Nykymaailman jatkuvan kehityksen myötä uusiutumattomat energialähteet ehtyvät yhä enemmän, ja ihmisyhteiskunta on yhä tärkeämpi käyttämään uusiutuvaa energiaa, jota edustavat "tuuli, valo, vesi ja ydinvoima". Verrattuna muihin uusiutuviin energialähteisiin, ihmisillä on kypsin, turvallisin ja luotettavin teknologia aurinkoenergian hyödyntämiseen. Näistä aurinkosähkökennoteollisuus, jonka alustana on erittäin puhdasta piitä, on kehittynyt erittäin nopeasti. Vuoden 2023 loppuun mennessä maani kumulatiivinen aurinkosähkön asennettu kapasiteetti oli ylittänyt 250 gigawattia ja aurinkosähkön tuotanto on saavuttanut 266,3 miljardia kWh, mikä on noin 30 % enemmän kuin edellisenä vuonna, ja uusi lisätty sähköntuotantokapasiteetti on 78,42 miljoonaa kilowattia, mikä on 154 % enemmän kuin edellisenä vuonna. Kesäkuun lopussa aurinkosähkön kumulatiivinen asennettu kapasiteetti oli noin 470 miljoonaa kilowattia, mikä on ohittanut vesivoiman ja noussut maani toiseksi suurimmaksi energialähteeksi.
Aurinkosähköteollisuuden kehittyessä nopeasti myös sitä tukeva uusien materiaalien teollisuus kehittyy nopeasti. Kvartsikomponentit, kutenkvartsi-upokkaat, kvartsiveneet ja kvartsipullot ovat niiden joukossa, ja niillä on tärkeä rooli aurinkosähkön valmistusprosessissa. Esimerkiksi kvartsisuppiloita käytetään sulan piin säilyttämiseen piisauvojen ja piiharkkojen tuotannossa; kvartsiveneet, putket, pullot, puhdistussäiliöt jne. ovat laakeritehtävissä diffuusiossa, puhdistuksessa ja muissa prosessiyhteyksissä aurinkokennojen tuotannossa jne. varmistaen piimateriaalien puhtauden ja laadun.
Kvartsikomponenttien tärkeimmät käyttökohteet aurinkosähkövalmistuksessa
Aurinkosähkökennojen valmistusprosessissa piikiekot asetetaan kiekkoveneelle, ja vene asetetaan kiekkovenetuelle diffuusiota, LPCVD:tä ja muita lämpöprosesseja varten. Piikarbidista valmistettu ulokepalkki on keskeinen kuormituskomponentti piikiekkoja kuljettavan venetuen siirtämisessä lämmitysuuniin ja sieltä pois. Kuten alla olevassa kuvassa näkyy, piikarbidista valmistettu ulokepalkki varmistaa piikiekon ja uuniputken samankeskisyyden, mikä tekee diffuusiosta ja passivaatiosta tasaisemman. Samalla se on saastevapaa eikä muodonmuutosten estä korkeissa lämpötiloissa, sillä on hyvä lämmönshokin kestävyys ja suuri kuormituskapasiteetti, ja sitä on käytetty laajalti aurinkokennojen alalla.
Akun latauskomponenttien kytkentäkaavio
Pehmeän laskeutumisen diffuusioprosessissa perinteinen kvartsivene jakiekkovenePiikiekko on asetettava yhdessä kvartsivenetuen kanssa diffuusiouunin kvartsiputkeen. Jokaisessa diffuusioprosessissa piikiekoilla täytetty kvartsivenetuki asetetaan piikarbidilevylle. Kun piikarbidilevy on asetettu kvartsiputkeen, levy uppoaa automaattisesti laskeakseen kvartsivenetuen ja piikiekon alas ja palaa sitten hitaasti takaisin lähtöpisteeseen. Jokaisen prosessin jälkeen kvartsivenetuki on irrotettavapiikarbidimelaTällainen toistuva käyttö kuluttaa kvartsiveneen tukea pitkän ajan kuluessa. Kun kvartsiveneen tuki halkeaa ja rikkoutuu, koko kvartsiveneen tuki putoaa piikarbidimelasta ja vahingoittaa sitten alla olevia kvartsiosia, piikiekkoja ja piikarbidimeloja. Piikarbidimela on kallis eikä sitä voida korjata. Onnettomuus aiheuttaa valtavia omaisuusvahinkoja.
LPCVD-prosessissa ei esiinny ainoastaan edellä mainittuja lämpöjännitysongelmia, vaan koska LPCVD-prosessi vaatii silaanikaasun kulkeutumista piikiekon läpi, pitkäaikainen prosessi muodostaa myös piipinnoitteen kiekkoveneen tuelle ja kiekkoveneen pinnalle. Pinnoitetun piin ja kvartsin lämpölaajenemiskertoimien epäjohdonmukaisuuden vuoksi veneen tuki ja vene halkeilevat, ja niiden käyttöikä lyhenee merkittävästi. Tavallisten kvartsiveneiden ja venetukien käyttöikä LPCVD-prosessissa on yleensä vain 2–3 kuukautta. Siksi on erityisen tärkeää parantaa veneen tukimateriaalia veneen tuen lujuuden ja käyttöiän lisäämiseksi tällaisten onnettomuuksien välttämiseksi.
Lyhyesti sanottuna, kun aurinkokennojen tuotannon prosessiaika ja tuotantokertojen määrä kasvavat, kvartsiveneet ja muut komponentit ovat alttiita piilohalkeamille tai jopa rikkoutumisille. Kvartsiveneiden ja kvartsiputkien käyttöikä Kiinan nykyisillä valtavirran tuotantolinjoilla on noin 3–6 kuukautta, ja ne on pysäytettävä säännöllisesti puhdistusta, huoltoa ja kvartsikantajien vaihtoa varten. Lisäksi kvartsikomponenttien raaka-aineena käytettävän erittäin puhtaan kvartsihiekan tarjonta ja kysyntä ovat tällä hetkellä tiukassa, ja hinta on pysynyt korkealla tasolla jo pitkään, mikä ei selvästikään edistä tuotannon tehokkuuden ja taloudellisten hyötyjen parantamista.
Piikarbidikeraamit"ilmesty paikalle"
Nyt on kehitetty parempilaatuinen materiaali korvaamaan joitakin kvartsikomponentteja – piikarbidikeraami.
Piikarbidikeraameilla on hyvä mekaaninen lujuus, lämmönkestävyys, korkean lämpötilan kestävyys, hapettumisenkestävyys, lämmönshokin kestävyys ja kemiallinen korroosionkestävyys, ja niitä käytetään laajalti kuumilla aloilla, kuten metallurgiassa, koneissa, uusien energialähteiden sekä rakennusmateriaalien ja kemikaalien valmistuksessa. Sen suorituskyky riittää myös TOPcon-kennojen levittämiseen aurinkosähköteollisuudessa, LPCVD:ssä (matalapainekemiallinen höyrypinnoitus), PECVD:ssä (plasmakemiallinen höyrypinnoitus) ja muissa lämpöprosessiyhteyksissä.
LPCVD-piikarbidista valmistettu venetuki ja boorilla paisutettu piikarbidista valmistettu venetuki
Verrattuna perinteisiin kvartsimateriaaleihin, piikarbidikeraamisista materiaaleista valmistetuilla venetuilla, veneillä ja putkituotteilla on suurempi lujuus, parempi lämmönkestävyys, ne eivät muodonmuutu korkeissa lämpötiloissa ja niiden käyttöikä on yli viisi kertaa kvartsimateriaaleihin verrattuna, mikä voi merkittävästi vähentää käyttökustannuksia ja huolto- ja seisokkiaikojen aiheuttamaa energianhukkaa. Kustannusetu on ilmeinen ja raaka-aineiden lähde on laaja.
Näistä reaktiosintratulla piikarbidilla (RBSiC) on alhainen sintrauslämpötila, alhaiset tuotantokustannukset, korkea materiaalin tiivistyminen ja lähes olematon tilavuuden kutistuminen reaktiosintrauksen aikana. Se soveltuu erityisen hyvin suurten ja monimutkaisten rakenneosien valmistukseen. Siksi se soveltuu parhaiten suurten ja monimutkaisten tuotteiden, kuten venetukien, veneiden, ulokepalkkien, uuniputkien jne. valmistukseen.
Piikarbidi kiekkoveneetsillä on myös hyvät kehitysnäkymät tulevaisuudessa. Riippumatta LPCVD-prosessista tai boorin laajennusprosessista, kvartsiveneen käyttöikä on suhteellisen lyhyt, ja kvartsimateriaalin lämpölaajenemiskerroin on ristiriidassa piikarbidimateriaalin kanssa. Siksi piikarbidiveneen pidikkeen kanssa sovitettaessa korkeissa lämpötiloissa on helppo esiintyä poikkeamia, mikä johtaa veneen tärinään tai jopa rikkoutumiseen. Piikarbidiveneessä käytetään yhtenäisen muovauksen ja kokonaisprosessoinnin prosessia. Sen muoto- ja sijaintitoleranssivaatimukset ovat korkeat, ja se toimii paremmin yhdessä piikarbidiveneen pidikkeen kanssa. Lisäksi piikarbidilla on korkea lujuus, ja veneen rikkoutuminen ihmisen törmäyksen vuoksi on paljon epätodennäköisempää kuin kvartsiveneessä.
Piikarbidikiekkovene
Uunin putki on uunin tärkein lämmönsiirtokomponentti, jolla on rooli tiivistyksessä ja tasaisessa lämmönsiirrossa. Verrattuna kvartsi-uuniputkiin, piikarbidi-uuniputkella on hyvä lämmönjohtavuus, tasainen lämmitys ja hyvä lämmönkestävyys, ja sen käyttöikä on yli viisi kertaa kvartsiputkiin verrattuna.
Yhteenveto
Yleisesti ottaen piikarbidikeraamisilla materiaaleilla on enemmän etuja kuin kvartsimateriaaleilla aurinkokennoalalla tietyissä näkökohdissa, olipa kyse tuotteen suorituskyvystä tai käyttökustannuksista. Piikarbidikeraamisten materiaalien käyttö aurinkosähköteollisuudessa on auttanut merkittävästi aurinkosähköyrityksiä vähentämään apumateriaalien investointikustannuksia sekä parantamaan tuotteiden laatua ja kilpailukykyä. Tulevaisuudessa suurten piikarbidiuuniputkien, erittäin puhtaiden piikarbidiveneiden ja -tukien laajamittaisen käytön ja jatkuvan kustannusten alenemisen myötä piikarbidikeraamisten materiaalien käyttö aurinkosähkökennojen alalla tulee olemaan keskeinen tekijä valoenergian muuntamisen tehokkuuden parantamisessa ja teollisuuden kustannusten alentamisessa aurinkosähkön tuotannon alalla, ja sillä on tärkeä vaikutus uuden aurinkosähköenergian kehitykseen.
Julkaisun aika: 05.11.2024