뢰할 수 있는 기술을 보유하고 있습니다. 그중에서도 고순도 실리콘을 기판으로 하는 태양전지 산업이 급속히 발전하고 있다. 2023년 말까지 우리나라의 태양광 누적 설치용량은 250기가와트를 넘어섰고, 태양광 발전량은 2,663억kWh에 달해 전년 대비 약 30% 증가했으며, 신규 추가 발전용량은 7,842만개에 이른다. 킬로와트, 전년 대비 154% 증가. 6월말 현재 태양광발전 누적 설치용량은 약 4억7천만kW로 수력발전을 제치고 우리나라 2위의 발전원이 됐다.
태양광 산업이 급속도로 발전하는 가운데, 이를 뒷받침하는 신소재 산업도 빠르게 발전하고 있습니다. 다음과 같은 석영 부품석영 도가니, 석영 보트 및 석영 병이 그중 하나이며 광전지 제조 공정에서 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 석영 도가니는 실리콘 막대와 실리콘 잉곳 생산 시 용융된 실리콘을 담는 데 사용됩니다. 석영 보트, 튜브, 병, 세척 탱크 등은 태양 전지 등의 생산에서 확산, 세척 및 기타 공정 링크에서 베어링 기능을 수행하여 실리콘 재료의 순도와 품질을 보장합니다.
광전지 제조용 석영 부품의 주요 응용 분야
태양광전지 제조과정에서 실리콘 웨이퍼는 웨이퍼 보트 위에 놓이고 보트는 확산, LPCVD 및 기타 열 공정을 위한 웨이퍼 보트 지지대 위에 놓이게 되며 실리콘 카바이드 캔틸레버 패들은 이동을 위한 핵심 로딩 부품입니다. 실리콘 웨이퍼를 가열로 안팎으로 운반하는 보트 지지대. 아래 그림에 표시된 것처럼 탄화규소 캔틸레버 패들은 실리콘 웨이퍼와 퍼니스 튜브의 동심도를 보장하여 확산 및 패시베이션을 보다 균일하게 만들 수 있습니다. 동시에 고온에서 무공해, 변형되지 않으며 열충격 저항성이 좋고 부하 용량이 크며 광전지 분야에서 널리 사용됩니다.
주요 배터리 로딩 구성 요소의 개략도
연착륙 확산 과정에서 전통적인 석영 보트와웨이퍼 보트지원은 석영 보트 지지대와 함께 실리콘 웨이퍼를 확산로의 석영 튜브에 넣어야 합니다. 각 확산 공정에서는 실리콘 웨이퍼로 채워진 석영 보트 지지대가 탄화규소 패들 위에 배치됩니다. 탄화규소 패들이 석영 튜브에 들어간 후 패들은 자동으로 가라앉아 석영 보트 지지대와 실리콘 웨이퍼를 내려놓은 다음 천천히 원점으로 돌아갑니다. 각 공정이 끝나면 석영 보트 지지대를 제거해야 합니다.실리콘 카바이드 패들. 이렇게 자주 작동하면 석영 보트 지지대가 장기간에 걸쳐 마모됩니다. 석영 보트 지지대가 균열 및 파손되면 전체 석영 보트 지지대가 탄화규소 패들에서 떨어지고 아래의 석영 부품, 실리콘 웨이퍼 및 탄화규소 패들이 손상됩니다. 탄화규소 패들은 가격이 비싸고 수리가 불가능합니다. 사고가 발생하면 막대한 재산 손실이 발생합니다.
LPCVD 공정에서는 위에서 언급한 열응력 문제가 발생할 뿐만 아니라, LPCVD 공정에서는 실리콘 웨이퍼를 통과하기 위해 실란 가스가 필요하기 때문에 장기간 공정을 거치면 웨이퍼 보트 지지대에 실리콘 코팅이 형성되고, 웨이퍼 보트. 코팅된 실리콘과 석영의 열팽창 계수 불일치로 인해 보트 지지대와 보트가 깨져 수명이 심각하게 단축됩니다. LPCVD 공정에서 일반 석영 보트와 보트 지지대의 수명은 일반적으로 2~3개월에 불과합니다. 따라서 이러한 사고를 방지하려면 보트 지지대의 강도와 수명을 늘리기 위해 보트 지지 재료를 개선하는 것이 특히 중요합니다.
즉, 태양전지를 생산하는 동안 공정 시간과 횟수가 증가함에 따라 석영 보트 및 기타 부품은 숨겨진 균열이나 심지어 파손되기 쉽습니다. 현재 중국 주류 생산 라인의 석영 보트 및 석영 튜브의 수명은 약 3~6개월이며, 석영 캐리어의 청소, 유지 관리 및 교체를 위해 정기적으로 가동을 중단해야 합니다. 더욱이 석영 부품의 원료로 사용되는 고순도 석영사는 현재 수급이 타이트한 상태이며 가격도 오랫동안 높은 수준을 유지해 왔으며 이는 분명히 생산 개선에 도움이 되지 않습니다. 효율성과 경제적 이점.
실리콘 카바이드 세라믹“나타나”
이제 사람들은 일부 석영 부품, 즉 탄화규소 세라믹을 대체할 수 있는 더 나은 성능을 가진 재료를 생각해냈습니다.
탄화 규소 세라믹은 기계적 강도, 열 안정성, 고온 저항, 내 산화성, 열 충격 저항 및 화학적 내식성이 우수하며 야금, 기계, 신 에너지, 건축 자재 및 화학 물질과 같은 뜨거운 분야에서 널리 사용됩니다. 그 성능은 광전지 제조, LPCVD(저압 화학 기상 증착), PECVD(플라즈마 화학 기상 증착) 및 기타 열 공정 링크에서 TOPcon 셀의 확산에도 충분합니다.
LPCVD 탄화규소 보트 지지대 및 붕소 팽창 탄화규소 보트 지지대
전통적인 석영 재료와 비교하여 탄화 규소 세라믹 재료로 만든 보트 지지대, 보트 및 튜브 제품은 강도가 더 높고 열 안정성이 더 좋으며 고온에서 변형이 없으며 수명이 석영 재료보다 5배 이상 길어서 유지 관리 및 가동 중지 시간으로 인한 사용 비용과 에너지 손실을 줄입니다. 비용상의 이점은 명백하며 원자재의 출처는 넓습니다.
그 중 반응소결탄화규소(RBSiC)는 소결 온도가 낮고 생산 비용이 낮으며 재료 밀도가 높고 반응 소결 중 부피 수축이 거의 없습니다. 특히 대형 및 복잡한 모양의 구조 부품을 준비하는 데 적합합니다. 따라서 보트 지지대, 보트, 캔틸레버 패들, 노 튜브 등과 같은 대형 및 복잡한 제품 생산에 가장 적합합니다.
실리콘 카바이드 웨이퍼 보트앞으로도 발전 전망이 매우 밝습니다. LPCVD 공정이나 붕소 팽창 공정에 관계없이 석영 보트의 수명은 상대적으로 낮으며 석영 재료의 열팽창 계수는 탄화 규소 재료의 열팽창 계수와 일치하지 않습니다. 따라서 고온에서 실리콘 카바이드 보트 홀더와 매칭하는 과정에서 편차가 발생하기 쉽고 이로 인해 보트가 흔들리거나 심지어 보트가 파손되는 상황이 발생합니다. 탄화 규소 보트는 일체형 성형 및 전체 가공의 공정 경로를 채택합니다. 모양과 위치 공차 요구 사항이 높으며 탄화 규소 보트 홀더와 더 잘 작동합니다. 또한, 탄화규소는 강도가 높아 석영 보트에 비해 사람의 충돌로 인해 보트가 파손될 가능성이 훨씬 적습니다.
실리콘 카바이드 웨이퍼 보트
퍼니스 튜브는 퍼니스의 주요 열 전달 구성 요소로 밀봉 및 균일한 열 전달 역할을 합니다. 석영로 튜브와 비교하여 탄화규소로 튜브는 우수한 열 전도성, 균일한 가열 및 우수한 열 안정성을 가지며 수명은 석영 튜브의 5배 이상입니다.
요약
일반적으로 제품 성능이나 사용 비용 측면에서 실리콘 카바이드 세라믹 재료는 태양 전지 분야의 특정 측면에서 석영 재료보다 더 많은 이점을 가지고 있습니다. 태양광 산업에 탄화규소 세라믹 재료를 적용하면 태양광 회사가 보조 재료의 투자 비용을 줄이고 제품 품질과 경쟁력을 향상시키는 데 큰 도움이 되었습니다. 앞으로는 대형 탄화규소 용광로 튜브, 고순도 탄화규소 보트 및 보트 지지대의 대규모 적용과 지속적인 비용 절감으로 인해 광전지 분야에서 탄화규소 세라믹 재료의 응용이 더욱 확대될 것입니다. 태양광 발전 분야에서 빛에너지 변환 효율을 높이고 산업 비용을 절감하는 핵심 요소이며 태양광 신에너지 개발에 중요한 영향을 미칠 것입니다.
게시 시간: 2024년 11월 5일