Tänapäeva maailma pideva arenguga ammendub taastumatu energia üha enam ning inimühiskond vajab üha pakilisemalt taastuvenergiat, mida esindavad „tuule-, valguse-, vee- ja tuumaenergia”. Võrreldes teiste taastuvate energiaallikatega on inimestel päikeseenergia kasutamiseks kõige küpsem, ohutum ja usaldusväärsem tehnoloogia. Nende hulgas on äärmiselt kiiresti arenenud fotogalvaaniliste elementide tööstus, mille alusmaterjaliks on kõrge puhtusastmega räni. 2023. aasta lõpuks oli minu riigi kumulatiivne päikesepaneelide paigaldatud võimsus ületanud 250 gigavatti ja fotogalvaanilise energia tootmine on ulatunud 266,3 miljardi kWh-ni, mis on umbes 30% rohkem kui aasta varem, ning äsja lisatud elektritootmisvõimsus on 78,42 miljonit kilovatti, mis on 154% rohkem kui aasta varem. Juuni lõpu seisuga oli fotogalvaanilise energia tootmise kumulatiivne paigaldatud võimsus umbes 470 miljonit kilovatti, mis on edestanud hüdroenergiat ja saanud minu riigi suuruselt teiseks energiaallikaks.
Samal ajal kui fotogalvaanika tööstus areneb kiiresti, areneb kiiresti ka seda toetav uute materjalide tööstus. Kvartsist komponendid, näitekskvarts-tiiglid, kvartspaadid ja kvartspudelid on nende hulgas, mängides olulist rolli fotogalvaanilise tootmisprotsessis. Näiteks kvartsist tiiglid kasutatakse sula räni hoidmiseks räni varraste ja räni valuplokkide tootmisel; kvartspaadid, torud, pudelid, puhastuspaagid jne mängivad päikesepatareide tootmisel difusiooni-, puhastus- ja muudes protsessilülides kandevõimet, tagades ränimaterjalide puhtuse ja kvaliteedi.
Kvartskomponentide peamised rakendused fotogalvaanika tootmises
Päikesepaneelide tootmisprotsessis asetatakse ränivahvlid vahvlipaadile ja paat asetatakse vahvlipaadi toele difusiooni, LPCVD ja muude termiliste protsesside jaoks, samal ajal kui ränikarbiidist konsoollaba on peamine laadimiskomponent ränivahvlite kandva toe liigutamiseks kütteahju ja sealt välja. Nagu alloleval joonisel näidatud, tagab ränikarbiidist konsoollaba ränivahvli ja ahjutoru kontsentrilisuse, muutes seeläbi difusiooni ja passiivsuse ühtlasemaks. Samal ajal on see saastevaba ja kõrgetel temperatuuridel mittedeformeeruv, hea kuumakindluse ja suure kandevõimega ning seda on laialdaselt kasutatud fotogalvaaniliste elementide valdkonnas.
Aku laadimise peamiste komponentide skemaatiline diagramm
Pehme maandumise difusiooniprotsessis traditsiooniline kvartspaat javahvlipaatRänivahvli ja kvartsist paadi toe kvartsist torusse difusioonahjus asetamiseks on vaja panna ränivahvlitega täidetud kvartsist paadi tugi. Igas difusiooniprotsessis asetatakse ränikarbiidist labale ränikarbiidist laba. Pärast ränikarbiidi laba kvartsist torusse sisenemist vajub laba automaatselt alla, et asetada kvartsist paadi tugi ja ränivahvel alla, ning seejärel liigub aeglaselt tagasi alguspunkti. Pärast iga protsessi tuleb kvartsist paadi tugi seadmest eemaldada.ränikarbiidist labaSelline sagedane kasutamine põhjustab kvartsist paadi toe pika aja jooksul kulumist. Kui kvartsist paadi tugi praguneb ja puruneb, kukub kogu kvartsist paadi tugi ränikarbiidist aerult maha ning kahjustab seejärel allpool asuvaid kvartsist osi, räniplaate ja ränikarbiidist aerusid. Ränikarbiidist aer on kallis ja seda ei saa parandada. Õnnetuse korral tekib tohutu varaline kahju.
LPCVD protsessis ei esine mitte ainult eespool mainitud termilise pinge probleeme, vaid kuna LPCVD protsess nõuab silaangaasi läbimist ränivahvlilt, moodustab pikaajaline protsess ka räni katte vahvlipaadi toele ja vahvlipaadile. Kaetud räni ja kvartsi soojuspaisumistegurite ebajärjekindluse tõttu paadi tugi ja paat pragunevad ning eluiga lüheneb oluliselt. Tavaliste kvartspaatide ja paaditugede eluiga LPCVD protsessis on tavaliselt vaid 2–3 kuud. Seetõttu on eriti oluline parandada paadi tugimaterjali, et suurendada paadi toe tugevust ja kasutusiga, et vältida selliseid õnnetusi.
Lühidalt öeldes, kuna päikesepatareide tootmise ajal pikeneb protsessiaeg ja tootmiskordade arv, on kvartspaatidel ja muudel komponentidel kalduvus varjatud pragudele või isegi purunemistele. Kvartspaatide ja kvartstorude eluiga Hiina praegustes peavoolu tootmisliinides on umbes 3–6 kuud ning need tuleb kvartskandjate puhastamiseks, hooldamiseks ja vahetamiseks regulaarselt seisata. Lisaks on kvartskomponentide toorainena kasutatava kõrge puhtusastmega kvartsliiva pakkumine ja nõudlus praegu piiratud ning hind on pikka aega olnud kõrge, mis ilmselgelt ei soodusta tootmise efektiivsuse ja majandusliku kasu parandamist.
Ränikarbiidi keraamika"ilmuge kohale"
Nüüd on inimesed välja mõelnud paremate omadustega materjali, mis asendab mõningaid kvartskomponente – ränikarbiidkeraamikat.
Ränikarbiidi keraamikal on hea mehaaniline tugevus, termiline stabiilsus, kõrge temperatuuritaluvus, oksüdatsioonikindlus, termiline löögikindlus ja keemiline korrosioonikindlus ning seda kasutatakse laialdaselt kuumades valdkondades, nagu metallurgia, masinad, uued energiaallikad ning ehitusmaterjalid ja kemikaalid. Selle jõudlus on piisav ka TOPcon-elementide levitamiseks fotogalvaanilises tootmises, LPCVD-s (madalrõhu keemiline aurustamine), PECVD-s (plasma keemiline aurustamine) ja muudes termilistes protsessides.
LPCVD ränikarbiidist paaditugi ja booriga paisutatud ränikarbiidist paaditugi
Võrreldes traditsiooniliste kvartsmaterjalidega on ränikarbiidist keraamilistest materjalidest valmistatud paaditoed, paadid ja torutooted suurema tugevusega, parema termilise stabiilsusega, deformatsiooni puudumisega kõrgetel temperatuuridel ja enam kui 5 korda pikema elueaga kui kvartsmaterjalidel, mis võib oluliselt vähendada kasutuskulusid ja hooldusest ja seisakutest tingitud energiakadu. Kulueelise on ilmne ja tooraineallikas on lai.
Nende hulgas on reaktsioonpaagutatud ränikarbiidil (RBSiC) madal paagutamistemperatuur, madalad tootmiskulud, suur materjali tihendamine ja reaktsioonipaagutamise ajal peaaegu puudub mahu kokkutõmbumine. See sobib eriti hästi suurte ja keeruka kujuga konstruktsiooniosade valmistamiseks. Seetõttu sobib see kõige paremini suurte ja keerukate toodete, näiteks paaditugede, paatide, konsoollabade, ahjutorude jms tootmiseks.
Ränikarbiidist vahvlipaadidon ka tulevikus suured arenguväljavaated. Sõltumata LPCVD protsessist või boori paisumisprotsessist on kvartspaadi eluiga suhteliselt lühike ja kvartsmaterjali soojuspaisumistegur ei ole kooskõlas ränikarbiidimaterjali omaga. Seetõttu on kõrgel temperatuuril ränikarbiidist paadihoidjaga sobitamisel lihtne kõrvalekaldeid tekitada, mis võib paadi rappuda või isegi puruneda. Ränikarbiidist paat kasutab ühes tükis vormimise ja üldise töötlemise protsessi. Selle kuju ja asendi tolerantsi nõuded on kõrged ning see sobib paremini ränikarbiidist paadihoidjaga. Lisaks on ränikarbiidil suur tugevus ja paat puruneb inimese kokkupõrke tõttu palju vähem tõenäoliselt kui kvartspaat.
Ränikarbiidist vahvlipaat
Ahjutoru on ahju peamine soojusülekande komponent, millel on roll tihendamisel ja ühtlasel soojusülekandel. Võrreldes kvartsahjutorudega on ränikarbiidist ahjutorudel hea soojusjuhtivus, ühtlane kuumenemine ja hea termiline stabiilsus ning nende eluiga on üle 5 korra pikem kui kvartstorudel.
Kokkuvõte
Üldiselt, olgu siis toote toimivuse või kasutuskulude osas, on ränikarbiidist keraamilistel materjalidel päikesepatareide valdkonna teatud aspektides rohkem eeliseid kui kvartsmaterjalidel. Ränikarbiidist keraamiliste materjalide kasutamine fotogalvaanikatööstuses on oluliselt aidanud fotogalvaanikaettevõtetel vähendada abimaterjalide investeerimiskulusid ning parandada toote kvaliteeti ja konkurentsivõimet. Tulevikus, suurte ränikarbiidist ahjutorude, kõrge puhtusastmega ränikarbiidist paatide ja paaditugede laialdase kasutamise ja pideva kulude vähendamisega, saab ränikarbiidist keraamiliste materjalide kasutamine fotogalvaaniliste elementide valdkonnas võtmeteguriks valgusenergia muundamise efektiivsuse parandamisel ja fotogalvaanilise energia tootmise valdkonna tööstuskulude vähendamisel ning avaldab olulist mõju fotogalvaanilise uue energia arendamisele.
Postituse aeg: 05.11.2024