S neustálým rozvojem dnešního světa se neobnovitelné zdroje energie stále více vyčerpávají a lidská společnost má stále naléhavější potřebu využívat obnovitelné zdroje energie, jako je „větr, světlo, voda a jaderná energie“. Ve srovnání s jinými obnovitelnými zdroji energie má lidstvo k dispozici nejvyspělejší, nejbezpečnější a nejspolehlivější technologie pro využití solární energie. Mezi nimi se extrémně rychle rozvíjí průmysl fotovoltaických článků s vysoce čistým křemíkem jako substrátem. Do konce roku 2023 překročila kumulativní instalovaná kapacita solárních fotovoltaických článků v mé zemi 250 gigawattů a výroba fotovoltaické energie dosáhla 266,3 miliard kWh, což představuje meziroční nárůst o přibližně 30 %, a nově přidaná kapacita výroby energie činí 78,42 milionu kilowattů, což představuje meziroční nárůst o 154 %. Ke konci června činila kumulativní instalovaná kapacita fotovoltaické výroby energie přibližně 470 milionů kilowattů, což překonalo vodní energii a stalo se druhým největším zdrojem energie v mé zemi.
Zatímco se fotovoltaický průmysl rychle rozvíjí, rychle se rozvíjí i průmysl nových materiálů, které ho podporují. Křemenné komponenty, jako napříkladkřemenné kelímkyPatří mezi ně křemenné lodičky a křemenné lahve, které hrají důležitou roli ve fotovoltaickém výrobním procesu. Například křemenné kelímky se používají k uchovávání roztaveného křemíku při výrobě křemíkových tyčí a křemíkových ingotů; křemenné lodičky, trubice, lahve, čisticí nádrže atd. hrají nosnou funkci v difuzních, čisticích a dalších procesních úsecích při výrobě solárních článků atd., čímž zajišťují čistotu a kvalitu křemíkových materiálů.
Hlavní aplikace křemenných komponentů pro výrobu fotovoltaiky
Při výrobním procesu solárních fotovoltaických článků se křemíkové destičky umisťují na lodičku pro destičky a ta se umisťuje na podpěru lodičky pro difuzi, LPCVD a další tepelné procesy. Konzolová lopatka z karbidu křemíku je klíčovou součástí pro pohyb podpěry lodičky nesoucí křemíkové destičky do a z topné pece. Jak je znázorněno na obrázku níže, konzolová lopatka z karbidu křemíku zajišťuje soustřednost křemíkové destičky a trubky pece, čímž se difuze a pasivace rovnoměrněji rozproudí. Zároveň je neznečišťující a nedeformuje se při vysokých teplotách, má dobrou odolnost proti tepelným šokům a velkou nosnost a je široce používána v oblasti fotovoltaických článků.
Schéma zapojení klíčových komponentů pro nabíjení baterie
V procesu difúze s měkkým přistáním tradiční křemenná loď aoplatková loďkaPodpěra musí umístit křemíkovou destičku spolu s podpěrou křemenné lodičky do křemenné trubice v difuzní peci. V každém difuzním procesu se podpěra křemenné lodičky naplněná křemíkovými destičkami umístí na lopatku z karbidu křemíku. Poté, co lopatka z karbidu křemíku vstoupí do křemenné trubice, lopatka se automaticky ponoří, aby uvolnila podpěru křemenné lodičky a křemíkovou destičku, a poté se pomalu vrací do výchozí polohy. Po každém procesu je třeba podpěru křemenné lodičky z pece vyjmout.pádlo z karbidu křemíkuTakový častý provoz způsobí dlouhodobé opotřebení křemenného nosiče lodi. Jakmile křemenný nosič lodi praskne a rozbije se, celý nosič lodi spadne z křemíkové karbidové lopatky a následně poškodí křemenné části, křemíkové destičky a křemíkové karbidové lopatky pod nimi. Křemíková karbidová lopatka je drahá a nelze ji opravit. V případě nehody dojde k obrovským škodám na majetku.
V procesu LPCVD se nejen vyskytnou výše uvedené problémy s tepelným namáháním, ale protože proces LPCVD vyžaduje průchod silanového plynu křemíkovou destičkou, dlouhodobý proces také vytvoří křemíkový povlak na nosiči destičkové lodičky a na samotné destičkové lodičce. Kvůli nesrovnalosti koeficientů tepelné roztažnosti potaženého křemíku a křemene dojde k praskání nosiče lodičky a lodičky a jejich životnost se výrazně zkrátí. Životnost běžných křemenných lodiček a nosičů lodiček v procesu LPCVD je obvykle pouze 2 až 3 měsíce. Proto je obzvláště důležité vylepšit materiál nosiče lodiček, aby se zvýšila pevnost a životnost nosiče lodiček a zabránilo se takovým nehodám.
Stručně řečeno, s rostoucí dobou a počtem procesů během výroby solárních článků jsou křemenné lodičky a další komponenty náchylné ke skrytým prasklinám nebo dokonce zlomům. Životnost křemenných lodiček a křemenných trubic v současných běžných výrobních linkách v Číně je přibližně 3–6 měsíců a je nutné je pravidelně odstavovat kvůli čištění, údržbě a výměně křemenných nosičů. Navíc vysoce čistý křemenný písek používaný jako surovina pro křemenné komponenty je v současné době ve stavu nízké nabídky a poptávky a cena se dlouhodobě drží na vysoké úrovni, což zjevně nepřispívá ke zlepšení efektivity výroby a ekonomickým výhodám.
Keramika z karbidu křemíku„ukázat se“
Nyní lidé přišli s materiálem s lepším výkonem, který nahrazuje některé křemenné komponenty – keramiku z karbidu křemíku.
Keramika z karbidu křemíku má dobrou mechanickou pevnost, tepelnou stabilitu, odolnost vůči vysokým teplotám, oxidaci, tepelným šokům a chemické korozi a je široce používána v náročných oblastech, jako je metalurgie, strojírenství, nová energie a stavební materiály a chemikálie. Její výkon je také dostatečný pro difuzi článků TOPcon ve fotovoltaické výrobě, LPCVD (nízkotlaké chemické nanášení z plynné fáze), PECVD (plazmové chemické nanášení z plynné fáze) a dalších tepelných procesech.
Podpora lodiček z karbidu křemíku LPCVD a podpora lodiček z karbidu křemíku s expandovaným bórem
Ve srovnání s tradičními křemennými materiály mají podpěry lodí, čluny a trubkové výrobky vyrobené z karbidu křemíku, keramických materiálů, které jsou vyrobeny z karbidu křemíku, vyšší pevnost, lepší tepelnou stabilitu, nedeformují se při vysokých teplotách a mají více než 5krát delší životnost než křemenné materiály, což může výrazně snížit náklady na používání a ztráty energie způsobené údržbou a prostoji. Cenová výhoda je zřejmá a zdroje surovin jsou široké.
Mezi nimi má reakční slinutý karbid křemíku (RBSiC) nízkou teplotu slinování, nízké výrobní náklady, vysoké zhuštění materiálu a téměř žádné objemové smrštění během reakčního slinování. Je obzvláště vhodný pro přípravu velkých a složitých konstrukčních dílů. Proto je nejvhodnější pro výrobu velkých a složitých produktů, jako jsou podpěry lodí, lodě, konzolové lopatky, pecní trubky atd.
Lodě z karbidu křemíkumají také velké vyhlídky na rozvoj v budoucnu. Bez ohledu na proces LPCVD nebo proces expanze boru je životnost křemenné lodičky relativně nízká a koeficient tepelné roztažnosti křemenného materiálu je nesrovnatelný s koeficientem tepelné roztažnosti karbidu křemíku. Proto je snadné dojít k odchylkám v procesu shody s držákem lodičky z karbidu křemíku při vysokých teplotách, což vede k otřesům lodičky nebo dokonce k jejímu zlomení. Lodička z karbidu křemíku využívá proces formování a celkového zpracování z jednoho kusu. Požadavky na toleranci tvaru a polohy jsou vysoké a lépe spolupracuje s držákem lodičky z karbidu křemíku. Kromě toho má karbid křemíku vysokou pevnost a lodička se v důsledku nárazu do člověka mnohem méně zlomí než křemenná lodička.
Loď s destičkami z karbidu křemíku
Trubka pece je hlavní součástí přenosu tepla v peci, která hraje roli v utěsnění a rovnoměrném přenosu tepla. Ve srovnání s křemennými trubkami pece mají trubky z karbidu křemíku dobrou tepelnou vodivost, rovnoměrné vytápění a dobrou tepelnou stabilitu a jejich životnost je více než 5krát delší než u křemenných trubek.
Shrnutí
Obecně platí, že ať už z hlediska výkonu produktu nebo nákladů na použití, mají keramické materiály z karbidu křemíku v některých aspektech oblasti solárních článků více výhod než křemenné materiály. Použití keramických materiálů z karbidu křemíku ve fotovoltaickém průmyslu výrazně pomohlo fotovoltaickým společnostem snížit investiční náklady na pomocné materiály a zlepšit kvalitu a konkurenceschopnost produktů. V budoucnu, s rozsáhlým používáním velkokapacitních trubek z karbidu křemíku pro pece, vysoce čistých lodí a podpěr lodí z karbidu křemíku a s neustálým snižováním nákladů, se použití keramických materiálů z karbidu křemíku v oblasti fotovoltaických článků stane klíčovým faktorem pro zlepšení účinnosti přeměny světelné energie a snížení nákladů průmyslu v oblasti výroby fotovoltaické energie a bude mít významný dopad na rozvoj nové fotovoltaické energie.
Čas zveřejnění: 5. listopadu 2024