Z nenehnim razvojem današnjega sveta postaja neobnovljiva energija vse bolj izčrpana, človeška družba pa je vedno bolj nujna za uporabo obnovljive energije, ki jo predstavljajo »veter, svetloba, voda in jedrska energija«. V primerjavi z drugimi obnovljivimi viri energije ima človek najbolj zrelo, varno in zanesljivo tehnologijo za uporabo sončne energije. Med njimi se je izjemno hitro razvila industrija fotovoltaičnih celic s silicijem visoke čistosti kot substratom. Do konca leta 2023 je kumulativna solarna fotonapetostna nameščena zmogljivost moje države presegla 250 gigavatov, proizvodnja fotovoltaične energije pa je dosegla 266,3 milijarde kWh, kar je približno 30-odstotno povečanje v primerjavi z letom prej, na novo dodana zmogljivost za proizvodnjo električne energije pa znaša 78,42 milijona kilovatov, kar je 154 % več kot leto prej. Konec junija je bila skupna instalirana zmogljivost fotovoltaične proizvodnje električne energije približno 470 milijonov kilovatov, s čimer je presegla vodno energijo in postala drugi največji vir energije v moji državi.
Medtem ko se fotovoltaična industrija hitro razvija, se hitro razvija tudi industrija novih materialov, ki jo podpira. Kvarčne komponente, kot nprkvarčni lončki, kvarčni čolni in kremenčeve steklenice so med njimi, ki igrajo pomembno vlogo v proizvodnem procesu fotovoltaike. Na primer, kremenčevi lončki se uporabljajo za držanje staljenega silicija pri proizvodnji silicijevih palic in silicijevih ingotov; kremenčevi čolni, cevi, steklenice, čistilni rezervoarji itd. igrajo nosilno funkcijo pri difuziji, čiščenju in drugih procesnih povezavah v proizvodnji sončnih celic itd., kar zagotavlja čistost in kakovost silicijevih materialov.
Glavne uporabe kvarčnih komponent za fotovoltaično proizvodnjo
V procesu izdelave sončnih fotonapetostnih celic so silicijeve rezine nameščene na rezinskem čolnu, čoln pa je nameščen na nosilcu rezinskega čolna za difuzijo, LPCVD in druge termične procese, medtem ko je konzolno veslo iz silicijevega karbida ključna nakladalna komponenta za premikanje nosilec čolna, ki nosi silikonske rezine v in iz grelne peči. Kot je prikazano na spodnji sliki, lahko konzolna lopatica iz silicijevega karbida zagotovi koncentričnost silicijeve rezine in cevi peči, s čimer naredita difuzijo in pasivacijo bolj enakomerno. Hkrati je brez onesnaževanja in se ne deformira pri visokih temperaturah, ima dobro odpornost na toplotne udarce in veliko nosilnost ter se pogosto uporablja na področju fotovoltaičnih celic.
Shematski diagram ključnih komponent za polnjenje baterije
V difuzijskem procesu mehkega pristanka sta tradicionalni kvarčni čoln inčoln napolitankepodpora mora namestiti silikonsko rezino skupaj s kremenčevim nosilcem čolna v kvarčno cev v difuzijski peči. V vsakem difuzijskem procesu je nosilec kremenčevega čolna, napolnjen s silicijevimi rezinami, nameščen na veslo iz silicijevega karbida. Ko veslo iz silicijevega karbida vstopi v kremenčevo cev, se veslo samodejno potopi, da odloži oporo za čoln iz kremena in silicijeve rezine, nato pa počasi teče nazaj do izvora. Po vsakem postopku je treba kremenčevo oporo za čoln odstraniti izveslo iz silicijevega karbida. Tako pogosto delovanje bo povzročilo, da se bo kvarčna opora za čoln v daljšem časovnem obdobju obrabila. Ko kremenčeva podpora za čoln poči in se zlomi, bo celotna kvarčna podpora za čoln padla z vesla iz silicijevega karbida in nato poškodovala kvarčne dele, silicijeve rezine in vesla iz silicijevega karbida pod njim. Veslo iz silicijevega karbida je drago in ga ni mogoče popraviti. Ko pride do nesreče, bo povzročila ogromno materialno škodo.
Pri postopku LPCVD se ne bodo pojavile le zgoraj omenjene težave s toplotno obremenitvijo, ampak ker postopek LPCVD zahteva, da plin silan prehaja skozi silicijeve rezine, bo dolgoročni postopek oblikoval tudi silikonsko prevleko na nosilcu ladje za rezine in čoln napolitanke. Zaradi neskladnosti koeficientov toplotnega raztezanja prevlečenega silicija in kremena bosta nosilec čolna in čoln počila, življenjska doba pa se bo resno zmanjšala. Življenjska doba navadnih kremenčevih čolnov in nosilcev za čolne v postopku LPCVD je običajno le 2 do 3 mesece. Zato je še posebej pomembno izboljšati material za podporo čolna, da se poveča trdnost in življenjska doba nosilca za čoln, da se preprečijo takšne nesreče.
Skratka, ker se med proizvodnjo sončnih celic čas in čas postopka povečata, so kremenčevi čolni in drugi sestavni deli nagnjeni k skritim razpokam ali celo zlomom. Življenjska doba kvarčnih čolnov in kvarčnih cevi v trenutnih glavnih proizvodnih linijah na Kitajskem je približno 3-6 mesecev in jih je treba redno zapirati zaradi čiščenja, vzdrževanja in zamenjave kremenčevih nosilcev. Poleg tega je kremenčev pesek visoke čistosti, ki se uporablja kot surovina za kremenčeve komponente, trenutno v stanju tesne ponudbe in povpraševanja, cena pa je že dolgo na visoki ravni, kar očitno ne prispeva k izboljšanju proizvodnje učinkovitost in gospodarske koristi.
Keramika iz silicijevega karbida"pokaži se"
Zdaj so ljudje iznašli material z boljšimi zmogljivostmi, ki bi nadomestil nekatere kvarčne komponente – keramiko iz silicijevega karbida.
Keramika iz silicijevega karbida ima dobro mehansko trdnost, toplotno stabilnost, odpornost na visoke temperature, odpornost proti oksidaciji, odpornost na termični udar in kemično korozijo ter se pogosto uporablja na vročih področjih, kot so metalurgija, stroji, nova energija ter gradbeni materiali in kemikalije. Njegova zmogljivost zadostuje tudi za difuzijo celic TOPcon v fotonapetostni proizvodnji, LPCVD (nizkotlačno kemično naparjevanje), PECVD (plazemsko kemično naparjevanje) in druge termične procesne povezave.
Podpora za čolne iz silicijevega karbida LPCVD in podpora za čolne iz silicijevega karbida, ekspandiranega z borom
V primerjavi s tradicionalnimi kremenčevimi materiali imajo nosilci za čolne, čolni in cevni izdelki iz keramičnih materialov iz silicijevega karbida večjo trdnost, boljšo toplotno stabilnost, brez deformacij pri visokih temperaturah in več kot 5-krat daljšo življenjsko dobo kot kremenčevi materiali, kar lahko znatno zmanjšajte stroške uporabe in izgubo energije zaradi vzdrževanja in izpadov. Stroškovna prednost je očitna, vir surovin pa širok.
Med njimi ima reakcijsko sintran silicijev karbid (RBSiC) nizko temperaturo sintranja, nizke proizvodne stroške, visoko zgostitev materiala in skoraj nič krčenja prostornine med reakcijskim sintranjem. Posebej primeren je za pripravo konstrukcijskih delov velikih dimenzij in kompleksnih oblik. Zato je najbolj primeren za izdelavo velikih in kompleksnih izdelkov, kot so nosilci za čolne, čolni, konzolna vesla, cevi za peči itd.
Čolni za rezine iz silicijevega karbidatudi v prihodnosti imajo velike razvojne možnosti. Ne glede na postopek LPCVD ali postopek ekspanzije z borom je življenjska doba kremenčevega čolna razmeroma nizka, koeficient toplotnega raztezanja kremenčevega materiala pa ni skladen s koeficientom silicijevega karbida. Zato lahko pride do odstopanj v procesu ujemanja z držalom za čoln iz silicijevega karbida pri visoki temperaturi, kar vodi do situacije, da se čoln strese ali celo zlomi. Čoln iz silicijevega karbida sprejme procesno pot oblikovanja v enem kosu in celotne obdelave. Njegove zahteve glede tolerance glede oblike in položaja so visoke in bolje sodeluje z držalom za čoln iz silicijevega karbida. Poleg tega ima silicijev karbid visoko trdnost in verjetnost, da se bo čoln zlomil zaradi človeškega trka, je veliko manjša kot pri kremenčevem čolnu.
Čoln za rezine iz silicijevega karbida
Cev peči je glavna komponenta za prenos toplote v peči, ki ima vlogo pri tesnjenju in enakomernem prenosu toplote. V primerjavi s kvarčnimi cevmi za peči imajo cevi za peči iz silicijevega karbida dobro toplotno prevodnost, enakomerno segrevanje in dobro toplotno stabilnost, njihova življenjska doba pa je več kot 5-krat daljša od kremenčevih cevi.
Povzetek
Na splošno imajo keramični materiali iz silicijevega karbida v nekaterih vidikih področja sončnih celic več prednosti kot kremenčevi materiali, ne glede na zmogljivost izdelka ali stroške uporabe. Uporaba keramičnih materialov iz silicijevega karbida v fotovoltaični industriji je fotovoltaičnim podjetjem močno pomagala zmanjšati investicijske stroške pomožnih materialov ter izboljšati kakovost in konkurenčnost izdelkov. V prihodnosti bo z obsežno uporabo velikih cevi za peč iz silicijevega karbida, čolnov iz silicijevega karbida visoke čistosti in nosilcev za čolne ter nenehnim zmanjševanjem stroškov uporaba keramičnih materialov iz silicijevega karbida na področju fotovoltaičnih celic postala ključni dejavnik pri izboljšanju učinkovitosti pretvorbe svetlobne energije in zmanjšanju industrijskih stroškov na področju fotovoltaične proizvodnje električne energije ter bo pomembno vplival na razvoj fotovoltaična nova energija.
Čas objave: Nov-05-2024