Com o desenvolvimento contínuo do mundo de hoje, as energias não renováveis estão cada vez mais esgotadas e a sociedade humana tem cada vez mais urgência em utilizar energias renováveis representadas por “vento, luz, água e nuclear”. Em comparação com outras fontes de energia renováveis, o ser humano possui a tecnologia mais madura, segura e confiável para o uso da energia solar. Entre eles, a indústria de células fotovoltaicas com silício de alta pureza como substrato desenvolveu-se extremamente rapidamente. Até o final de 2023, a capacidade instalada acumulada de energia solar fotovoltaica do meu país ultrapassou 250 gigawatts, e a geração de energia fotovoltaica atingiu 266,3 bilhões de kWh, um aumento de cerca de 30% em relação ao ano anterior, e a capacidade de geração de energia recém-adicionada é de 78,42 milhões. quilowatts, um aumento de 154% ano a ano. No final de Junho, a capacidade instalada acumulada de geração de energia fotovoltaica era de cerca de 470 milhões de quilowatts, o que ultrapassou a energia hidroeléctrica para se tornar a segunda maior fonte de energia no meu país.
Embora a indústria fotovoltaica esteja a desenvolver-se rapidamente, a indústria de novos materiais que a apoia também está a desenvolver-se rapidamente. Componentes de quartzo comocadinhos de quartzo, barcos de quartzo e garrafas de quartzo estão entre eles, desempenhando um papel importante no processo de fabricação fotovoltaica. Por exemplo, cadinhos de quartzo são usados para reter silício fundido na produção de barras de silício e lingotes de silício; barcos de quartzo, tubos, garrafas, tanques de limpeza, etc. desempenham uma função importante na difusão, limpeza e outros elos de processo na produção de células solares, etc., garantindo a pureza e a qualidade dos materiais de silício.
Principais aplicações de componentes de quartzo para fabricação fotovoltaica
No processo de fabricação de células solares fotovoltaicas, os wafers de silício são colocados em um barco wafer, e o barco é colocado em um suporte de barco wafer para difusão, LPCVD e outros processos térmicos, enquanto a pá cantilever de carboneto de silício é o principal componente de carregamento para movimentação o suporte do barco transportando pastilhas de silício para dentro e para fora do forno de aquecimento. Conforme mostrado na figura abaixo, a pá cantilever de carboneto de silício pode garantir a concentricidade da pastilha de silício e do tubo do forno, tornando assim a difusão e a passivação mais uniformes. Ao mesmo tempo, é livre de poluição e não deformado em altas temperaturas, possui boa resistência ao choque térmico e grande capacidade de carga, e tem sido amplamente utilizado na área de células fotovoltaicas.
Diagrama esquemático dos principais componentes de carregamento da bateria
No processo de difusão de pouso suave, o tradicional barco de quartzo ebarco de wafersuporte precisa colocar o wafer de silício junto com o suporte do barco de quartzo no tubo de quartzo no forno de difusão. Em cada processo de difusão, o suporte do barco de quartzo preenchido com pastilhas de silício é colocado na pá de carboneto de silício. Depois que a pá de carboneto de silício entra no tubo de quartzo, a pá afunda automaticamente para pousar o suporte do barco de quartzo e o wafer de silício e, em seguida, volta lentamente para a origem. Após cada processo, o suporte do barco de quartzo precisa ser removido dopá de carboneto de silício. Essa operação frequente fará com que o suporte do barco de quartzo se desgaste durante um longo período de tempo. Assim que o suporte do barco de quartzo rachar e quebrar, todo o suporte do barco de quartzo cairá da pá de carboneto de silício e, em seguida, danificará as peças de quartzo, pastilhas de silício e pás de carboneto de silício abaixo. A pá de carboneto de silício é cara e não pode ser reparada. Uma vez ocorrido um acidente, causará enormes perdas materiais.
No processo LPCVD, não apenas ocorrerão os problemas de estresse térmico mencionados acima, mas como o processo LPCVD exige que o gás silano passe através do wafer de silício, o processo de longo prazo também formará um revestimento de silício no suporte do barco do wafer e no barco de wafer. Devido à inconsistência dos coeficientes de expansão térmica do silício revestido e do quartzo, o suporte do barco e o barco irão rachar e a vida útil será seriamente reduzida. A vida útil de barcos de quartzo comuns e suportes de barco no processo LPCVD é geralmente de apenas 2 a 3 meses. Portanto, é particularmente importante melhorar o material de suporte do barco para aumentar a resistência e a vida útil do suporte do barco, a fim de evitar tais acidentes.
Resumindo, à medida que o tempo e o número de vezes do processo aumentam durante a produção de células solares, os barcos de quartzo e outros componentes estão sujeitos a rachaduras ocultas ou mesmo quebras. A vida útil dos barcos e tubos de quartzo nas atuais linhas de produção convencionais na China é de cerca de 3 a 6 meses, e eles precisam ser desligados regularmente para limpeza, manutenção e substituição dos transportadores de quartzo. Além disso, a areia de quartzo de alta pureza usada como matéria-prima para componentes de quartzo está atualmente em um estado de oferta e demanda restrita, e o preço está em um nível elevado há muito tempo, o que obviamente não é propício para melhorar a produção eficiência e benefícios econômicos.
Cerâmica de carboneto de silício"aparecer"
Agora, as pessoas criaram um material com melhor desempenho para substituir alguns componentes de quartzo – cerâmica de carboneto de silício.
A cerâmica de carboneto de silício tem boa resistência mecânica, estabilidade térmica, resistência a altas temperaturas, resistência à oxidação, resistência ao choque térmico e resistência à corrosão química, e é amplamente utilizada em áreas quentes, como metalurgia, máquinas, novas energias e materiais de construção e produtos químicos. Seu desempenho também é suficiente para a difusão de células TOPcon na fabricação fotovoltaica, LPCVD (deposição química de vapor de baixa pressão), PECVD (deposição química de vapor plasmático) e outros elos de processos térmicos.
Suporte para barco de carboneto de silício LPCVD e suporte para barco de carboneto de silício expandido com boro
Em comparação com materiais de quartzo tradicionais, suportes para barcos, barcos e produtos tubulares feitos de materiais cerâmicos de carboneto de silício têm maior resistência, melhor estabilidade térmica, nenhuma deformação em altas temperaturas e uma vida útil de mais de 5 vezes a dos materiais de quartzo, o que pode significativamente reduzir o custo de uso e a perda de energia causada por manutenção e tempo de inatividade. A vantagem de custo é óbvia e a fonte de matérias-primas é ampla.
Entre eles, o carboneto de silício sinterizado por reação (RBSiC) possui baixa temperatura de sinterização, baixo custo de produção, alta densificação do material e quase nenhuma contração de volume durante a sinterização por reação. É particularmente adequado para a preparação de peças estruturais de grandes dimensões e formatos complexos. Portanto, é mais adequado para a produção de produtos complexos e de grande porte, como suportes para barcos, barcos, remos cantilever, tubos de forno, etc.
Barcos wafer de carboneto de silíciotambém têm grandes perspectivas de desenvolvimento no futuro. Independentemente do processo LPCVD ou do processo de expansão de boro, a vida útil do barco de quartzo é relativamente baixa e o coeficiente de expansão térmica do material de quartzo é inconsistente com o do material de carboneto de silício. Portanto, é fácil haver desvios no processo de combinação com o porta-barco de carboneto de silício em alta temperatura, o que leva à situação de sacudir o barco ou até mesmo quebrá-lo. O barco de carboneto de silício adota a rota do processo de moldagem de uma peça e processamento geral. Seus requisitos de tolerância de forma e posição são altos e ele coopera melhor com o suporte para barco de carboneto de silício. Além disso, o carboneto de silício tem alta resistência e é muito menos provável que o barco quebre devido a uma colisão humana do que o barco de quartzo.
Barco wafer de carboneto de silício
O tubo do forno é o principal componente de transferência de calor do forno, que desempenha um papel na vedação e na transferência uniforme de calor. Em comparação com os tubos de forno de quartzo, os tubos de forno de carboneto de silício têm boa condutividade térmica, aquecimento uniforme e boa estabilidade térmica, e sua vida útil é mais de 5 vezes a dos tubos de quartzo.
Resumo
Em geral, seja em termos de desempenho do produto ou custo de uso, os materiais cerâmicos de carboneto de silício têm mais vantagens do que os materiais de quartzo em certos aspectos do campo das células solares. A aplicação de materiais cerâmicos de carboneto de silício na indústria fotovoltaica ajudou muito as empresas fotovoltaicas a reduzir o custo de investimento de materiais auxiliares e a melhorar a qualidade e a competitividade dos produtos. No futuro, com a aplicação em larga escala de tubos de forno de carboneto de silício de grande porte, barcos e suportes de barco de carboneto de silício de alta pureza e a redução contínua de custos, a aplicação de materiais cerâmicos de carboneto de silício no campo de células fotovoltaicas se tornará um fator chave para melhorar a eficiência da conversão de energia luminosa e reduzir os custos da indústria no campo da geração de energia fotovoltaica, e terá um impacto importante no desenvolvimento de novas energias fotovoltaicas.
Horário da postagem: 05 de novembro de 2024