Wraz z ciągłym rozwojem dzisiejszego świata energia nieodnawialna staje się coraz bardziej wyczerpana, a społeczeństwo ludzkie coraz pilniej pragnie wykorzystywać energię odnawialną reprezentowaną przez „wiatr, światło, wodę i energię jądrową”. W porównaniu z innymi odnawialnymi źródłami energii ludzkość dysponuje najbardziej dojrzałą, bezpieczną i niezawodną technologią wykorzystania energii słonecznej. Wśród nich niezwykle szybko rozwinął się przemysł ogniw fotowoltaicznych z krzemem o wysokiej czystości jako podłożem. Do końca 2023 r. łączna moc zainstalowana instalacji fotowoltaicznych w moim kraju przekroczyła 250 gigawatów, a produkcja energii fotowoltaicznej osiągnęła 266,3 miliarda kWh, co stanowi wzrost o około 30% rok do roku, a nowo dodana zdolność wytwarzania energii wyniesie 78,42 miliona kilowatów, co oznacza wzrost o 154% rok do roku. Na koniec czerwca łączna moc zainstalowana elektrowni fotowoltaicznych wyniosła około 470 milionów kilowatów, co przekroczyło energię wodną i stało się drugim co do wielkości źródłem energii w moim kraju.
Podczas gdy branża fotowoltaiczna szybko się rozwija, szybko rozwija się także wspierający ją przemysł nowych materiałów. Elementy kwarcowe, takie jaktygle kwarcowe, łodzie kwarcowe i butelki kwarcowe, odgrywające ważną rolę w procesie produkcyjnym systemów fotowoltaicznych. Na przykład tygle kwarcowe służą do przechowywania stopionego krzemu podczas produkcji prętów i wlewków krzemowych; łodzie kwarcowe, rurki, butelki, zbiorniki czyszczące itp. pełnią funkcję nośną w procesach dyfuzyjnych, czyszczących i innych procesach w produkcji ogniw słonecznych itp., zapewniając czystość i jakość materiałów krzemowych.
Główne zastosowania komponentów kwarcowych do produkcji fotowoltaiki
W procesie produkcyjnym ogniw fotowoltaicznych płytki krzemowe umieszcza się na łódce z płytkami, a łódź na wsporniku łodzi z płytkami w celu dyfuzji, LPCVD i innych procesów termicznych, podczas gdy łopatka wspornikowa z węglika krzemu jest kluczowym elementem obciążającym do przemieszczania wspornik łodzi przewożący płytki krzemowe do i z pieca grzewczego. Jak pokazano na poniższym rysunku, łopatka wspornikowa z węglika krzemu może zapewnić koncentryczność płytki krzemowej i rury pieca, dzięki czemu dyfuzja i pasywacja są bardziej równomierne. Jednocześnie jest wolny od zanieczyszczeń i nie odkształca się w wysokich temperaturach, ma dobrą odporność na szok termiczny i dużą nośność, i jest szeroko stosowany w dziedzinie ogniw fotowoltaicznych.
Schemat ideowy kluczowych elementów ładujących akumulator
W procesie dyfuzji miękkiego lądowania tradycyjna łódź kwarcowa iłódź waflowawspornik należy umieścić płytkę krzemową wraz ze wspornikiem łodzi kwarcowej w rurze kwarcowej w piecu dyfuzyjnym. W każdym procesie dyfuzji kwarcowy wspornik łodzi wypełniony waflami krzemowymi umieszczany jest na łopatce z węglika krzemu. Gdy łopatka z węglika krzemu wejdzie do rurki kwarcowej, łopatka automatycznie opada, aby odłożyć kwarcowy wspornik łodzi i płytkę krzemową, a następnie powoli wraca do punktu początkowego. Po każdym procesie należy usunąć kwarcową podporę łodziłopatka z węglika krzemu. Taka częsta eksploatacja spowoduje długotrwałe zużycie kwarcowego wspornika łodzi. Gdy wspornik łodzi kwarcowej pęknie i złamie się, cały wspornik łodzi kwarcowej spadnie z łopatki z węglika krzemu, a następnie uszkodzi znajdujące się poniżej części kwarcowe, płytki krzemowe i łopatki z węglika krzemu. Łopatka z węglika krzemu jest droga i nie można jej naprawić. Gdy zdarzy się wypadek, spowoduje to ogromne straty majątkowe.
W procesie LPCVD nie tylko wystąpią wyżej wymienione problemy naprężenia termicznego, ale ponieważ proces LPCVD wymaga przejścia gazu silanowego przez płytkę krzemową, w długotrwałym procesie utworzy się również powłoka silikonowa na wsporniku łodzi z płytką i łódź waflowa. Z powodu niespójności współczynników rozszerzalności cieplnej powlekanego krzemu i kwarcu, podpora łodzi i łódź pękną, a żywotność zostanie poważnie zmniejszona. Żywotność zwykłych łodzi kwarcowych i podpór do łodzi w procesie LPCVD wynosi zwykle tylko 2 do 3 miesięcy. Dlatego szczególnie ważne jest ulepszenie materiału podpory łodzi, aby zwiększyć wytrzymałość i żywotność podpory łodzi, aby uniknąć takich wypadków.
Krótko mówiąc, wraz ze wzrostem czasu i liczby procesów podczas produkcji ogniw słonecznych, łodzie kwarcowe i inne komponenty są podatne na ukryte pęknięcia, a nawet pęknięcia. Żywotność łodzi kwarcowych i rur kwarcowych na obecnych głównych liniach produkcyjnych w Chinach wynosi około 3-6 miesięcy i należy je regularnie wyłączać w celu czyszczenia, konserwacji i wymiany nośników kwarcowych. Co więcej, wysokiej czystości piasek kwarcowy używany jako surowiec do komponentów kwarcowych znajduje się obecnie w stanie ograniczonej podaży i popytu, a cena od dłuższego czasu utrzymuje się na wysokim poziomie, co oczywiście nie sprzyja poprawie produkcji efektywność i korzyści ekonomiczne.
Ceramika z węglika krzemu"pokazać się"
Teraz ludzie wymyślili materiał o lepszych parametrach, który może zastąpić niektóre elementy kwarcowe – ceramikę z węglika krzemu.
Ceramika z węglika krzemu ma dobrą wytrzymałość mechaniczną, stabilność termiczną, odporność na wysoką temperaturę, odporność na utlenianie, odporność na szok termiczny i odporność na korozję chemiczną i jest szeroko stosowana w gorących dziedzinach, takich jak metalurgia, maszyny, nowa energia oraz materiały budowlane i chemikalia. Jego wydajność jest również wystarczająca do dyfuzji ogniw TOPcon w produkcji fotowoltaicznej, LPCVD (chemiczne osadzanie z fazy gazowej pod niskim ciśnieniem), PECVD (chemiczne osadzanie z fazy gazowej w plazmie) i innych procesach termicznych.
Wspornik łodzi z węglika krzemu LPCVD i wspornik łodzi z węglika krzemu ekspandowanego borem
W porównaniu z tradycyjnymi materiałami kwarcowymi, podpory łodzi, łodzie i produkty rurowe wykonane z materiałów ceramicznych z węglika krzemu mają wyższą wytrzymałość, lepszą stabilność termiczną, brak deformacji w wysokich temperaturach i żywotność ponad 5 razy dłuższą niż materiały kwarcowe, co może znacznie zmniejszają koszty użytkowania i straty energii spowodowane konserwacją i przestojami. Przewaga kosztowa jest oczywista, a źródło surowców jest szerokie.
Wśród nich węglik krzemu spiekany reakcyjnie (RBSiC) charakteryzuje się niską temperaturą spiekania, niskimi kosztami produkcji, dużym zagęszczeniem materiału i prawie brakiem skurczu objętościowego podczas spiekania reakcyjnego. Szczególnie nadaje się do przygotowywania części konstrukcyjnych o dużych rozmiarach i skomplikowanych kształtach. Dlatego najlepiej nadaje się do produkcji wielkogabarytowych i złożonych produktów, takich jak podpory do łodzi, łodzie, łopatki wspornikowe, rury piecowe itp.
Łódki z węglika krzemumają także duże perspektywy rozwoju w przyszłości. Niezależnie od procesu LPCVD lub procesu rozszerzania boru, żywotność łodzi kwarcowej jest stosunkowo niska, a współczynnik rozszerzalności cieplnej materiału kwarcowego jest niezgodny ze współczynnikiem materiału węglika krzemu. Dlatego łatwo o odchylenia w procesie dopasowania do uchwytu łodzi z węglika krzemu w wysokiej temperaturze, co prowadzi do sytuacji, w której łódka jest potrząsana, a nawet rozbita. Łódź z węglika krzemu przyjmuje proces jednoczęściowego formowania i ogólnego przetwarzania. Jego wymagania dotyczące tolerancji kształtu i położenia są wysokie i lepiej współpracuje z uchwytem do łodzi z węglika krzemu. Ponadto węglik krzemu ma wysoką wytrzymałość, a ryzyko pęknięcia łodzi w wyniku kolizji z człowiekiem jest znacznie mniejsze niż w przypadku łodzi kwarcowej.
Łódka z węglika krzemu
Rura pieca jest głównym elementem przenoszącym ciepło w piecu, który odgrywa rolę w uszczelnieniu i równomiernym przenoszeniu ciepła. W porównaniu z rurami pieca kwarcowego, rury pieca z węglika krzemu mają dobrą przewodność cieplną, równomierne ogrzewanie i dobrą stabilność termiczną, a ich żywotność jest ponad 5 razy większa niż w przypadku rur kwarcowych.
Streszczenie
Ogólnie rzecz biorąc, czy to pod względem wydajności produktu, czy kosztów użytkowania, materiały ceramiczne z węglika krzemu mają więcej zalet niż materiały kwarcowe w niektórych aspektach pola ogniw słonecznych. Zastosowanie materiałów ceramicznych z węglika krzemu w przemyśle fotowoltaicznym znacznie pomogło firmom fotowoltaicznym obniżyć koszty inwestycji w materiały pomocnicze oraz poprawić jakość produktów i konkurencyjność. W przyszłości, wraz z zastosowaniem na dużą skalę wielkogabarytowych rur piecowych z węglika krzemu, łodzi i podpór łodzi z węglika krzemu o wysokiej czystości oraz ciągłej redukcji kosztów, zastosowanie materiałów ceramicznych z węglika krzemu w dziedzinie ogniw fotowoltaicznych stanie się coraz bardziej kluczowym czynnikiem poprawy efektywności konwersji energii świetlnej i obniżenia kosztów przemysłu w zakresie wytwarzania energii fotowoltaicznej i będzie miał istotny wpływ na rozwój nowej energii fotowoltaicznej.
Czas publikacji: 05 listopada 2024 r