सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक: फोटोवोल्टिक क्वार्ट्ज घटकों का टर्मिनेटर

आज की दुनिया के निरंतर विकास के साथ, गैर-नवीकरणीय ऊर्जा तेजी से समाप्त होती जा रही है, और मानव समाज "पवन, प्रकाश, पानी और परमाणु" द्वारा दर्शाई गई अक्षय ऊर्जा का उपयोग करने के लिए तेजी से जरूरी है। अन्य नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों की तुलना में, मानव के पास सौर ऊर्जा का उपयोग करने के लिए सबसे परिपक्व, सुरक्षित और विश्वसनीय तकनीक है। उनमें से, सब्सट्रेट के रूप में उच्च शुद्धता वाले सिलिकॉन के साथ फोटोवोल्टिक सेल उद्योग बहुत तेजी से विकसित हुआ है। 2023 के अंत तक, मेरे देश की संचयी सौर फोटोवोल्टिक स्थापित क्षमता 250 गीगावाट से अधिक हो गई है, और फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन 266.3 बिलियन kWh तक पहुँच गया है, जो साल-दर-साल लगभग 30% की वृद्धि है, और नई जोड़ी गई बिजली उत्पादन क्षमता 78.42 मिलियन किलोवाट है, जो साल-दर-साल 154% की वृद्धि है। जून के अंत तक, फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन की संचयी स्थापित क्षमता लगभग 470 मिलियन किलोवाट थी, जो मेरे देश में दूसरा सबसे बड़ा बिजली स्रोत बनने के लिए जलविद्युत को पार कर गई है।

फोटोवोल्टिक उद्योग तेजी से विकसित हो रहा है, वहीं इसे समर्थन देने वाला नया पदार्थ उद्योग भी तेजी से विकसित हो रहा है। क्वार्ट्ज घटक जैसेक्वार्ट्ज़ क्रूसिबल्सक्वार्ट्ज बोट और क्वार्ट्ज बोतलें उनमें से हैं, जो फोटोवोल्टिक विनिर्माण प्रक्रिया में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। उदाहरण के लिए, क्वार्ट्ज क्रूसिबल का उपयोग सिलिकॉन रॉड और सिलिकॉन सिल्लियों के उत्पादन में पिघले हुए सिलिकॉन को रखने के लिए किया जाता है; क्वार्ट्ज बोट, ट्यूब, बोतलें, सफाई टैंक आदि सौर कोशिकाओं आदि के उत्पादन में प्रसार, सफाई और अन्य प्रक्रिया लिंक में एक असर कार्य करते हैं, जिससे सिलिकॉन सामग्री की शुद्धता और गुणवत्ता सुनिश्चित होती है।

फोटोवोल्टिक विनिर्माण के लिए क्वार्ट्ज घटकों के मुख्य अनुप्रयोग

सौर फोटोवोल्टिक कोशिकाओं की निर्माण प्रक्रिया में, सिलिकॉन वेफर्स को वेफर बोट पर रखा जाता है, और बोट को प्रसार, LPCVD और अन्य थर्मल प्रक्रियाओं के लिए वेफर बोट सपोर्ट पर रखा जाता है, जबकि सिलिकॉन कार्बाइड कैंटिलीवर पैडल सिलिकॉन वेफर्स को ले जाने वाले बोट सपोर्ट को हीटिंग फर्नेस में और बाहर ले जाने के लिए मुख्य लोडिंग घटक है। जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है, सिलिकॉन कार्बाइड कैंटिलीवर पैडल सिलिकॉन वेफर और फर्नेस ट्यूब की सांद्रता सुनिश्चित कर सकता है, जिससे प्रसार और निष्क्रियता अधिक समान हो जाती है। साथ ही, यह प्रदूषण मुक्त है और उच्च तापमान पर विकृत नहीं होता है, इसमें अच्छा थर्मल शॉक प्रतिरोध और बड़ी भार क्षमता है, और इसका व्यापक रूप से फोटोवोल्टिक कोशिकाओं के क्षेत्र में उपयोग किया गया है।

प्रमुख बैटरी लोडिंग घटकों का योजनाबद्ध आरेख

नरम लैंडिंग प्रसार प्रक्रिया में, पारंपरिक क्वार्ट्ज नाव औरवेफर नावसिलिकॉन वेफर को क्वार्ट्ज बोट सपोर्ट के साथ डिफ्यूजन फर्नेस में क्वार्ट्ज ट्यूब में डालने की जरूरत होती है। प्रत्येक डिफ्यूजन प्रक्रिया में, सिलिकॉन वेफर्स से भरा क्वार्ट्ज बोट सपोर्ट सिलिकॉन कार्बाइड पैडल पर रखा जाता है। सिलिकॉन कार्बाइड पैडल के क्वार्ट्ज ट्यूब में प्रवेश करने के बाद, पैडल स्वचालित रूप से क्वार्ट्ज बोट सपोर्ट और सिलिकॉन वेफर को नीचे रखने के लिए डूब जाता है, और फिर धीरे-धीरे मूल स्थान पर वापस चला जाता है। प्रत्येक प्रक्रिया के बाद, क्वार्ट्ज बोट सपोर्ट को हटाने की जरूरत होती हैसिलिकॉन कार्बाइड पैडलइस तरह के लगातार संचालन से क्वार्ट्ज बोट सपोर्ट लंबे समय तक खराब हो जाएगा। एक बार क्वार्ट्ज बोट सपोर्ट टूट जाता है और टूट जाता है, तो पूरा क्वार्ट्ज बोट सपोर्ट सिलिकॉन कार्बाइड पैडल से गिर जाएगा, और फिर क्वार्ट्ज पार्ट्स, सिलिकॉन वेफर्स और नीचे सिलिकॉन कार्बाइड पैडल को नुकसान पहुंचाएगा। सिलिकॉन कार्बाइड पैडल महंगा है और इसकी मरम्मत नहीं की जा सकती। एक बार दुर्घटना होने पर, इससे भारी संपत्ति का नुकसान होगा।

एलपीसीवीडी प्रक्रिया में, न केवल उपर्युक्त थर्मल तनाव की समस्याएं होंगी, बल्कि चूंकि एलपीसीवीडी प्रक्रिया में सिलिकॉन वेफर से गुजरने के लिए सिलेन गैस की आवश्यकता होती है, इसलिए दीर्घकालिक प्रक्रिया वेफर बोट सपोर्ट और वेफर बोट पर सिलिकॉन कोटिंग भी बनाएगी। लेपित सिलिकॉन और क्वार्ट्ज के थर्मल विस्तार गुणांक की असंगति के कारण, नाव का समर्थन और नाव में दरार आ जाएगी, और जीवन काल गंभीर रूप से कम हो जाएगा। एलपीसीवीडी प्रक्रिया में साधारण क्वार्ट्ज नावों और नाव के समर्थन का जीवन काल आमतौर पर केवल 2 से 3 महीने होता है। इसलिए, ऐसी दुर्घटनाओं से बचने के लिए नाव के समर्थन की ताकत और सेवा जीवन को बढ़ाने के लिए नाव समर्थन सामग्री में सुधार करना विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।

संक्षेप में, सौर कोशिकाओं के उत्पादन के दौरान प्रक्रिया समय और समय की संख्या में वृद्धि के साथ, क्वार्ट्ज नौकाओं और अन्य घटकों में छिपी हुई दरारें या यहां तक ​​कि टूटने का खतरा होता है। चीन में वर्तमान मुख्यधारा के उत्पादन लाइनों में क्वार्ट्ज नौकाओं और क्वार्ट्ज ट्यूबों का जीवन लगभग 3-6 महीने है, और उन्हें क्वार्ट्ज वाहक की सफाई, रखरखाव और प्रतिस्थापन के लिए नियमित रूप से बंद करने की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, क्वार्ट्ज घटकों के लिए कच्चे माल के रूप में उपयोग की जाने वाली उच्च शुद्धता वाली क्वार्ट्ज रेत वर्तमान में तंग आपूर्ति और मांग की स्थिति में है, और कीमत लंबे समय से उच्च स्तर पर चल रही है, जो स्पष्ट रूप से उत्पादन दक्षता और आर्थिक लाभ में सुधार के लिए अनुकूल नहीं है।

सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक"आना"

अब, लोग कुछ क्वार्ट्ज घटकों के स्थान पर बेहतर प्रदर्शन वाली सामग्री लेकर आए हैं - सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक।

सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक में अच्छी यांत्रिक शक्ति, थर्मल स्थिरता, उच्च तापमान प्रतिरोध, ऑक्सीकरण प्रतिरोध, थर्मल शॉक प्रतिरोध और रासायनिक संक्षारण प्रतिरोध होता है, और धातु विज्ञान, मशीनरी, नई ऊर्जा और निर्माण सामग्री और रसायनों जैसे गर्म क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इसका प्रदर्शन फोटोवोल्टिक विनिर्माण, LPCVD (कम दबाव रासायनिक वाष्प जमाव), PECVD (प्लाज्मा रासायनिक वाष्प जमाव) और अन्य थर्मल प्रक्रिया लिंक में TOPcon कोशिकाओं के प्रसार के लिए भी पर्याप्त है।

एलपीसीवीडी सिलिकॉन कार्बाइड नाव समर्थन और बोरान-विस्तारित सिलिकॉन कार्बाइड नाव समर्थन

पारंपरिक क्वार्ट्ज सामग्रियों की तुलना में, सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक सामग्रियों से बने नाव समर्थन, नाव और ट्यूब उत्पादों में उच्च शक्ति, बेहतर थर्मल स्थिरता, उच्च तापमान पर कोई विरूपण नहीं होता है, और क्वार्ट्ज सामग्रियों की तुलना में 5 गुना से अधिक का जीवनकाल होता है, जो उपयोग की लागत और रखरखाव और डाउनटाइम के कारण होने वाली ऊर्जा की हानि को काफी कम कर सकता है। लागत लाभ स्पष्ट है, और कच्चे माल का स्रोत व्यापक है।

उनमें से, प्रतिक्रिया सिंटर सिलिकॉन कार्बाइड (RBSiC) में कम सिंटरिंग तापमान, कम उत्पादन लागत, उच्च सामग्री घनत्व और प्रतिक्रिया सिंटरिंग के दौरान लगभग कोई वॉल्यूम संकोचन नहीं होता है। यह बड़े आकार और जटिल आकार के संरचनात्मक भागों की तैयारी के लिए विशेष रूप से उपयुक्त है। इसलिए, यह बड़े आकार और जटिल उत्पादों जैसे नाव के समर्थन, नाव, कैंटिलीवर पैडल, भट्ठी ट्यूब आदि के उत्पादन के लिए सबसे उपयुक्त है।

सिलिकॉन कार्बाइड वेफर नौकाएंभविष्य में भी विकास की बहुत संभावनाएं हैं। चाहे एलपीसीवीडी प्रक्रिया हो या बोरॉन विस्तार प्रक्रिया, क्वार्ट्ज नाव का जीवन अपेक्षाकृत कम है, और क्वार्ट्ज सामग्री का थर्मल विस्तार गुणांक सिलिकॉन कार्बाइड सामग्री के साथ असंगत है। इसलिए, उच्च तापमान पर सिलिकॉन कार्बाइड नाव धारक के साथ मिलान की प्रक्रिया में विचलन होना आसान है, जिससे नाव को हिलाने या यहां तक ​​​​कि नाव को तोड़ने की स्थिति पैदा होती है। सिलिकॉन कार्बाइड नाव एक-टुकड़ा मोल्डिंग और समग्र प्रसंस्करण की प्रक्रिया मार्ग को अपनाती है। इसके आकार और स्थिति सहिष्णुता की आवश्यकताएं अधिक हैं, और यह सिलिकॉन कार्बाइड नाव धारक के साथ बेहतर सहयोग करती है। इसके अलावा, सिलिकॉन कार्बाइड में उच्च शक्ति होती है, और क्वार्ट्ज नाव की तुलना में मानव टक्कर के कारण नाव के टूटने की संभावना बहुत कम होती है।

सिलिकॉन कार्बाइड वेफर नाव

भट्ठी ट्यूब भट्ठी का मुख्य गर्मी हस्तांतरण घटक है, जो सीलिंग और समान गर्मी हस्तांतरण में एक भूमिका निभाता है। क्वार्ट्ज भट्ठी ट्यूबों की तुलना में, सिलिकॉन कार्बाइड भट्ठी ट्यूबों में अच्छी तापीय चालकता, समान हीटिंग और अच्छी तापीय स्थिरता होती है, और उनका जीवन क्वार्ट्ज ट्यूबों के 5 गुना से अधिक होता है।

सारांश

सामान्य तौर पर, चाहे उत्पाद प्रदर्शन या उपयोग की लागत के संदर्भ में, सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक सामग्री में सौर सेल क्षेत्र के कुछ पहलुओं में क्वार्ट्ज सामग्री की तुलना में अधिक फायदे हैं। फोटोवोल्टिक उद्योग में सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक सामग्री के अनुप्रयोग ने फोटोवोल्टिक कंपनियों को सहायक सामग्रियों की निवेश लागत को कम करने और उत्पाद की गुणवत्ता और प्रतिस्पर्धात्मकता में सुधार करने में बहुत मदद की है। भविष्य में, बड़े आकार के सिलिकॉन कार्बाइड भट्ठी ट्यूबों, उच्च शुद्धता वाले सिलिकॉन कार्बाइड नावों और नाव के समर्थन के बड़े पैमाने पर आवेदन और लागत में निरंतर कमी के साथ, फोटोवोल्टिक कोशिकाओं के क्षेत्र में सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक सामग्री का अनुप्रयोग प्रकाश ऊर्जा रूपांतरण की दक्षता में सुधार और फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन के क्षेत्र में उद्योग की लागत को कम करने में एक महत्वपूर्ण कारक बन जाएगा, और फोटोवोल्टिक नई ऊर्जा के विकास पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ेगा।