С непрерывным развитием современного мира невозобновляемые источники энергии становятся все более истощенными, и человеческому обществу становится все более необходимо использовать возобновляемые источники энергии, представленные «ветром, светом, водой и ядерной энергией». По сравнению с другими возобновляемыми источниками энергии человечество располагает наиболее развитой, безопасной и надежной технологией использования солнечной энергии. Среди них чрезвычайно быстро развивалась промышленность фотоэлектрических элементов с кремнием высокой чистоты в качестве подложки. К концу 2023 года совокупная установленная мощность солнечных фотоэлектрических систем моей страны превысила 250 гигаватт, а выработка фотоэлектрической энергии достигла 266,3 миллиарда кВтч, что примерно на 30% больше, чем в прошлом году, а новые добавленные мощности по производству электроэнергии составят 78,42 миллиона. киловатт, что на 154% больше, чем годом ранее. По состоянию на конец июня совокупная установленная мощность фотоэлектрической генерации составляла около 470 миллионов киловатт, что превзошло гидроэнергетику и стало вторым по величине источником энергии в моей стране.
В то время как фотоэлектрическая промышленность быстро развивается, индустрия новых материалов, поддерживающая ее, также быстро развивается. Кварцевые компоненты, такие каккварцевые тигли, кварцевые лодки и кварцевые бутылки, играющие важную роль в процессе производства фотоэлектрических элементов. Например, кварцевые тигли используются для хранения расплавленного кремния при производстве кремниевых стержней и кремниевых слитков; кварцевые лодочки, трубки, бутыли, емкости для очистки и т. д. играют несущую функцию в диффузии, очистке и других технологических звеньях производства солнечных элементов и т. д., обеспечивая чистоту и качество кремниевых материалов.
Основные области применения кварцевых компонентов в фотоэлектрическом производстве
В процессе производства солнечных фотоэлектрических элементов кремниевые пластины помещаются на лодочку для пластин, а лодочка помещается на лодочку для пластин, поддерживающую диффузию, LPCVD и другие тепловые процессы, а консольная лопасть из карбида кремния является ключевым нагрузочным компонентом для перемещения. опора-лодочка, транспортирующая кремниевые пластины в нагревательную печь и из нее. Как показано на рисунке ниже, консольная лопасть из карбида кремния может обеспечить концентричность кремниевой пластины и трубы печи, тем самым делая диффузию и пассивацию более равномерными. В то же время он не загрязняет окружающую среду и не деформируется при высоких температурах, обладает хорошей термостойкостью и большой нагрузочной способностью и широко используется в области фотоэлектрических элементов.
Принципиальная схема основных компонентов загрузки аккумулятора
В процессе диффузии мягкой посадки традиционная кварцевая лодочка ивафельный корабликНеобходимо поместить кремниевую пластину вместе с опорой кварцевой лодочки в кварцевую трубку в диффузионной печи. В каждом процессе диффузии опора из кварцевой лодочки, заполненная кремниевыми пластинами, помещается на лопатку из карбида кремния. После того, как лопасть из карбида кремния входит в кварцевую трубку, она автоматически опускается, опуская опору кварцевой лодочки и кремниевую пластину, а затем медленно возвращается в исходное положение. После каждого процесса кварцевую опору лодочки необходимо снимать с лодочки.лопатка из карбида кремния. Такая частая эксплуатация приведет к тому, что кварцевая опора лодки со временем изнашивается. Как только кварцевая опора лодочки треснет и сломается, вся кварцевая опора лодочки упадет с лопасти из карбида кремния, а затем повредит кварцевые детали, кремниевые пластины и лопасти из карбида кремния, расположенные ниже. Лопасть из карбида кремния дорогая и не подлежит ремонту. Если произойдет авария, это приведет к огромным имущественным потерям.
В процессе LPCVD не только возникнут вышеупомянутые проблемы с тепловым напряжением, но поскольку для процесса LPCVD требуется прохождение силана через кремниевую пластину, длительный процесс также приведет к образованию кремниевого покрытия на опоре лодочки для пластин и вафельный кораблик. Из-за несоответствия коэффициентов теплового расширения кремния и кварца с покрытием опора и лодка треснут, а срок службы серьезно сократится. Срок службы обычных кварцевых лодочек и опор для лодок в процессе LPCVD обычно составляет всего 2–3 месяца. Поэтому особенно важно улучшить материал опоры лодки, чтобы увеличить прочность и срок службы опоры лодки, чтобы избежать подобных происшествий.
Короче говоря, поскольку время процесса и количество раз увеличиваются во время производства солнечных элементов, кварцевые лодочки и другие компоненты склонны к образованию скрытых трещин или даже поломок. Срок службы кварцевых лодочек и кварцевых трубок на нынешних основных производственных линиях в Китае составляет около 3-6 месяцев, и их необходимо регулярно останавливать для очистки, технического обслуживания и замены кварцевых носителей. Кроме того, кварцевый песок высокой чистоты, используемый в качестве сырья для кварцевых компонентов, в настоящее время находится в состоянии ограниченного спроса и предложения, а цена уже долгое время держится на высоком уровне, что явно не способствует улучшению производства. эффективность и экономическая выгода.
Карбидокремниевая керамика«появиться»
Теперь люди придумали материал с лучшими характеристиками для замены некоторых кварцевых компонентов — керамику из карбида кремния.
Керамика из карбида кремния обладает хорошей механической прочностью, термической стабильностью, устойчивостью к высоким температурам, стойкостью к окислению, термостойкостью и стойкостью к химической коррозии и широко используется в горячих областях, таких как металлургия, машиностроение, новая энергетика, а также строительные материалы и химикаты. Его производительности также достаточно для распространения элементов TOPcon в фотоэлектрическом производстве, LPCVD (химическое осаждение из паровой фазы при низком давлении), PECVD (плазмохимическое осаждение из паровой фазы) и других термических процессах.
Опора лодочки из карбида кремния LPCVD и опора лодочки из расширенного бором карбида кремния
По сравнению с традиционными кварцевыми материалами опоры для лодок, лодки и трубные изделия из карбидокремниевых керамических материалов обладают более высокой прочностью, лучшей термостабильностью, отсутствием деформации при высоких температурах и сроком службы более чем в 5 раз больше, чем у кварцевых материалов, что может значительно снизить стоимость использования и потери энергии, вызванные техническим обслуживанием и простоями. Экономическое преимущество очевидно, а источники сырья широки.
Среди них реакционно-спеченный карбид кремния (RBSiC) имеет низкую температуру спекания, низкую себестоимость производства, высокую плотность материала и практически отсутствие объемной усадки во время реакционного спекания. Он особенно подходит для изготовления крупногабаритных и сложных по форме деталей конструкций. Поэтому он наиболее подходит для производства крупногабаритных и сложных изделий, таких как опоры для лодок, лодки, консольные лопатки, печные трубы и т. д.
Лодочки из карбида кремниятакже имеют большие перспективы развития в будущем. Независимо от процесса LPCVD или процесса расширения бора, срок службы кварцевой лодочки относительно невелик, а коэффициент теплового расширения кварцевого материала не соответствует коэффициенту теплового расширения материала из карбида кремния. Поэтому при высокой температуре в процессе согласования с держателем лодки из карбида кремния легко могут возникнуть отклонения, что приводит к тряске лодки или даже поломке лодки. Лодка из карбида кремния использует технологический маршрут цельного формования и общей обработки. Требования к допускам к его форме и положению высоки, и он лучше взаимодействует с держателем лодочки из карбида кремния. Кроме того, карбид кремния обладает высокой прочностью, и у лодки гораздо меньше шансов сломаться из-за столкновения с человеком, чем у кварцевой лодки.
Лодочка из карбида кремния
Печная труба является основным компонентом теплопередачи печи, который играет роль в герметизации и равномерной теплопередаче. По сравнению с кварцевыми печными трубками, печи из карбида кремния обладают хорошей теплопроводностью, равномерным нагревом и хорошей термической стабильностью, а их срок службы более чем в 5 раз превышает срок службы кварцевых трубок.
Краткое содержание
В целом, как с точки зрения характеристик продукта, так и с точки зрения стоимости использования, керамические материалы из карбида кремния имеют больше преимуществ, чем кварцевые материалы, в определенных аспектах области солнечных батарей. Применение керамических материалов из карбида кремния в фотоэлектрической промышленности во многом помогло фотоэлектрическим компаниям снизить инвестиционные затраты на вспомогательные материалы и улучшить качество и конкурентоспособность продукции. В будущем, благодаря широкомасштабному применению крупногабаритных печных трубок из карбида кремния, лодочек из карбида кремния высокой чистоты и опор для лодок, а также постоянному снижению затрат, применение керамических материалов из карбида кремния в области фотоэлектрических элементов станет Ключевой фактор в повышении эффективности преобразования световой энергии и снижении отраслевых затрат в области производства фотоэлектрической энергии, а также окажет важное влияние на развитие новой фотоэлектрической энергии.
Время публикации: 05 ноября 2024 г.