Med den kontinuerliga utvecklingen av dagens värld blir icke-förnybar energi alltmer uttömd, och det mänskliga samhället blir allt mer angeläget att använda förnybar energi representerad av "vind, ljus, vatten och kärnkraft". Jämfört med andra förnybara energikällor har människor den mest mogna, säkra och pålitliga tekniken för att använda solenergi. Bland dem har solcellsindustrin med högrent kisel som substrat utvecklats extremt snabbt. I slutet av 2023 hade mitt lands kumulativa solcellsinstallerade kapacitet överstigit 250 gigawatt, och fotovoltaisk elproduktion har nått 266,3 miljarder kWh, en ökning med cirka 30 % från år till år, och den nyligen tillagda kraftproduktionskapaciteten är 78,42 miljoner kilowatt, en ökning med 154 % på årsbasis. I slutet av juni var den kumulativa installerade kapaciteten för fotovoltaisk elproduktion cirka 470 miljoner kilowatt, vilket har överträffat vattenkraften och blivit den näst största kraftkällan i mitt land.
Medan solcellsindustrin utvecklas snabbt, utvecklas den nya materialindustrin som stöder den också snabbt. Kvartskomponenter som t.exkvartsdeglar, kvartsbåtar och kvartsflaskor är bland dem, som spelar en viktig roll i solcellstillverkningsprocessen. Till exempel används kvartsdeglar för att hålla smält kisel vid tillverkning av kiselstavar och kiselgöt; kvartsbåtar, tuber, flaskor, rengöringstankar etc. spelar en bärande funktion i diffusions-, rengörings- och andra processlänkar vid framställning av solceller etc, vilket säkerställer renheten och kvaliteten på kiselmaterial.
Huvudapplikationer för kvartskomponenter för fotovoltaisk tillverkning
I tillverkningsprocessen av solcellsceller placeras kiselskivor på en waferbåt och båten placeras på ett waferbåtstöd för diffusion, LPCVD och andra termiska processer, medan kiselkarbidspaddeln är den viktigaste lastkomponenten för att flytta båtstödet bär silikonskivor in i och ut ur värmeugnen. Som visas i figuren nedan kan kiselkarbidspaddeln säkerställa koncentriciteten hos kiselskivan och ugnsröret, och därigenom göra diffusionen och passiveringen mer enhetlig. Samtidigt är den föroreningsfri och icke-deformerad vid höga temperaturer, har god termisk chockbeständighet och stor belastningskapacitet och har använts i stor utsträckning inom området för fotovoltaiska celler.
Schematiskt diagram över viktiga batteriladdningskomponenter
I mjuklandningsdiffusionsprocessen, den traditionella kvartsbåten ochwafer båtstöd behöver lägga kiselskivan tillsammans med kvartsbåtstödet i kvartsröret i diffusionsugnen. I varje diffusionsprocess placeras kvartsbåtsstödet fyllt med kiselwafers på kiselkarbidspaden. Efter att kiselkarbidspaden kommer in i kvartsröret sjunker paddeln automatiskt för att lägga ner kvartsbåtsstödet och kiselskivan, och går sedan långsamt tillbaka till ursprunget. Efter varje process måste kvartsbåtsstödet tas bort frånpaddel av kiselkarbid. Sådan frekvent användning kommer att göra att kvartsbåtstödet slits ut under en lång tid. När kvartsbåtsstödet spricker och går sönder kommer hela kvartsbåtsstödet att falla av kiselkarbidpaddeln och sedan skada kvartsdelarna, kiselskivorna och kiselkarbidskovlarna nedanför. Kiselkarbidpaddeln är dyr och kan inte repareras. När en olycka väl är framme kommer det att orsaka enorma egendomsförluster.
I LPCVD-processen kommer inte bara de ovan nämnda termiska spänningsproblemen att uppstå, utan eftersom LPCVD-processen kräver att silangas passerar genom kiselskivan, kommer den långvariga processen också att bilda en kiselbeläggning på waferbåtens stöd och wafer båt. På grund av inkonsekvensen av de termiska expansionskoefficienterna för det belagda kiseln och kvartsen kommer båtstödet och båten att spricka, och livslängden kommer att minska avsevärt. Livslängden för vanliga kvartsbåtar och båtstöd i LPCVD-processen är vanligtvis bara 2 till 3 månader. Därför är det särskilt viktigt att förbättra båtstödsmaterialet för att öka styrkan och livslängden på båtstödet för att undvika sådana olyckor.
Kort sagt, eftersom processtiden och antalet gånger ökar under produktionen av solceller, är kvartsbåtar och andra komponenter utsatta för dolda sprickor eller till och med brott. Livslängden för kvartsbåtar och kvartsrör i de nuvarande vanliga produktionslinjerna i Kina är cirka 3-6 månader, och de måste stängas av regelbundet för rengöring, underhåll och byte av kvartsbärare. Dessutom är kvartssanden med hög renhet som används som råmaterial för kvartskomponenter för närvarande i ett tillstånd av snäv tillgång och efterfrågan, och priset har legat på en hög nivå under lång tid, vilket uppenbarligen inte bidrar till att förbättra produktionen effektivitet och ekonomiska fördelar.
Kiselkarbidkeramik"visa upp"
Nu har folk kommit på ett material med bättre prestanda för att ersätta vissa kvartskomponenter - kiselkarbidkeramik.
Kiselkarbidkeramik har god mekanisk hållfasthet, termisk stabilitet, hög temperaturbeständighet, oxidationsbeständighet, termisk chockbeständighet och kemisk korrosionsbeständighet, och används ofta inom heta områden som metallurgi, maskiner, ny energi och byggmaterial och kemikalier. Dess prestanda är också tillräcklig för diffusion av TOPcon-celler vid fotovoltaisk tillverkning, LPCVD (lågtryckskemisk ångdeposition), PECVD (plasmakemisk ångdeposition) och andra termiska processlänkar.
LPCVD båtstöd av kiselkarbid och båtstöd av borexpanderat kiselkarbid
Jämfört med traditionella kvartsmaterial har båtstöd, båtar och rörprodukter gjorda av kiselkarbidkeramiska material högre hållfasthet, bättre termisk stabilitet, ingen deformation vid höga temperaturer och en livslängd på mer än 5 gånger den för kvartsmaterial, vilket kan avsevärt minska kostnaderna för användning och energiförlusten till följd av underhåll och stillestånd. Kostnadsfördelen är uppenbar, och källan till råvaror är bred.
Bland dem har reaktionssintrad kiselkarbid (RBSiC) låg sintringstemperatur, låg produktionskostnad, hög materialförtätning och nästan ingen volymkrympning under reaktionssintring. Den är särskilt lämplig för beredning av stora och komplexa konstruktionsdelar. Därför är den mest lämplig för produktion av stora och komplexa produkter som båtstöd, båtar, fribärande paddlar, ugnsrör etc.
Båtar av kiselkarbidhar också stora utvecklingsmöjligheter i framtiden. Oavsett LPCVD-processen eller borexpansionsprocessen är kvartsbåtens livslängd relativt låg, och den termiska expansionskoefficienten för kvartsmaterialet är oförenlig med den för kiselkarbidmaterialet. Därför är det lätt att ha avvikelser i processen att matcha med kiselkarbid båthållaren vid hög temperatur, vilket leder till situationen att skaka båten eller till och med gå sönder båten. Kiselkarbidbåten använder processvägen för formning i ett stycke och övergripande bearbetning. Dess form- och positionstoleranskrav är höga och den samarbetar bättre med båthållaren av kiselkarbid. Dessutom har kiselkarbid hög hållfasthet, och båten är mycket mindre benägen att gå sönder på grund av mänsklig kollision än kvartsbåten.
Kiselkarbid waferbåt
Ugnsröret är den huvudsakliga värmeöverföringskomponenten i ugnen, som spelar en roll för tätning och enhetlig värmeöverföring. Jämfört med kvartsugnsrör har kiselkarbidugnsrör god värmeledningsförmåga, jämn uppvärmning och god värmestabilitet, och deras livslängd är mer än 5 gånger så lång som kvartsrör.
Sammanfattning
I allmänhet, oavsett om det gäller produktprestanda eller användningskostnad, har kiselkarbidkeramiska material fler fördelar än kvartsmaterial i vissa aspekter av solcellsområdet. Tillämpningen av kiselkarbidkeramiska material i solcellsindustrin har i hög grad hjälpt solcellsföretag att minska investeringskostnaderna för hjälpmaterial och förbättra produktkvaliteten och konkurrenskraften. I framtiden, med den storskaliga tillämpningen av ugnsrör av kiselkarbid i stor storlek, kiselkarbidbåtar med hög renhet och båtstöd och den kontinuerliga minskningen av kostnaderna, kommer tillämpningen av keramiska kiselkarbidmaterial inom fotovoltaiska celler att bli en nyckelfaktor för att förbättra effektiviteten av ljusenergiomvandling och minska industrins kostnader inom området för solceller, och kommer att ha en viktig inverkan på utvecklingen av solceller ny energi.
Posttid: 2024-nov-05