Co desenvolvemento continuo do mundo actual, as enerxías non renovables esgótanse cada vez máis e a sociedade humana ten unha necesidade cada vez maior de utilizar as enerxías renovables representadas polo "vento, a luz, a auga e a enerxía nuclear". En comparación con outras fontes de enerxía renovables, os seres humanos dispoñen da tecnoloxía máis madura, segura e fiable para o uso da enerxía solar. Entre elas, a industria das células fotovoltaicas con silicio de alta pureza como substrato desenvolveuse con extrema rapidez. A finais de 2023, a capacidade instalada acumulada de enerxía solar fotovoltaica do meu país superou os 250 gigavatios, e a xeración de enerxía fotovoltaica alcanzou os 266.300 millóns de kWh, un aumento de aproximadamente o 30 % interanual, e a capacidade de xeración de enerxía recentemente engadida é de 78,42 millóns de quilovatios, un aumento do 154 % interanual. A finais de xuño, a capacidade instalada acumulada de xeración de enerxía fotovoltaica era duns 470 millóns de quilovatios, o que superou a enerxía hidroeléctrica para converterse na segunda fonte de enerxía máis grande do meu país.
Mentres que a industria fotovoltaica se desenvolve rapidamente, a industria de novos materiais que a apoia tamén se desenvolve con rapidez. Compoñentes de cuarzo comocrisois de cuarzo, as barcazas de cuarzo e as botellas de cuarzo están entre elas, desempeñando un papel importante no proceso de fabricación fotovoltaica. Por exemplo, os crisois de cuarzo utilízanse para conter silicio fundido na produción de varillas e lingotes de silicio; as barcazas, tubos, botellas, tanques de limpeza de cuarzo, etc., desempeñan unha función relevante na difusión, limpeza e outras conexións do proceso na produción de células solares, etc., garantindo a pureza e a calidade dos materiais de silicio.
Principais aplicacións dos compoñentes de cuarzo para a fabricación de fotovoltaica
No proceso de fabricación de células solares fotovoltaicas, as obleas de silicio colócanse nunha barca de obleas, e a barca colócase nun soporte de barca de obleas para difusión, LPCVD e outros procesos térmicos, mentres que a pala en voladizo de carburo de silicio é o compoñente de carga clave para mover o soporte da barca que transporta as obleas de silicio dentro e fóra do forno de quecemento. Como se mostra na figura seguinte, a pala en voladizo de carburo de silicio pode garantir a concentricidade da oblea de silicio e o tubo do forno, facendo así que a difusión e a pasivación sexan máis uniformes. Ao mesmo tempo, non contamina e non se deforma a altas temperaturas, ten boa resistencia aos choques térmicos e gran capacidade de carga, e foi amplamente utilizada no campo das células fotovoltaicas.
Diagrama esquemático dos compoñentes clave da carga da batería
No proceso de difusión de aterraxe suave, o tradicional barco de cuarzo ebarco de obleasO soporte debe colocar a oblea de silicio xunto co soporte da barca de cuarzo no tubo de cuarzo do forno de difusión. En cada proceso de difusión, o soporte da barca de cuarzo cheo de obleas de silicio colócase na paleta de carburo de silicio. Despois de que a paleta de carburo de silicio entre no tubo de cuarzo, a paleta afúndese automaticamente para colocar o soporte da barca de cuarzo e a oblea de silicio, e logo volve lentamente á orixe. Despois de cada proceso, o soporte da barca de cuarzo debe retirarse dapala de carburo de silicioUn funcionamento tan frecuente provocará que o soporte da barca de cuarzo se desgaste durante un longo período de tempo. Unha vez que o soporte da barca de cuarzo se rache e se rompa, todo o soporte da barca de cuarzo caerá da pala de carburo de silicio e, a continuación, danará as pezas de cuarzo, as obleas de silicio e as palas de carburo de silicio que se atopan debaixo. A pala de carburo de silicio é cara e non se pode reparar. Un accidente pode causar enormes perdas materiais.
No proceso LPCVD, non só se producirán os problemas de tensión térmica mencionados anteriormente, senón que, dado que o proceso LPCVD require que o gas silano pase a través da oblea de silicio, o proceso a longo prazo tamén formará un revestimento de silicio no soporte da barca da oblea e na barca da oblea. Debido á inconsistencia dos coeficientes de expansión térmica do silicio e o cuarzo revestidos, o soporte da barca e a barca racharanse e a súa vida útil reducirase seriamente. A vida útil das barcas de cuarzo ordinarias e dos soportes de barcas no proceso LPCVD adoita ser de só 2 a 3 meses. Polo tanto, é especialmente importante mellorar o material de soporte da barca para aumentar a resistencia e a vida útil do soporte da barca para evitar tales accidentes.
En resumo, a medida que o tempo do proceso e o número de veces aumentan durante a produción de células solares, as barcazas de cuarzo e outros compoñentes son propensos a fendas ocultas ou incluso roturas. A vida útil das barcazas e tubos de cuarzo nas actuais liñas de produción convencionais en China é duns 3-6 meses, e deben pararse regularmente para a limpeza, o mantemento e a substitución dos soportes de cuarzo. Ademais, a area de cuarzo de alta pureza utilizada como materia prima para os compoñentes de cuarzo atópase actualmente nun estado de oferta e demanda axustadas, e o prezo leva moito tempo a un nivel alto, o que obviamente non conduce a mellorar a eficiencia da produción e os beneficios económicos.
Cerámica de carburo de silicio"presentarse"
Agora, a xente desenvolveu un material con mellor rendemento para substituír algúns compoñentes de cuarzo: a cerámica de carburo de silicio.
As cerámicas de carburo de silicio teñen boa resistencia mecánica, estabilidade térmica, alta resistencia á temperatura, resistencia á oxidación, resistencia aos choques térmicos e resistencia á corrosión química, e son amplamente utilizadas en campos quentes como a metalurxia, a maquinaria, as novas enerxías e os materiais de construción e produtos químicos. O seu rendemento tamén é suficiente para a difusión de células TOPcon na fabricación fotovoltaica, LPCVD (deposición química de vapor a baixa presión), PECVD (deposición química de vapor por plasma) e outras conexións de procesos térmicos.
Soporte para barcos de carburo de silicio LPCVD e soporte para barcos de carburo de silicio expandido con boro
En comparación cos materiais tradicionais de cuarzo, os soportes para embarcacións, as embarcacións e os produtos de tubos feitos de materiais cerámicos de carburo de silicio teñen maior resistencia, mellor estabilidade térmica, non se deforman a altas temperaturas e teñen unha vida útil de máis de 5 veces superior á dos materiais de cuarzo, o que pode reducir significativamente o custo de uso e a perda de enerxía causada polo mantemento e o tempo de inactividade. A vantaxe de custo é obvia e a fonte de materias primas é ampla.
Entre eles, o carburo de silicio sinterizado por reacción (RBSiC) ten unha baixa temperatura de sinterización, un baixo custo de produción, unha alta densificación do material e case ningunha contracción de volume durante a sinterización por reacción. É especialmente axeitado para a preparación de pezas estruturais de gran tamaño e formas complexas. Polo tanto, é máis axeitado para a produción de produtos de gran tamaño e complexos como soportes de embarcacións, embarcacións, remos en voladizo, tubos de forno, etc.
Barcos de obleas de carburo de siliciotamén teñen grandes perspectivas de desenvolvemento no futuro. Independentemente do proceso LPCVD ou do proceso de expansión do boro, a vida útil da barca de cuarzo é relativamente baixa e o coeficiente de expansión térmica do material de cuarzo é inconsistente co do material de carburo de silicio. Polo tanto, é doado ter desviacións no proceso de coincidencia co soporte da barca de carburo de silicio a altas temperaturas, o que leva á situación de axitar a barca ou incluso rompela. A barca de carburo de silicio adopta a ruta de proceso de moldeo dunha peza e procesamento xeral. Os seus requisitos de tolerancia de forma e posición son altos e coopera mellor co soporte da barca de carburo de silicio. Ademais, o carburo de silicio ten unha alta resistencia e é moito menos probable que a barca se rompa debido a unha colisión humana que a barca de cuarzo.
Barco de obleas de carburo de silicio
O tubo do forno é o principal compoñente de transferencia de calor do forno, que desempeña un papel no selado e na transferencia uniforme da calor. En comparación cos tubos de forno de cuarzo, os tubos de forno de carburo de silicio teñen boa condutividade térmica, quecemento uniforme e boa estabilidade térmica, e a súa vida útil é máis de 5 veces maior que a dos tubos de cuarzo.
Resumo
En xeral, xa sexa en termos de rendemento do produto ou custo de uso, os materiais cerámicos de carburo de silicio teñen máis vantaxes que os materiais de cuarzo en certos aspectos do campo das células solares. A aplicación de materiais cerámicos de carburo de silicio na industria fotovoltaica axudou moito ás empresas fotovoltaicas a reducir o custo de investimento de materiais auxiliares e a mellorar a calidade e a competitividade do produto. No futuro, coa aplicación a grande escala de tubos de forno de carburo de silicio de gran tamaño, barcos de carburo de silicio de alta pureza e soportes de barcos e a redución continua dos custos, a aplicación de materiais cerámicos de carburo de silicio no campo das células fotovoltaicas converterase nun factor clave para mellorar a eficiencia da conversión de enerxía luminosa e reducir os custos da industria no campo da xeración de enerxía fotovoltaica, e terá un impacto importante no desenvolvemento de novas enerxías fotovoltaicas.
Data de publicación: 05-11-2024