З бесперапынным развіццём сучаснага свету неаднаўляльныя крыніцы энергіі ўсё больш вычэрпваюцца, і чалавечае грамадства ўсё больш імкліва выкарыстоўвае аднаўляльныя крыніцы энергіі, прадстаўленыя «ветрам, святлом, вадой і ядзернай энергіяй». У параўнанні з іншымі аднаўляльнымі крыніцамі энергіі, чалавецтва мае найбольш развітую, бяспечны і надзейную тэхналогію выкарыстання сонечнай энергіі. Сярод іх, індустрыя фотаэлектрычных элементаў з высокачыстым крэмніем у якасці субстрата развівалася надзвычай хутка. Да канца 2023 года сукупная ўсталяваная магутнасць сонечных фотаэлектрычных элементаў у маёй краіне перавысіла 250 гігават, а выпрацоўка фотаэлектрычнай энергіі дасягнула 266,3 мільярда кВт·г, што на 30% больш, чым у мінулым годзе, а нядаўна дададзеная магутнасць выпрацоўкі электраэнергіі склала 78,42 мільёна кілават, што на 154% больш, чым у мінулым годзе. Па стане на канец чэрвеня сукупная ўсталяваная магутнасць фотаэлектрычнай вытворчасці электраэнергіі склала каля 470 мільёнаў кілават, што перавысіла гідраэнергію і стала другой па велічыні крыніцай энергіі ў маёй краіне.
Нягледзячы на хуткае развіццё фотаэлектрычнай прамысловасці, імкліва развіваецца і прамысловасць новых матэрыялаў, якія яе падтрымліваюць. Кварцавыя кампаненты, такія яккварцавыя тыгліСярод іх кварцавыя лодкі і кварцавыя бутэлькі, якія адыгрываюць важную ролю ў працэсе вытворчасці фотаэлектрычных элементаў. Напрыклад, кварцавыя тыглі выкарыстоўваюцца для ўтрымання расплаўленага крэмнію пры вытворчасці крэмніевых стрыжняў і крэмніевых зліткаў; кварцавыя лодкі, трубкі, бутэлькі, ачышчальныя рэзервуары і г.д. адыгрываюць апорную функцыю ў дыфузіі, ачыстцы і іншых тэхналагічных звёнах пры вытворчасці сонечных батарэй і г.д., забяспечваючы чысціню і якасць крэмніевых матэрыялаў.
Асноўныя сферы прымянення кварцавых кампанентаў для вытворчасці фотаэлектрычных элементаў
У працэсе вытворчасці сонечных фотаэлектрычных элементаў крэмніевыя пласціны размяшчаюцца на лодачку для пласцін, а лодка — на апоры для лодачкі для дыфузіі, LPCVD і іншых тэрмічных працэсаў, прычым кансольная лапатка з карбіду крэмнію з'яўляецца ключавым кампанентам нагрузкі для перамяшчэння апоры лодкі, якая нясе крэмніевыя пласціны, у награвальную печ і з яе. Як паказана на малюнку ніжэй, кансольная лапатка з карбіду крэмнію можа забяспечыць канцэнтрычнасць крэмніевай пласціны і трубкі печы, тым самым робячы дыфузію і пасівацыю больш раўнамернымі. У той жа час яна не забруджвае навакольнае асяроддзе і не дэфармуецца пры высокіх тэмпературах, мае добрую ўстойлівасць да цеплавых удараў і вялікую грузападымальнасць, і шырока выкарыстоўваецца ў галіне фотаэлектрычных элементаў.
Схематычная дыяграма ключавых кампанентаў зарадкі акумулятара
У працэсе дыфузіі пры мяккай пасадцы традыцыйная кварцавая лодка івафельная лодкаАпора павінна змясціць крэмніевую пласціну разам з апорай кварцавай лодачцы ў кварцавую трубку дыфузійнай печы. У кожным працэсе дыфузіі апора кварцавай лодачцы, запоўненая крэмніевымі пласцінамі, размяшчаецца на лапатцы з карбіду крэмнію. Пасля таго, як лапатка з карбіду крэмнію трапляе ў кварцавую трубку, лапатка аўтаматычна апускаецца, каб апусціць апору кварцавай лодачцы і крэмніевую пласціну, а затым павольна вяртаецца ў зыходнае становішча. Пасля кожнага працэсу апору кварцавай лодачцы неабходна выдаліць з...лапатка з карбіду крэмніюТакая частая эксплуатацыя прывядзе да працяглага зносу апоры кварцавай лодкі. Калі апора кварцавай лодкі трэсне і зламаецца, уся апора кварцавай лодкі зваліцца з крэмніевага вясла, што прывядзе да пашкоджання кварцавых дэталяў, крэмніевых пласцін і крэмніевых вяселляў, якія знаходзяцца пад імі. Крэмніевае лапатка з карбіду крэмнію дарагая і не падлягае рамонту. У выпадку аварыі гэта прывядзе да велізарных матэрыяльных страт.
У працэсе LPCVD не толькі ўзнікаюць вышэйзгаданыя праблемы з цеплавым напружаннем, але і, паколькі працэс LPCVD патрабуе праходжання сілан-газа праз крэмніевую пласціну, працяглы працэс таксама прывядзе да ўтварэння крэмніевага пакрыцця на апоры пласціннай лодкі і самой пласціннай лодкі. З-за неадпаведнасці каэфіцыентаў цеплавога пашырэння пакрытага крэмнію і кварца апора лодкі і лодка будуць трэскацца, і тэрмін службы значна скароціцца. Тэрмін службы звычайных кварцавых лодак і апор лодак у працэсе LPCVD звычайна складае ўсяго 2-3 месяцы. Таму асабліва важна палепшыць матэрыял апоры лодкі, каб павялічыць трываласць і тэрмін службы апоры лодкі і пазбегнуць такіх аварый.
Карацей кажучы, па меры павелічэння часу і колькасці працэсаў вытворчасці сонечных батарэй, кварцавыя лодкі і іншыя кампаненты схільныя да схаваных расколін або нават паломак. Тэрмін службы кварцавых лодкаў і кварцавых трубак на сучасных асноўных вытворчых лініях у Кітаі складае каля 3-6 месяцаў, і іх неабходна рэгулярна спыняць для ачысткі, тэхнічнага абслугоўвання і замены кварцавых носьбітаў. Акрамя таго, высакаякасны кварцавы пясок, які выкарыстоўваецца ў якасці сыравіны для кварцавых кампанентаў, у цяперашні час знаходзіцца ў стане абмежаванага попыту і прапановы, а цана на яго доўгі час трымалася на высокім узроўні, што відавочна не спрыяе павышэнню эфектыўнасці вытворчасці і эканамічным выгодам.
Карбідкрэмніевая кераміка«з'явіцца»
Цяпер людзі прыдумалі матэрыял з лепшымі характарыстыкамі для замены некаторых кварцавых кампанентаў - карбідкрэмніевую кераміку.
Карбідкрэмніевая кераміка мае добрую механічную трываласць, тэрмічную стабільнасць, устойлівасць да высокіх тэмператур, устойлівасць да акіслення, устойлівасць да цеплавых удараў і хімічнай карозіі, і шырока выкарыстоўваецца ў такіх гарачых галінах, як металургія, машынабудаванне, новая энергетыка, будаўнічыя матэрыялы і хімікаты. Яе характарыстыкі таксама дастаткова для дыфузіі элементаў TOPcon у фотаэлектрычнай вытворчасці, LPCVD (хімічнае асаджэнне з паравой фазы пры нізкім ціску), PECVD (плазменнае хімічнае асаджэнне з паравой фазы) і іншых тэрмічных працэсах.
Апора для лодкі з карбіду крэмнію, вырабленая метадам LPCVD, і апора для лодкі з карбіду крэмнію, пашыранага борам
У параўнанні з традыцыйнымі кварцавымі матэрыяламі, апоры лодак, лодкі і трубчастыя вырабы з керамічных матэрыялаў з карбіду крэмнію маюць больш высокую трываласць, лепшую тэрмічную стабільнасць, не дэфармуюцца пры высокіх тэмпературах і маюць тэрмін службы больш чым у 5 разоў у параўнанні з кварцавымі матэрыяламі, што можа значна знізіць кошт выкарыстання і страты энергіі, выкліканыя абслугоўваннем і прастоямі. Перавага ў кошце відавочная, а крыніца сыравіны шырокая.
Сярод іх рэакцыйна-спечаны карбід крэмнію (RBSiC) мае нізкую тэмпературу спякання, нізкі сабекошт вытворчасці, высокую шчыльнасць матэрыялу і практычна адсутнасць аб'ёмнай ўсаджвання падчас рэакцыйнага спякання. Ён асабліва падыходзіць для падрыхтоўкі буйных і складаных канструкцыйных дэталяў. Такім чынам, ён найбольш падыходзіць для вытворчасці буйных і складаных вырабаў, такіх як апоры лодак, лодкі, кансольныя лапаткі, печныя трубы і г.д.
Лодачкі з карбіду крэмнію з пласцінтаксама маюць вялікія перспектывы развіцця ў будучыні. Незалежна ад працэсу LPCVD або працэсу пашырэння борам, тэрмін службы кварцавай лодкі адносна нізкі, а каэфіцыент цеплавога пашырэння кварцавага матэрыялу не адпавядае каэфіцыенту цеплавога пашырэння карбіду крэмнію. Такім чынам, пры высокай тэмпературы ў працэсе супастаўлення з трымальнікам лодкі з карбіду крэмнію лёгка ўзнікнуць адхіленні, што прывядзе да хістання лодкі або нават яе паломкі. Лодка з карбіду крэмнію выкарыстоўвае працэс ліцця і агульнай апрацоўкі па прынцыпе цэльнага ліцця. Патрабаванні да формы і становішча высокія, і яна лепш узаемадзейнічае з трымальнікам лодкі з карбіду крэмнію. Акрамя таго, карбід крэмнію мае высокую трываласць, і лодка значна менш схільная да паломак з-за сутыкнення з чалавекам, чым кварцавая лодка.
Лодка з карбіду крэмнію з пласцін
Трубка печы з'яўляецца асноўным кампанентам цеплаперадачы печы, які адыгрывае ролю ў герметызацыі і раўнамернай цеплаперадачы. У параўнанні з кварцавымі трубкамі печы, карбідкрэмніевыя трубкі печы маюць добрую цеплаправоднасць, раўнамерны нагрэў і добрую тэрмічную стабільнасць, а іх тэрмін службы больш чым у 5 разоў перавышае тэрмін службы кварцавых трубак.
Кароткі змест
У цэлым, як з пункту гледжання характарыстык прадукту, так і з пункту гледжання кошту выкарыстання, керамічныя матэрыялы з карбіду крэмнію маюць больш пераваг, чым кварцавыя матэрыялы, у некаторых аспектах сонечных батарэй. Ужыванне керамічных матэрыялаў з карбіду крэмнію ў фотаэлектрычнай прамысловасці значна дапамагло фотаэлектрычным кампаніям знізіць інвестыцыйныя выдаткі на дапаможныя матэрыялы і павысіць якасць і канкурэнтаздольнасць прадукцыі. У будучыні, з масавым ужываннем вялікіх труб для печаў з карбіду крэмнію, высокачыстых лодак і апор для лодак, а таксама з пастаянным зніжэннем выдаткаў, ужыванне керамічных матэрыялаў з карбіду крэмнію ў галіне фотаэлектрычных батарэй стане ключавым фактарам павышэння эфектыўнасці пераўтварэння светлавой энергіі і зніжэння прамысловых выдаткаў у галіне вытворчасці фотаэлектрычнай энергіі, а таксама акажа важны ўплыў на развіццё новай фотаэлектрычнай энергетыкі.
Час публікацыі: 05 лістапада 2024 г.