Met de voortdurende ontwikkeling van de wereld van vandaag raakt niet-hernieuwbare energie steeds meer uitgeput, en wordt de menselijke samenleving steeds urgenter om hernieuwbare energie te gebruiken, vertegenwoordigd door “wind, licht, water en kernenergie”. Vergeleken met andere hernieuwbare energiebronnen beschikt de mens over de meest volwassen, veilige en betrouwbare technologie voor het gebruik van zonne-energie. Onder hen heeft de fotovoltaïsche celindustrie met silicium van hoge zuiverheid als substraat zich extreem snel ontwikkeld. Tegen het einde van 2023 heeft de cumulatieve geïnstalleerde fotovoltaïsche zonne-energiecapaciteit van mijn land de 250 gigawatt overschreden, en de fotovoltaïsche energieopwekking heeft 266,3 miljard kWh bereikt, een stijging van ongeveer 30% op jaarbasis, en de nieuw toegevoegde capaciteit voor energieopwekking bedraagt 78,42 miljoen. kilowatt, een stijging van 154% op jaarbasis. Eind juni bedroeg de cumulatieve geïnstalleerde capaciteit voor de opwekking van fotovoltaïsche energie ongeveer 470 miljoen kilowatt, wat waterkracht heeft overtroffen en de op een na grootste energiebron in mijn land is geworden.
Terwijl de fotovoltaïsche industrie zich snel ontwikkelt, ontwikkelt de industrie voor nieuwe materialen die deze industrie ondersteunt zich ook snel. Kwartscomponenten zoalskwartskroezenDaartoe behoren kwartsboten en kwartsflessen, die een belangrijke rol spelen in het fotovoltaïsche productieproces. Kwartskroezen worden bijvoorbeeld gebruikt om gesmolten silicium vast te houden bij de productie van siliciumstaven en siliciumstaven; kwartsboten, buizen, flessen, reinigingstanks, enz. spelen een belangrijke rol bij de verspreiding, reiniging en andere processchakels bij de productie van zonnecellen, enz., waardoor de zuiverheid en kwaliteit van siliciummaterialen worden gegarandeerd.
Belangrijkste toepassingen van kwartscomponenten voor fotovoltaïsche productie
Bij het productieproces van fotovoltaïsche zonnecellen worden siliciumwafels op een waferboot geplaatst en wordt de boot op een waferbootsteun geplaatst voor diffusie, LPCVD en andere thermische processen, terwijl de siliciumcarbide cantileverpeddel het belangrijkste laadcomponent is voor het verplaatsen de bootsteun die siliciumwafels in en uit de verwarmingsoven draagt. Zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding, kan de cantilever-peddel van siliciumcarbide de concentriciteit van de siliciumwafel en de ovenbuis garanderen, waardoor de diffusie en passivatie uniformer worden. Tegelijkertijd is het vrij van vervuiling en vervormt het niet bij hoge temperaturen, heeft het een goede weerstand tegen thermische schokken en een groot laadvermogen, en wordt het veel gebruikt op het gebied van fotovoltaïsche cellen.
Schematisch diagram van de belangrijkste componenten voor het laden van de batterij
Bij het zachte landingsproces worden de traditionele kwartsboten enwafel bootondersteuning moet de siliciumwafel samen met de kwartsbootsteun in de kwartsbuis in de diffusieoven plaatsen. Bij elk diffusieproces wordt de met siliciumwafels gevulde kwartsbootsteun op de siliciumcarbide peddel geplaatst. Nadat de siliciumcarbide peddel de kwartsbuis is binnengegaan, zinkt de peddel automatisch om de kwartsbootsteun en de siliciumwafel neer te zetten, en loopt dan langzaam terug naar de oorsprong. Na elk proces moet de kwartsbootsteun van de boot worden verwijderdpeddel van siliciumcarbide. Een dergelijk veelvuldig gebruik zal ervoor zorgen dat de kwartsbootsteun gedurende een lange periode verslijt. Zodra de kwartsbootsteun barst en breekt, zal de gehele kwartsbootsteun van de siliciumcarbidepeddel vallen en vervolgens de kwartsonderdelen, siliciumwafels en siliciumcarbidepeddels eronder beschadigen. De siliciumcarbide peddel is duur en kan niet worden gerepareerd. Zodra er een ongeval plaatsvindt, zal dit enorme materiële schade veroorzaken.
Bij het LPCVD-proces zullen niet alleen de bovengenoemde thermische spanningsproblemen optreden, maar aangezien het LPCVD-proces silaangas vereist om door de siliciumwafel te gaan, zal het langetermijnproces ook een siliciumcoating vormen op de waferbootsteun en de wafel boot. Als gevolg van de inconsistentie van de thermische uitzettingscoëfficiënten van het gecoate silicium en kwarts zullen de bootsteun en de boot barsten en zal de levensduur ernstig worden verkort. De levensduur van gewone kwartsboten en bootsteunen in het LPCVD-proces is doorgaans slechts 2 tot 3 maanden. Daarom is het bijzonder belangrijk om het bootondersteuningsmateriaal te verbeteren om de sterkte en levensduur van de bootondersteuning te vergroten en dergelijke ongelukken te voorkomen.
Kortom, naarmate de procestijd en het aantal keren toenemen tijdens de productie van zonnecellen, zijn kwartsboten en andere componenten gevoelig voor verborgen scheuren of zelfs breuken. De levensduur van kwartsboten en kwartsbuizen in de huidige reguliere productielijnen in China is ongeveer 3-6 maanden, en ze moeten regelmatig worden stilgelegd voor reiniging, onderhoud en vervanging van kwartsdragers. Bovendien verkeert het zeer zuivere kwartszand dat als grondstof voor kwartscomponenten wordt gebruikt momenteel in een situatie van krappe vraag en aanbod, en staat de prijs al lange tijd op een hoog niveau, wat uiteraard niet bevorderlijk is voor het verbeteren van de productie efficiëntie en economische voordelen.
Siliciumcarbide keramiek“opdagen”
Nu hebben mensen een materiaal bedacht met betere prestaties ter vervanging van sommige kwartscomponenten: siliciumcarbide-keramiek.
Siliciumcarbide-keramiek heeft een goede mechanische sterkte, thermische stabiliteit, hoge temperatuurbestendigheid, oxidatieweerstand, thermische schokbestendigheid en chemische corrosiebestendigheid, en wordt veel gebruikt in hete velden zoals de metallurgie, machines, nieuwe energie en bouwmaterialen en chemicaliën. De prestaties zijn ook voldoende voor de diffusie van TOPcon-cellen bij de fotovoltaïsche productie, LPCVD (chemische dampdepositie onder lage druk), PECVD (plasma chemische dampdepositie) en andere thermische proceskoppelingen.
LPCVD siliciumcarbide bootondersteuning en borium-geëxpandeerde siliciumcarbide bootondersteuning
Vergeleken met traditionele kwartsmaterialen hebben bootsteunen, boten en buisproducten gemaakt van keramische materialen van siliciumcarbide een hogere sterkte, betere thermische stabiliteit, geen vervorming bij hoge temperaturen en een levensduur van meer dan 5 keer die van kwartsmaterialen, wat aanzienlijk kan zijn verminderen de gebruikskosten en het energieverlies veroorzaakt door onderhoud en stilstand. Het kostenvoordeel ligt voor de hand en de bron van grondstoffen is breed.
Onder hen heeft reactie-gesinterd siliciumcarbide (RBSiC) een lage sintertemperatuur, lage productiekosten, hoge materiaalverdichting en vrijwel geen volumekrimp tijdens reactie-sinteren. Het is bijzonder geschikt voor de vervaardiging van grote en complex gevormde structurele onderdelen. Daarom is het het meest geschikt voor de productie van grote en complexe producten zoals bootsteunen, boten, cantileverpeddels, ovenbuizen, enz.
Siliciumcarbide wafelbotenhebben ook geweldige ontwikkelingsperspectieven in de toekomst. Ongeacht het LPCVD-proces of het boorexpansieproces is de levensduur van de kwartsboot relatief laag en is de thermische uitzettingscoëfficiënt van het kwartsmateriaal inconsistent met die van het siliciumcarbidemateriaal. Daarom is het gemakkelijk om afwijkingen te krijgen tijdens het matchen met de siliciumcarbide boothouder bij hoge temperaturen, wat leidt tot de situatie dat de boot gaat schudden of zelfs kapot gaat. De siliciumcarbideboot gebruikt de procesroute van gieten uit één stuk en algehele verwerking. De tolerantie-eisen voor vorm en positie zijn hoog en het werkt beter samen met de boothouder van siliciumcarbide. Bovendien heeft siliciumcarbide een hoge sterkte en is de kans veel kleiner dat de boot breekt als gevolg van een menselijke botsing dan de kwartsboot.
Siliciumcarbide waferboot
De ovenbuis is de belangrijkste warmteoverdrachtscomponent van de oven, die een rol speelt bij de afdichting en uniforme warmteoverdracht. Vergeleken met kwartsovenbuizen hebben siliciumcarbide-ovenbuizen een goede thermische geleidbaarheid, uniforme verwarming en goede thermische stabiliteit, en hun levensduur is meer dan 5 keer die van kwartsbuizen.
Samenvatting
In het algemeen hebben keramische materialen van siliciumcarbide, of het nu gaat om productprestaties of gebruikskosten, meer voordelen dan kwartsmaterialen in bepaalde aspecten van het zonnecelveld. De toepassing van keramische materialen uit siliciumcarbide in de fotovoltaïsche industrie heeft fotovoltaïsche bedrijven enorm geholpen de investeringskosten van hulpmaterialen te verlagen en de productkwaliteit en het concurrentievermogen te verbeteren. In de toekomst, met de grootschalige toepassing van grote siliciumcarbide-ovenbuizen, zeer zuivere siliciumcarbideboten en bootsteunen en de voortdurende verlaging van de kosten, zal de toepassing van siliciumcarbide-keramische materialen op het gebied van fotovoltaïsche cellen steeds belangrijker worden. een sleutelfactor bij het verbeteren van de efficiëntie van de omzetting van lichtenergie en het verlagen van de industriële kosten op het gebied van fotovoltaïsche energieopwekking, en zal een belangrijke impact hebben op de ontwikkeling van nieuwe fotovoltaïsche energie.
Posttijd: 05-nov-2024