सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक्स: फोटोव्होल्टेइक क्वार्ट्ज घटकांचे टर्मिनेटर

आजच्या जगाच्या निरंतर विकासासह, अपारंपरिक ऊर्जा अधिकाधिक संपुष्टात येत आहे आणि मानवी समाजाने "वारा, प्रकाश, पाणी आणि आण्विक" द्वारे दर्शविल्या जाणाऱ्या अक्षय ऊर्जा वापरण्याची निकड आहे. इतर नूतनीकरणक्षम ऊर्जा स्त्रोतांच्या तुलनेत, मानवाकडे सौर ऊर्जा वापरण्यासाठी सर्वात परिपक्व, सुरक्षित आणि विश्वासार्ह तंत्रज्ञान आहे. त्यापैकी, सब्सट्रेट म्हणून उच्च-शुद्धता सिलिकॉनसह फोटोव्होल्टेइक सेल उद्योग अत्यंत वेगाने विकसित झाला आहे. 2023 च्या अखेरीस, माझ्या देशाची संचयी सौर फोटोव्होल्टेइक स्थापित क्षमता 250 गिगावॅट्स ओलांडली आहे, आणि फोटोव्होल्टेइक ऊर्जा निर्मिती 266.3 अब्ज kWh वर पोहोचली आहे, वर्षानुवर्षे सुमारे 30% वाढ झाली आहे आणि नवीन जोडलेली ऊर्जा निर्मिती क्षमता 78.42 दशलक्ष आहे. किलोवॅट, वर्षानुवर्षे 154% ची वाढ. जूनच्या अखेरीस, फोटोव्होल्टेइक उर्जा निर्मितीची एकत्रित स्थापित क्षमता सुमारे 470 दशलक्ष किलोवॅट्स होती, ज्याने जलविद्युतला मागे टाकून माझ्या देशातील दुसरा सर्वात मोठा उर्जा स्त्रोत बनला आहे.

फोटोव्होल्टेइक उद्योग वेगाने विकसित होत असताना, त्याला आधार देणारा नवीन साहित्य उद्योग देखील वेगाने विकसित होत आहे. क्वार्ट्ज घटक जसे कीक्वार्ट्ज क्रूसिबल्स, क्वार्ट्ज बोट्स आणि क्वार्ट्ज बाटल्या त्यापैकी आहेत, फोटोव्होल्टेइक उत्पादन प्रक्रियेत महत्त्वाची भूमिका बजावतात. उदाहरणार्थ, सिलिकॉन रॉड्स आणि सिलिकॉन इंगॉट्सच्या निर्मितीमध्ये वितळलेले सिलिकॉन ठेवण्यासाठी क्वार्ट्ज क्रूसिबल्सचा वापर केला जातो; क्वार्ट्ज बोट्स, नळ्या, बाटल्या, साफसफाईच्या टाक्या, इ. सिलिकॉन सामग्रीची शुद्धता आणि गुणवत्ता सुनिश्चित करून, सौर पेशी इत्यादींच्या निर्मितीमध्ये प्रसार, साफसफाई आणि इतर प्रक्रियेच्या दुव्यांमध्ये एक प्रभावकारी कार्य करतात.

फोटोव्होल्टेइक उत्पादनासाठी क्वार्ट्ज घटकांचे मुख्य अनुप्रयोग

सोलर फोटोव्होल्टेइक सेलच्या निर्मिती प्रक्रियेत, सिलिकॉन वेफर्स वेफर बोटवर ठेवल्या जातात आणि डिफ्यूजन, एलपीसीव्हीडी आणि इतर थर्मल प्रक्रियांसाठी बोट वेफर बोट सपोर्टवर ठेवली जाते, तर सिलिकॉन कार्बाइड कॅन्टीलिव्हर पॅडल हे हलवण्याचे प्रमुख घटक आहे. हीटिंगमध्ये आणि बाहेर सिलिकॉन वेफर्स घेऊन जाणारी बोट सपोर्ट भट्टी खालील आकृतीत दाखवल्याप्रमाणे, सिलिकॉन कार्बाइड कॅन्टीलिव्हर पॅडल सिलिकॉन वेफर आणि फर्नेस ट्यूबची एकाग्रता सुनिश्चित करू शकते, ज्यामुळे प्रसार आणि निष्क्रियता अधिक एकसमान बनते. त्याच वेळी, ते प्रदूषणमुक्त आणि उच्च तापमानात विकृत नसलेले आहे, चांगले थर्मल शॉक प्रतिरोधक आणि मोठ्या भार क्षमता आहे आणि फोटोव्होल्टेइक पेशींच्या क्षेत्रात मोठ्या प्रमाणावर वापरले गेले आहे.

की बॅटरी लोडिंग घटकांची योजनाबद्ध आकृती

सॉफ्ट लँडिंग प्रसार प्रक्रियेत, पारंपारिक क्वार्ट्ज बोट आणिवेफर बोटसपोर्टसाठी डिफ्यूजन फर्नेसमधील क्वार्ट्ज ट्यूबमध्ये क्वार्ट्ज बोट सपोर्टसह सिलिकॉन वेफर एकत्र ठेवणे आवश्यक आहे. प्रत्येक प्रसार प्रक्रियेत, सिलिकॉन वेफर्सने भरलेला क्वार्ट्ज बोट सपोर्ट सिलिकॉन कार्बाइड पॅडलवर ठेवला जातो. सिलिकॉन कार्बाइड पॅडल क्वार्ट्ज ट्यूबमध्ये प्रवेश केल्यानंतर, क्वार्ट्ज बोट सपोर्ट आणि सिलिकॉन वेफर खाली ठेवण्यासाठी पॅडल आपोआप बुडते आणि नंतर हळूहळू मूळ स्थानाकडे धावते. प्रत्येक प्रक्रियेनंतर, क्वार्ट्ज बोट सपोर्टमधून काढून टाकणे आवश्यक आहेसिलिकॉन कार्बाइड पॅडल. अशा वारंवार ऑपरेशनमुळे क्वार्ट्ज बोट सपोर्ट दीर्घ कालावधीत संपुष्टात येईल. क्वार्ट्ज बोट सपोर्ट क्रॅक आणि तुटल्यानंतर, संपूर्ण क्वार्ट्ज बोट सपोर्ट सिलिकॉन कार्बाइड पॅडलमधून खाली पडेल आणि नंतर क्वार्ट्जचे भाग, सिलिकॉन वेफर्स आणि सिलिकॉन कार्बाइड पॅडलचे नुकसान होईल. सिलिकॉन कार्बाइड पॅडल महाग आहे आणि दुरुस्त करता येत नाही. एकदा अपघात झाला की मोठ्या प्रमाणात मालमत्तेचे नुकसान होते.

LPCVD प्रक्रियेमध्ये, केवळ वर नमूद केलेल्या थर्मल स्ट्रेस समस्याच उद्भवणार नाहीत, परंतु LPCVD प्रक्रियेसाठी सिलिकॉन वेफरमधून जाण्यासाठी सिलेन वायू आवश्यक असल्याने, दीर्घकालीन प्रक्रियेमुळे वेफर बोट सपोर्टवर सिलिकॉन कोटिंग देखील तयार होईल. वेफर बोट. कोटेड सिलिकॉन आणि क्वार्ट्जच्या थर्मल विस्तार गुणांकांच्या विसंगतीमुळे, बोट सपोर्ट आणि बोट क्रॅक होईल आणि आयुष्याचा कालावधी गंभीरपणे कमी होईल. LPCVD प्रक्रियेमध्ये सामान्य क्वार्ट्ज बोटी आणि बोट सपोर्ट्सचे आयुष्य सामान्यतः फक्त 2 ते 3 महिने असते. म्हणून, अशा अपघात टाळण्यासाठी बोट समर्थनाची ताकद आणि सेवा आयुष्य वाढवण्यासाठी बोट समर्थन सामग्री सुधारणे विशेषतः महत्वाचे आहे.

थोडक्यात, सौर पेशींच्या उत्पादनादरम्यान प्रक्रियेचा वेळ आणि संख्या वाढत असताना, क्वार्ट्ज बोट्स आणि इतर घटकांना लपलेले क्रॅक किंवा अगदी तुटण्याची शक्यता असते. चीनमधील सध्याच्या मुख्य प्रवाहातील उत्पादन लाइनमधील क्वार्ट्ज बोट्स आणि क्वार्ट्ज ट्यूब्सचे आयुष्य सुमारे 3-6 महिने आहे आणि क्वार्ट्ज वाहकांच्या साफसफाई, देखभाल आणि बदलीसाठी त्यांना नियमितपणे बंद करणे आवश्यक आहे. शिवाय, क्वार्ट्ज घटकांसाठी कच्चा माल म्हणून वापरल्या जाणाऱ्या उच्च-शुद्धतेची क्वार्ट्ज वाळू सध्या कडक मागणी आणि पुरवठा करण्याच्या स्थितीत आहे आणि किंमत बर्याच काळापासून उच्च पातळीवर चालू आहे, जी उत्पादन सुधारण्यासाठी निश्चितपणे अनुकूल नाही. कार्यक्षमता आणि आर्थिक लाभ.

सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक"दाखवा"

आता, लोक काही क्वार्ट्ज घटक-सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक्स बदलण्यासाठी चांगली कामगिरी असलेली सामग्री घेऊन आले आहेत.

सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक्समध्ये यांत्रिक सामर्थ्य, थर्मल स्थिरता, उच्च तापमान प्रतिरोध, ऑक्सिडेशन प्रतिरोध, थर्मल शॉक प्रतिरोध आणि रासायनिक गंज प्रतिरोधक क्षमता असते आणि ते धातूशास्त्र, यंत्रसामग्री, नवीन ऊर्जा आणि बांधकाम साहित्य आणि रसायने यासारख्या गरम क्षेत्रात मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात. फोटोव्होल्टेइक उत्पादन, LPCVD (कमी दाब रासायनिक वाष्प निक्षेपण), PECVD (प्लाझ्मा रासायनिक वाष्प निक्षेप) आणि इतर थर्मल प्रक्रिया लिंक्समध्ये TOPcon पेशींच्या प्रसारासाठी देखील त्याची कार्यक्षमता पुरेशी आहे.

LPCVD सिलिकॉन कार्बाइड बोट सपोर्ट आणि बोरॉन-विस्तारित सिलिकॉन कार्बाइड बोट सपोर्ट

पारंपारिक क्वार्ट्ज मटेरियलच्या तुलनेत, सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक मटेरियलपासून बनवलेल्या बोट सपोर्ट्स, बोट्स आणि ट्यूब उत्पादनांमध्ये जास्त ताकद असते, चांगली थर्मल स्थिरता असते, उच्च तापमानात विकृती नसते आणि क्वार्ट्ज मटेरिअलच्या 5 पट जास्त आयुष्य असते, जे लक्षणीयरित्या करू शकते. वापराचा खर्च आणि देखभाल आणि डाउनटाइममुळे होणारी उर्जा कमी करा. खर्चाचा फायदा स्पष्ट आहे आणि कच्च्या मालाचा स्त्रोत विस्तृत आहे.

त्यापैकी, रिॲक्शन सिंटर्ड सिलिकॉन कार्बाइड (RBSiC) मध्ये कमी सिंटरिंग तापमान, कमी उत्पादन खर्च, उच्च सामग्री घनता आणि प्रतिक्रिया सिंटरिंग दरम्यान जवळजवळ कोणतेही संकोचन नसते. हे विशेषतः मोठ्या आकाराचे आणि जटिल-आकाराचे संरचनात्मक भाग तयार करण्यासाठी योग्य आहे. त्यामुळे बोट सपोर्ट, बोटी, कॅन्टीलिव्हर पॅडल्स, फर्नेस ट्यूब इत्यादी मोठ्या आकाराच्या आणि गुंतागुंतीच्या उत्पादनांच्या निर्मितीसाठी हे सर्वात योग्य आहे.

सिलिकॉन कार्बाइड वेफर बोट्सभविष्यात विकासाच्या मोठ्या शक्यता आहेत. LPCVD प्रक्रिया किंवा बोरॉन विस्तार प्रक्रिया काहीही असो, क्वार्ट्ज बोटीचे आयुष्य तुलनेने कमी असते आणि क्वार्ट्ज सामग्रीचा थर्मल विस्तार गुणांक सिलिकॉन कार्बाइड सामग्रीशी विसंगत असतो. त्यामुळे, उच्च तापमानात सिलिकॉन कार्बाइड बोट धारकाशी जुळण्याच्या प्रक्रियेत विचलन होणे सोपे आहे, ज्यामुळे बोट हादरण्याची किंवा बोट तुटण्याची परिस्थिती निर्माण होते. सिलिकॉन कार्बाइड बोट एक-पीस मोल्डिंग आणि एकूण प्रक्रियेचा प्रक्रिया मार्ग स्वीकारते. त्याचा आकार आणि स्थिती सहनशीलता आवश्यकता जास्त आहे आणि ते सिलिकॉन कार्बाइड बोट धारकास चांगले सहकार्य करते. याव्यतिरिक्त, सिलिकॉन कार्बाइडची ताकद जास्त असते आणि क्वार्ट्ज बोटीपेक्षा मानवी टक्करमुळे बोट तुटण्याची शक्यता खूपच कमी असते.

सिलिकॉन कार्बाइड वेफर बोट

फर्नेस ट्यूब हा भट्टीचा मुख्य उष्णता हस्तांतरण घटक आहे, जो सीलिंग आणि एकसमान उष्णता हस्तांतरणामध्ये भूमिका बजावतो. क्वार्ट्ज फर्नेस ट्यूबच्या तुलनेत, सिलिकॉन कार्बाइड फर्नेस ट्यूब्समध्ये चांगली थर्मल चालकता, एकसमान गरम आणि चांगली थर्मल स्थिरता असते आणि त्यांचे आयुष्य क्वार्ट्ज ट्यूबच्या 5 पट जास्त असते.

सारांश

सर्वसाधारणपणे, उत्पादनाच्या कार्यक्षमतेच्या बाबतीत किंवा वापराच्या किंमतीच्या बाबतीत, सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक सामग्रीचे सोलर सेल फील्डच्या काही पैलूंमध्ये क्वार्ट्ज सामग्रीपेक्षा अधिक फायदे आहेत. फोटोव्होल्टेइक उद्योगात सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक मटेरियलच्या वापरामुळे फोटोव्होल्टेइक कंपन्यांना सहाय्यक सामग्रीची गुंतवणूक खर्च कमी करण्यात आणि उत्पादनाची गुणवत्ता आणि स्पर्धात्मकता सुधारण्यात मोठी मदत झाली आहे. भविष्यात, मोठ्या आकाराच्या सिलिकॉन कार्बाइड फर्नेस ट्यूब, उच्च-शुद्ध सिलिकॉन कार्बाइड बोट्स आणि बोट सपोर्ट्सचा मोठ्या प्रमाणावर वापर आणि खर्चात सतत कपात केल्यामुळे, फोटोव्होल्टेइक पेशींच्या क्षेत्रात सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक सामग्रीचा वापर वाढेल. प्रकाश ऊर्जा रूपांतरणाची कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी आणि फोटोव्होल्टेइक क्षेत्रात उद्योग खर्च कमी करण्यासाठी एक महत्त्वाचा घटक वीज निर्मिती, आणि फोटोव्होल्टेइक नवीन उर्जेच्या विकासावर महत्त्वपूर्ण प्रभाव पडेल.