Med den kontinuerlige udvikling i verden i dag bliver ikke-vedvarende energi i stigende grad udtømt, og det menneskelige samfund trænger i stigende grad til at bruge vedvarende energi repræsenteret af "vind, lys, vand og atomkraft". Sammenlignet med andre vedvarende energikilder har mennesket den mest modne, sikre og pålidelige teknologi til at udnytte solenergi. Blandt dem har den solcelleindustri med højrent silicium som substrat udviklet sig ekstremt hurtigt. Ved udgangen af 2023 havde mit lands kumulative installerede solcellekapacitet oversteget 250 gigawatt, og den solcellebaserede kraftproduktion havde nået 266,3 milliarder kWh, en stigning på omkring 30 % i forhold til året før, og den nyligt tilføjede kraftproduktionskapacitet er 78,42 millioner kilowatt, en stigning på 154 % i forhold til året før. Ved udgangen af juni var den kumulative installerede kapacitet for solcellebaseret kraftproduktion omkring 470 millioner kilowatt, hvilket har overgået vandkraft og er blevet den næststørste kraftkilde i mit land.
Mens den solcelleindustri udvikler sig hurtigt, udvikler den nye materialeindustri, der understøtter den, sig også hurtigt. Kvartskomponenter som f.eks.kvartsdigler, kvartsbåde og kvartsflasker er blandt dem, der spiller en vigtig rolle i den fotovoltaiske fremstillingsproces. For eksempel bruges kvartsdigler til at holde smeltet silicium i produktionen af siliciumstænger og siliciumbarrer; kvartsbåde, rør, flasker, rengøringstanke osv. spiller en bærende funktion i diffusion, rengøring og andre procesled i produktionen af solceller osv., hvilket sikrer renheden og kvaliteten af siliciummaterialerne.
Vigtigste anvendelser af kvartskomponenter til solcelleproduktion
I fremstillingsprocessen for solcelleceller placeres siliciumwafere på en waferbåd, og båden placeres på en waferbådsstøtte til diffusion, LPCVD og andre termiske processer, mens siliciumcarbid-cantilever-padlen er den vigtigste belastningskomponent til at bevæge bådstøtten, der bærer siliciumwafere, ind i og ud af varmeovnen. Som vist på figuren nedenfor kan siliciumcarbid-cantilever-padlen sikre koncentriciteten af siliciumwaferen og ovnrøret, hvorved diffusion og passivering bliver mere ensartet. Samtidig er den forureningsfri og ikke-deformeret ved høje temperaturer, har god termisk stødmodstand og stor belastningskapacitet og har været meget anvendt inden for solcelleceller.
Skematisk diagram over de vigtigste batteriladekomponenter
I den bløde landingsdiffusionsproces, den traditionelle kvartsbåd ogwaferbådStøtten skal placere siliciumskiven sammen med kvartsbådsstøtten i kvartsrøret i diffusionsovnen. I hver diffusionsproces placeres kvartsbådsstøtten fyldt med siliciumskiver på siliciumkarbidpadlen. Når siliciumkarbidpadlen er kommet ind i kvartsrøret, synker padlen automatisk ned for at sætte kvartsbådsstøtten og siliciumskiven ned, og kører derefter langsomt tilbage til udgangspunktet. Efter hver proces skal kvartsbådsstøtten fjernes frasiliciumkarbid padleSådan hyppig brug vil slide kvartsbådsstøtten op over en længere periode. Når kvartsbådsstøtten revner og går i stykker, vil hele kvartsbådsstøtten falde af siliciumkarbid-padlen og derefter beskadige kvartsdelene, siliciumwaferne og siliciumkarbid-padlerne nedenunder. Siliciumkarbid-padlen er dyr og kan ikke repareres. Når der sker en ulykke, vil det forårsage store materielle tab.
I LPCVD-processen vil ikke blot de ovennævnte termiske stressproblemer opstå, men da LPCVD-processen kræver silangas for at passere gennem siliciumskiven, vil den langsigtede proces også danne en siliciumbelægning på waferbådsstøtten og waferbåden. På grund af uoverensstemmelsen mellem de termiske udvidelseskoefficienter for det belagte silicium og kvarts vil bådstøtten og båden revne, og levetiden vil blive betydeligt reduceret. Levetiden for almindelige kvartsbåde og bådstøtter i LPCVD-processen er normalt kun 2 til 3 måneder. Derfor er det særligt vigtigt at forbedre bådstøttematerialet for at øge bådstøttens styrke og levetid og undgå sådanne ulykker.
Kort sagt, efterhånden som procestiden og antallet af gange produktionen af solceller stiger, er kvartsbåde og andre komponenter tilbøjelige til skjulte revner eller endda brud. Levetiden for kvartsbåde og kvartsrør i de nuværende mainstream-produktionslinjer i Kina er omkring 3-6 måneder, og de skal lukkes ned regelmæssigt for rengøring, vedligeholdelse og udskiftning af kvartsbærere. Desuden er det højrente kvartssand, der anvendes som råmateriale til kvartskomponenter, i øjeblikket præget af stram udbud og efterspørgsel, og prisen har ligget på et højt niveau i lang tid, hvilket naturligvis ikke er befordrende for at forbedre produktionseffektiviteten og de økonomiske fordele.
Siliciumkarbidkeramik"mød op"
Nu er folk kommet op med et materiale med bedre ydeevne til at erstatte nogle kvartskomponenter - siliciumcarbidkeramik.
Siliciumcarbidkeramik har god mekanisk styrke, termisk stabilitet, høj temperaturbestandighed, oxidationsbestandighed, termisk stødbestandighed og kemisk korrosionsbestandighed og anvendes i vid udstrækning inden for varme områder som metallurgi, maskineri, ny energi samt byggematerialer og kemikalier. Dens ydeevne er også tilstrækkelig til diffusion af TOPcon-celler i solcelleproduktion, LPCVD (lavtrykskemisk dampaflejring), PECVD (plasmakemisk dampaflejring) og andre termiske procesforbindelser.
LPCVD siliciumcarbid bådstøtte og bor-ekspanderet siliciumcarbid bådstøtte
Sammenlignet med traditionelle kvartsmaterialer har bådstøtter, både og rørprodukter lavet af siliciumcarbidkeramiske materialer højere styrke, bedre termisk stabilitet, ingen deformation ved høje temperaturer og en levetid på mere end 5 gange så lang som kvartsmaterialer, hvilket kan reducere brugsomkostningerne og energitabet forårsaget af vedligeholdelse og nedetid betydeligt. Omkostningsfordelen er åbenlys, og råmaterialekilden er bred.
Blandt disse har reaktionssintret siliciumcarbid (RBSiC) lav sintringstemperatur, lave produktionsomkostninger, høj materialefortætning og næsten ingen volumenkrympning under reaktionssintring. Det er særligt velegnet til fremstilling af store og komplekse strukturelle dele. Derfor er det mest velegnet til produktion af store og komplekse produkter såsom bådunderstøtninger, både, cantilever-padler, ovnrør osv.
Siliciumcarbid waferbådehar også store udviklingsmuligheder i fremtiden. Uanset LPCVD-processen eller borekspansionsprocessen er kvartsbådens levetid relativt lav, og kvartsmaterialets termiske udvidelseskoefficient er uforenelig med siliciumcarbidmaterialets. Derfor er det let at have afvigelser i processen med at matche med siliciumcarbidbådholderen ved høj temperatur, hvilket fører til situationer med rystelser eller endda brud på båden. Siliciumcarbidbåden anvender procesruten med støbning i ét stykke og samlet forarbejdning. Dens krav til form- og positionstolerance er høje, og den samarbejder bedre med siliciumcarbidbådholderen. Derudover har siliciumcarbid høj styrke, og båden er meget mindre tilbøjelig til at gå i stykker på grund af menneskelige sammenstød end kvartsbåden.
Siliciumcarbid waferbåd
Ovnrøret er den vigtigste varmeoverføringskomponent i ovnen, som spiller en rolle i tætning og ensartet varmeoverførsel. Sammenlignet med kvartsovnrør har siliciumcarbidovnrør god varmeledningsevne, ensartet opvarmning og god termisk stabilitet, og deres levetid er mere end 5 gange så lang som kvartsrør.
Oversigt
Generelt set har siliciumcarbid keramiske materialer flere fordele end kvartsmaterialer i visse aspekter af solcelleområdet, uanset om det gælder produktets ydeevne eller brugsomkostninger. Anvendelsen af siliciumcarbid keramiske materialer i den fotovoltaiske industri har i høj grad hjulpet fotovoltaiske virksomheder med at reducere investeringsomkostningerne til hjælpematerialer og forbedre produktkvaliteten og konkurrenceevnen. I fremtiden, med den store anvendelse af store siliciumcarbid ovnrør, siliciumcarbid både og bådunderstøtninger med høj renhed og den kontinuerlige reduktion af omkostningerne, vil anvendelsen af siliciumcarbid keramiske materialer inden for fotovoltaiske celler blive en nøglefaktor i at forbedre effektiviteten af lysenergiomdannelse og reducere industriomkostningerne inden for fotovoltaisk kraftproduktion, og det vil have en betydelig indflydelse på udviklingen af ny fotovoltaisk energi.
Opslagstidspunkt: 05. november 2024