સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સ: ફોટોવોલ્ટેઇક ક્વાર્ટઝ ઘટકોનું ટર્મિનેટર

આજના વિશ્વના સતત વિકાસ સાથે, બિન-નવીનીકરણીય ઉર્જા વધુને વધુ ખતમ થઈ રહી છે, અને માનવ સમાજ "પવન, પ્રકાશ, પાણી અને પરમાણુ" દ્વારા રજૂ થતી નવીનીકરણીય ઉર્જાનો ઉપયોગ કરવા માટે વધુને વધુ તાકીદ કરી રહ્યો છે. અન્ય નવીનીકરણીય ઉર્જા સ્ત્રોતોની તુલનામાં, માનવો પાસે સૌર ઉર્જાનો ઉપયોગ કરવા માટે સૌથી પરિપક્વ, સલામત અને વિશ્વસનીય ટેકનોલોજી છે. તેમાંથી, સબસ્ટ્રેટ તરીકે ઉચ્ચ-શુદ્ધતા સિલિકોન સાથે ફોટોવોલ્ટેઇક સેલ ઉદ્યોગ અત્યંત ઝડપથી વિકસિત થયો છે. 2023 ના અંત સુધીમાં, મારા દેશની સંચિત સૌર ફોટોવોલ્ટેઇક સ્થાપિત ક્ષમતા 250 ગીગાવોટને વટાવી ગઈ છે, અને ફોટોવોલ્ટેઇક વીજ ઉત્પાદન 266.3 બિલિયન kWh સુધી પહોંચી ગયું છે, જે વાર્ષિક ધોરણે લગભગ 30% નો વધારો છે, અને નવી ઉમેરાયેલી વીજ ઉત્પાદન ક્ષમતા 78.42 મિલિયન કિલોવોટ છે, જે વાર્ષિક ધોરણે 154% નો વધારો છે. જૂનના અંત સુધીમાં, ફોટોવોલ્ટેઇક વીજ ઉત્પાદનની સંચિત સ્થાપિત ક્ષમતા લગભગ 470 મિલિયન કિલોવોટ હતી, જે હાઇડ્રોપાવરને પાછળ છોડીને મારા દેશમાં બીજા ક્રમનો સૌથી મોટો પાવર સ્ત્રોત બની ગયો છે.

જ્યારે ફોટોવોલ્ટેઇક ઉદ્યોગ ઝડપથી વિકાસ પામી રહ્યો છે, ત્યારે તેને ટેકો આપતો નવો મટિરિયલ ઉદ્યોગ પણ ઝડપથી વિકાસ પામી રહ્યો છે. ક્વાર્ટઝ ઘટકો જેમ કેક્વાર્ટઝ ક્રુસિબલ્સ, ક્વાર્ટઝ બોટ અને ક્વાર્ટઝ બોટલ્સ તેમાંથી છે, જે ફોટોવોલ્ટેઇક ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, સિલિકોન સળિયા અને સિલિકોન ઇંગોટ્સના ઉત્પાદનમાં પીગળેલા સિલિકોનને પકડી રાખવા માટે ક્વાર્ટઝ ક્રુસિબલ્સનો ઉપયોગ થાય છે; ક્વાર્ટઝ બોટ, ટ્યુબ, બોટલ, સફાઈ ટાંકી વગેરે સૌર કોષો વગેરેના ઉત્પાદનમાં પ્રસરણ, સફાઈ અને અન્ય પ્રક્રિયા લિંક્સમાં બેરિંગ કાર્ય ભજવે છે, જે સિલિકોન સામગ્રીની શુદ્ધતા અને ગુણવત્તા સુનિશ્ચિત કરે છે.

ફોટોવોલ્ટેઇક ઉત્પાદન માટે ક્વાર્ટઝ ઘટકોના મુખ્ય ઉપયોગો

સૌર ફોટોવોલ્ટેઇક કોષોની ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં, સિલિકોન વેફર્સ વેફર બોટ પર મૂકવામાં આવે છે, અને બોટને ડિફ્યુઝન, LPCVD અને અન્ય થર્મલ પ્રક્રિયાઓ માટે વેફર બોટ સપોર્ટ પર મૂકવામાં આવે છે, જ્યારે સિલિકોન કાર્બાઇડ કેન્ટીલીવર પેડલ એ સિલિકોન વેફર્સને હીટિંગ ફર્નેસમાં અને બહાર લઈ જતી બોટ સપોર્ટને ખસેડવા માટે મુખ્ય લોડિંગ ઘટક છે. નીચેની આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, સિલિકોન કાર્બાઇડ કેન્ટીલીવર પેડલ સિલિકોન વેફર અને ફર્નેસ ટ્યુબની સાંદ્રતા સુનિશ્ચિત કરી શકે છે, જેનાથી પ્રસરણ અને નિષ્ક્રિયતા વધુ સમાન બને છે. તે જ સમયે, તે પ્રદૂષણ-મુક્ત અને ઉચ્ચ તાપમાને બિન-વિકૃત છે, સારી થર્મલ શોક પ્રતિકાર અને મોટી લોડ ક્ષમતા ધરાવે છે, અને ફોટોવોલ્ટેઇક કોષોના ક્ષેત્રમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

કી બેટરી લોડિંગ ઘટકોનું યોજનાકીય આકૃતિ

સોફ્ટ લેન્ડિંગ ડિફ્યુઝન પ્રક્રિયામાં, પરંપરાગત ક્વાર્ટઝ બોટ અનેવેફર બોટસપોર્ટ માટે સિલિકોન વેફરને ક્વાર્ટઝ બોટ સપોર્ટ સાથે ડિફ્યુઝન ફર્નેસમાં ક્વાર્ટઝ ટ્યુબમાં મૂકવાની જરૂર છે. દરેક ડિફ્યુઝન પ્રક્રિયામાં, સિલિકોન વેફર્સથી ભરેલો ક્વાર્ટઝ બોટ સપોર્ટ સિલિકોન કાર્બાઇડ પેડલ પર મૂકવામાં આવે છે. સિલિકોન કાર્બાઇડ પેડલ ક્વાર્ટઝ ટ્યુબમાં પ્રવેશ્યા પછી, પેડલ આપમેળે ડૂબી જાય છે જેથી ક્વાર્ટઝ બોટ સપોર્ટ અને સિલિકોન વેફર નીચે મૂકી શકાય, અને પછી ધીમે ધીમે મૂળ તરફ પાછું દોડે છે. દરેક પ્રક્રિયા પછી, ક્વાર્ટઝ બોટ સપોર્ટને દૂર કરવાની જરૂર છે.સિલિકોન કાર્બાઇડ પેડલ. વારંવાર આવા ઓપરેશનથી ક્વાર્ટઝ બોટ સપોર્ટ લાંબા સમય સુધી ઘસાઈ જશે. એકવાર ક્વાર્ટઝ બોટ સપોર્ટ ફાટી જશે અને તૂટી જશે, તો સમગ્ર ક્વાર્ટઝ બોટ સપોર્ટ સિલિકોન કાર્બાઇડ પેડલ પરથી પડી જશે, અને પછી ક્વાર્ટઝ ભાગો, સિલિકોન વેફર્સ અને નીચેના સિલિકોન કાર્બાઇડ પેડલને નુકસાન પહોંચાડશે. સિલિકોન કાર્બાઇડ પેડલ ખર્ચાળ છે અને તેનું સમારકામ કરી શકાતું નથી. એકવાર અકસ્માત થાય છે, તો તે મોટા પ્રમાણમાં મિલકતને નુકસાન પહોંચાડે છે.

LPCVD પ્રક્રિયામાં, ઉપરોક્ત થર્મલ સ્ટ્રેસ સમસ્યાઓ જ નહીં, પણ LPCVD પ્રક્રિયામાં સિલિકોન વેફરમાંથી પસાર થવા માટે સિલેન ગેસની જરૂર હોવાથી, લાંબા ગાળાની પ્રક્રિયા વેફર બોટ સપોર્ટ અને વેફર બોટ પર સિલિકોન કોટિંગ પણ બનાવશે. કોટેડ સિલિકોન અને ક્વાર્ટઝના થર્મલ વિસ્તરણ ગુણાંકની અસંગતતાને કારણે, બોટ સપોર્ટ અને બોટમાં તિરાડ પડશે, અને આયુષ્ય ગંભીર રીતે ઘટશે. LPCVD પ્રક્રિયામાં સામાન્ય ક્વાર્ટઝ બોટ અને બોટ સપોર્ટનું આયુષ્ય સામાન્ય રીતે માત્ર 2 થી 3 મહિનાનું હોય છે. તેથી, આવા અકસ્માતો ટાળવા માટે બોટ સપોર્ટની મજબૂતાઈ અને સેવા જીવન વધારવા માટે બોટ સપોર્ટ સામગ્રીમાં સુધારો કરવો ખાસ કરીને મહત્વપૂર્ણ છે.

ટૂંકમાં, સૌર કોષોના ઉત્પાદન દરમિયાન પ્રક્રિયા સમય અને સંખ્યામાં વધારો થતાં, ક્વાર્ટઝ બોટ અને અન્ય ઘટકો છુપાયેલા તિરાડો અથવા તો તૂટવાની સંભાવના ધરાવે છે. ચીનમાં વર્તમાન મુખ્ય પ્રવાહની ઉત્પાદન લાઇનમાં ક્વાર્ટઝ બોટ અને ક્વાર્ટઝ ટ્યુબનું જીવન લગભગ 3-6 મહિના છે, અને ક્વાર્ટઝ કેરિયર્સની સફાઈ, જાળવણી અને રિપ્લેસમેન્ટ માટે તેમને નિયમિતપણે બંધ કરવાની જરૂર છે. વધુમાં, ક્વાર્ટઝ ઘટકો માટે કાચા માલ તરીકે ઉપયોગમાં લેવાતી ઉચ્ચ-શુદ્ધતા ક્વાર્ટઝ રેતી હાલમાં માંગ અને પુરવઠાની તંગ સ્થિતિમાં છે, અને કિંમત લાંબા સમયથી ઉચ્ચ સ્તરે ચાલી રહી છે, જે સ્પષ્ટપણે ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતા અને આર્થિક લાભો સુધારવા માટે અનુકૂળ નથી.

સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સ"આવો"

હવે, લોકો ક્વાર્ટઝ ઘટકો - સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સ - ને બદલવા માટે વધુ સારી કામગીરી ધરાવતી સામગ્રી લઈને આવ્યા છે.

સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સમાં સારી યાંત્રિક શક્તિ, થર્મલ સ્થિરતા, ઉચ્ચ તાપમાન પ્રતિકાર, ઓક્સિડેશન પ્રતિકાર, થર્મલ શોક પ્રતિકાર અને રાસાયણિક કાટ પ્રતિકાર હોય છે, અને ધાતુશાસ્ત્ર, મશીનરી, નવી ઉર્જા અને મકાન સામગ્રી અને રસાયણો જેવા ગરમ ક્ષેત્રોમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. ફોટોવોલ્ટેઇક ઉત્પાદન, LPCVD (લો પ્રેશર કેમિકલ વેપર ડિપોઝિશન), PECVD (પ્લાઝ્મા કેમિકલ વેપર ડિપોઝિશન) અને અન્ય થર્મલ પ્રક્રિયા લિંક્સમાં TOPcon કોષોના પ્રસાર માટે પણ તેનું પ્રદર્શન પૂરતું છે.

LPCVD સિલિકોન કાર્બાઇડ બોટ સપોર્ટ અને બોરોન-વિસ્તૃત સિલિકોન કાર્બાઇડ બોટ સપોર્ટ

પરંપરાગત ક્વાર્ટઝ સામગ્રીની તુલનામાં, સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક સામગ્રીથી બનેલા બોટ સપોર્ટ, બોટ અને ટ્યુબ ઉત્પાદનોમાં વધુ મજબૂતાઈ, સારી થર્મલ સ્થિરતા, ઊંચા તાપમાને કોઈ વિકૃતિ નહીં અને ક્વાર્ટઝ સામગ્રી કરતા 5 ગણાથી વધુ આયુષ્ય હોય છે, જે ઉપયોગની કિંમત અને જાળવણી અને ડાઉનટાઇમને કારણે થતી ઊર્જાના નુકસાનને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડી શકે છે. ખર્ચનો ફાયદો સ્પષ્ટ છે, અને કાચા માલનો સ્ત્રોત વિશાળ છે.

તેમાંથી, રિએક્શન સિન્ટર્ડ સિલિકોન કાર્બાઇડ (RBSiC) માં સિન્ટરિંગનું તાપમાન ઓછું, ઉત્પાદન ખર્ચ ઓછો, સામગ્રીનું ઘનતા વધારે અને રિએક્શન સિન્ટરિંગ દરમિયાન લગભગ કોઈ વોલ્યુમ સંકોચન થતું નથી. તે ખાસ કરીને મોટા કદના અને જટિલ આકારના માળખાકીય ભાગોની તૈયારી માટે યોગ્ય છે. તેથી, તે બોટ સપોર્ટ, બોટ, કેન્ટીલીવર પેડલ્સ, ફર્નેસ ટ્યુબ વગેરે જેવા મોટા કદના અને જટિલ ઉત્પાદનોના ઉત્પાદન માટે સૌથી યોગ્ય છે.

સિલિકોન કાર્બાઇડ વેફર બોટ્સભવિષ્યમાં વિકાસની પણ મોટી સંભાવનાઓ છે. LPCVD પ્રક્રિયા અથવા બોરોન વિસ્તરણ પ્રક્રિયાને ધ્યાનમાં લીધા વિના, ક્વાર્ટઝ બોટનું જીવનકાળ પ્રમાણમાં ઓછું છે, અને ક્વાર્ટઝ સામગ્રીનો થર્મલ વિસ્તરણ ગુણાંક સિલિકોન કાર્બાઇડ સામગ્રી સાથે અસંગત છે. તેથી, ઉચ્ચ તાપમાને સિલિકોન કાર્બાઇડ બોટ ધારક સાથે મેચ કરવાની પ્રક્રિયામાં વિચલનો થવાનું સરળ છે, જે બોટને ધ્રુજારી અથવા તો બોટ તૂટી જવાની પરિસ્થિતિ તરફ દોરી જાય છે. સિલિકોન કાર્બાઇડ બોટ એક-પીસ મોલ્ડિંગ અને એકંદર પ્રક્રિયાના પ્રક્રિયા માર્ગને અપનાવે છે. તેની આકાર અને સ્થિતિ સહનશીલતા આવશ્યકતાઓ ઊંચી છે, અને તે સિલિકોન કાર્બાઇડ બોટ ધારક સાથે વધુ સારી રીતે સહકાર આપે છે. વધુમાં, સિલિકોન કાર્બાઇડમાં ઉચ્ચ શક્તિ હોય છે, અને ક્વાર્ટઝ બોટ કરતાં માનવ અથડામણને કારણે બોટ તૂટવાની શક્યતા ઘણી ઓછી હોય છે.

સિલિકોન કાર્બાઇડ વેફર બોટ

ફર્નેસ ટ્યુબ એ ફર્નેસનો મુખ્ય હીટ ટ્રાન્સફર ઘટક છે, જે સીલિંગ અને સમાન હીટ ટ્રાન્સફરમાં ભૂમિકા ભજવે છે. ક્વાર્ટઝ ફર્નેસ ટ્યુબની તુલનામાં, સિલિકોન કાર્બાઇડ ફર્નેસ ટ્યુબમાં સારી થર્મલ વાહકતા, સમાન ગરમી અને સારી થર્મલ સ્થિરતા હોય છે, અને તેમનું જીવન ક્વાર્ટઝ ટ્યુબ કરતા 5 ગણા કરતાં વધુ છે.

સારાંશ

સામાન્ય રીતે, ઉત્પાદન કામગીરીની દ્રષ્ટિએ હોય કે ઉપયોગની કિંમતની દ્રષ્ટિએ, સૌર કોષ ક્ષેત્રના અમુક પાસાઓમાં સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક સામગ્રી ક્વાર્ટઝ સામગ્રી કરતાં વધુ ફાયદા ધરાવે છે. ફોટોવોલ્ટેઇક ઉદ્યોગમાં સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક સામગ્રીના ઉપયોગથી ફોટોવોલ્ટેઇક કંપનીઓને સહાયક સામગ્રીના રોકાણ ખર્ચ ઘટાડવામાં અને ઉત્પાદન ગુણવત્તા અને સ્પર્ધાત્મકતામાં સુધારો કરવામાં ઘણી મદદ મળી છે. ભવિષ્યમાં, મોટા કદના સિલિકોન કાર્બાઇડ ફર્નેસ ટ્યુબ, ઉચ્ચ-શુદ્ધતા સિલિકોન કાર્બાઇડ બોટ અને બોટ સપોર્ટના મોટા પાયે ઉપયોગ અને ખર્ચમાં સતત ઘટાડો સાથે, ફોટોવોલ્ટેઇક કોષોના ક્ષેત્રમાં સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક સામગ્રીનો ઉપયોગ પ્રકાશ ઉર્જા રૂપાંતરની કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવા અને ફોટોવોલ્ટેઇક પાવર ઉત્પાદનના ક્ષેત્રમાં ઉદ્યોગ ખર્ચ ઘટાડવામાં મુખ્ય પરિબળ બનશે, અને ફોટોવોલ્ટેઇક નવી ઊર્જાના વિકાસ પર મહત્વપૂર્ણ અસર કરશે.