Бүгінгі әлемнің үздіксіз дамуымен жаңартылмайтын энергия барған сайын сарқылып барады, ал адамзат қоғамы «жел, жарық, су және ядролық» түріндегі жаңартылатын энергияны пайдалануды өзекті етеді. Басқа жаңартылатын энергия көздерімен салыстырғанда, адамзат күн энергиясын пайдаланудың ең жетілген, қауіпсіз және сенімді технологиясына ие. Олардың ішінде жоғары тазалықтағы кремнийді негіз ретінде пайдаланатын фотоэлектрлік ұяшықтар өнеркәсібі өте тез дамыды. 2023 жылдың соңына қарай менің елімнің жиынтық күн фотоэлектрлік орнатылған қуаты 250 гигаваттан асты, ал фотоэлектрлік электр энергиясын өндіру 266,3 миллиард кВт/сағ-қа жетті, бұл өткен жылмен салыстырғанда шамамен 30%-ға өсті, ал жаңадан қосылған электр энергиясын өндіру қуаты 78,42 миллион киловатт-сағ құрайды, бұл өткен жылмен салыстырғанда 154%-ға өсті. Маусым айының соңындағы жағдай бойынша фотоэлектрлік электр энергиясын өндірудің жиынтық орнатылған қуаты шамамен 470 миллион киловатт-сағ құрады, бұл гидроэнергетикадан асып, менің елімдегі екінші ірі энергия көзі болды.
Фотоэлектрлік өнеркәсібінің қарқынды дамуымен қатар, оны қолдайтын жаңа материалдар өнеркәсібі де қарқынды дамып келеді. Кварц компоненттері, мысалыкварц тигельдері, кварц қайықтары және кварц бөтелкелері солардың қатарында, олар фотоэлектрлік өндіріс процесінде маңызды рөл атқарады. Мысалы, кварц тигельдері кремний шыбықтары мен кремний құймаларын өндіруде балқытылған кремнийді ұстау үшін қолданылады; кварц қайықтары, түтіктер, бөтелкелер, тазалау цистерналары және т.б. күн батареяларын өндіруде диффузия, тазалау және басқа да процестерде тірек қызметін атқарады, кремний материалдарының тазалығы мен сапасын қамтамасыз етеді.
Фотоэлектрлік өндірісте кварц компоненттерінің негізгі қолданылуы
Күн фотоэлектрлік элементтерін өндіру процесінде кремний пластиналары пластиналы қайыққа орналастырылады, ал қайық диффузия, LPCVD және басқа да термиялық процестер үшін пластиналы қайық тірегіне орналастырылады, ал кремний карбидті консольді қалақша кремний пластиналарын тасымалдайтын қайық тірегін қыздыру пешіне және одан жылжытудың негізгі жүктеме компоненті болып табылады. Төмендегі суретте көрсетілгендей, кремний карбидті консольді қалақша кремний пластинасы мен пеш түтігінің концентрлілігін қамтамасыз ете алады, осылайша диффузия мен пассивацияны біркелкі етеді. Сонымен қатар, ол ластанудан таза және жоғары температурада деформацияланбайды, жақсы термиялық соққыға төзімді және үлкен жүктеме сыйымдылығына ие және фотоэлектрлік элементтер саласында кеңінен қолданылады.
Батареяны тиеудің негізгі компоненттерінің схемалық диаграммасы
Жұмсақ қону диффузиясы процесінде дәстүрлі кварц қайығы жәневафли қайығыКремний пластинасын кварц қайық тірегімен бірге диффузиялық пештегі кварц түтігіне салу керек. Әрбір диффузиялық процесте кремний пластиналарымен толтырылған кварц қайық тірегі кремний карбидінің қалағына орналастырылады. Кремний карбидінің қалағы кварц түтігіне енгеннен кейін, қалақ кварц қайық тірегі мен кремний пластинасын түсіру үшін автоматты түрде батып кетеді, содан кейін баяу бастапқы нүктесіне оралады. Әрбір процестен кейін кварц қайық тірегін алып тастау керек.кремний карбиді қалағыМұндай жиі пайдалану кварц қайық тірегінің ұзақ уақыт бойы тозуына әкеледі. Кварц қайық тірегі жарылып, сынғаннан кейін, кварц қайық тірегі кремний карбидінің қалағынан толығымен құлап, кварц бөлшектеріне, кремний пластиналарына және төмендегі кремний карбидінің қалақшаларына зақым келтіреді. Кремний карбидінің қалағы қымбат және оны жөндеу мүмкін емес. Апат болғаннан кейін, ол үлкен мүлік шығындарына әкеледі.
LPCVD процесінде жоғарыда аталған термиялық кернеу мәселелері ғана емес, сонымен қатар LPCVD процесі кремний пластинасынан өту үшін силан газын қажет ететіндіктен, ұзақ мерзімді процесс пластина қайығының тірегінде және пластина қайығында кремний жабынын түзеді. Қапталған кремний мен кварцтың термиялық кеңею коэффициенттерінің сәйкессіздігіне байланысты қайық тірегі мен қайық жарылып, қызмет ету мерзімі айтарлықтай қысқарады. LPCVD процесіндегі кәдімгі кварц қайықтары мен қайық тіректерінің қызмет ету мерзімі әдетте 2-3 айды ғана құрайды. Сондықтан, мұндай апаттардың алдын алу үшін қайық тірегінің беріктігін және қызмет ету мерзімін арттыру үшін қайық тірегінің материалын жақсарту өте маңызды.
Қысқасы, күн батареяларын өндіру кезінде процесс уақыты мен саны артқан сайын, кварц қайықтары мен басқа да компоненттер жасырын жарықтарға немесе тіпті сынықтарға бейім. Қытайдағы қазіргі негізгі өндіріс желілеріндегі кварц қайықтары мен кварц түтіктерінің қызмет ету мерзімі шамамен 3-6 айды құрайды және оларды тазалау, техникалық қызмет көрсету және кварц тасымалдаушыларын ауыстыру үшін үнемі өшіру қажет. Сонымен қатар, кварц компоненттері үшін шикізат ретінде пайдаланылатын жоғары тазалықтағы кварц құмы қазіргі уақытта сұраныс пен ұсыныстың тығыздығында, ал бағасы ұзақ уақыт бойы жоғары деңгейде болды, бұл өндіріс тиімділігі мен экономикалық пайданы жақсартуға ықпал етпейтіні анық.
Кремний карбиді керамикасы«көріну»
Енді адамдар кейбір кварц компоненттерін - кремний карбидті керамиканы ауыстыру үшін өнімділігі жоғары материал ойлап тапты.
Кремний карбидті керамика жақсы механикалық беріктікке, термиялық тұрақтылыққа, жоғары температураға төзімділікке, тотығуға төзімділікке, термиялық соққыға төзімділікке және химиялық коррозияға төзімділікке ие және металлургия, машина жасау, жаңа энергетика, құрылыс материалдары мен химиялық заттар сияқты ыстық салаларда кеңінен қолданылады. Оның өнімділігі фотоэлектрлік өндірісте, LPCVD (төмен қысымды химиялық бу тұндыру), PECVD (плазмалық химиялық бу тұндыру) және басқа да термиялық процестер буындарында TOPcon элементтерінің диффузиясы үшін де жеткілікті.
LPCVD кремний карбидті қайық тірегі және бормен кеңейтілген кремний карбидті қайық тірегі
Дәстүрлі кварц материалдарымен салыстырғанда, кремний карбидті керамикалық материалдардан жасалған қайық тіректері, қайықтар және құбырлы бұйымдар жоғары беріктікке, жақсы термиялық тұрақтылыққа, жоғары температурада деформацияланбауға және кварц материалдарына қарағанда 5 еседен астам қызмет ету мерзіміне ие, бұл пайдалану құнын және техникалық қызмет көрсету мен тоқтап қалудан туындайтын энергия шығынын айтарлықтай төмендетуге мүмкіндік береді. Шығындардың артықшылығы айқын, ал шикізат көзі кең.
Олардың ішінде реакциялық күйдіргіш кремний карбиді (RBSiC) төмен күйдіру температурасына, төмен өндіріс құнына, жоғары материал тығыздығына және реакциялық күйдіру кезінде көлемнің кішіреюіне ие емес. Ол әсіресе үлкен өлшемді және күрделі пішінді құрылымдық бөлшектерді дайындауға өте қолайлы. Сондықтан ол қайық тіректері, қайықтар, консольдік қалақшалар, пеш құбырлары және т.б. сияқты ірі өлшемді және күрделі өнімдерді өндіруге өте қолайлы.
Кремний карбидінен жасалған вафли қайықтарыболашақта да үлкен даму перспективалары бар. LPCVD процесіне немесе борды кеңейту процесіне қарамастан, кварц қайығының қызмет ету мерзімі салыстырмалы түрде төмен, ал кварц материалының жылу кеңею коэффициенті кремний карбиді материалының қызмет ету мерзімімен сәйкес келмейді. Сондықтан, жоғары температурада кремний карбиді қайық ұстағышымен сәйкестендіру процесінде ауытқулар болуы мүмкін, бұл қайықты шайқауға немесе тіпті сынуға әкеледі. Кремний карбиді қайығы бір бөлікті қалыптау және жалпы өңдеу процесінің жолын қабылдайды. Оның пішіні мен орналасуына төзімділік талаптары жоғары және ол кремний карбиді қайық ұстағышымен жақсырақ үйлеседі. Сонымен қатар, кремний карбиді жоғары беріктікке ие және қайықтың кварц қайығына қарағанда адам соқтығысуынан сыну ықтималдығы әлдеқайда аз.
Кремний карбидінен жасалған пластиналы қайық
Пеш түтігі пештің негізгі жылу беру компоненті болып табылады, ол тығыздалу мен біркелкі жылу беруде маңызды рөл атқарады. Кварц пеш түтіктерімен салыстырғанда, кремний карбиді пеш түтіктері жақсы жылу өткізгіштікке, біркелкі қыздыруға және жақсы термиялық тұрақтылыққа ие, ал олардың қызмет ету мерзімі кварц түтіктеріне қарағанда 5 еседен астам.
Қысқаша мазмұны
Жалпы алғанда, өнімнің өнімділігі немесе пайдалану құны тұрғысынан алғанда, кремний карбидті керамикалық материалдар күн батареялары саласының кейбір аспектілерінде кварц материалдарына қарағанда көбірек артықшылықтарға ие. Фотоэлектрлік өнеркәсіпте кремний карбидті керамикалық материалдарды қолдану фотоэлектрлік компанияларға қосалқы материалдардың инвестициялық құнын төмендетуге және өнім сапасы мен бәсекеге қабілеттілігін арттыруға үлкен көмектесті. Болашақта ірі өлшемді кремний карбидті пеш түтіктерін, жоғары тазалықтағы кремний карбидті қайықтар мен қайық тіректерін кең көлемде қолдану және шығындарды үздіксіз төмендету арқылы фотоэлектрлік ұяшықтар саласында кремний карбидті керамикалық материалдарды қолдану жарық энергиясын түрлендіру тиімділігін арттырудың және фотоэлектрлік электр энергиясын өндіру саласындағы салалық шығындарды азайтудың негізгі факторына айналады және фотоэлектрлік жаңа энергияны дамытуға маңызды әсер етеді.
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 5 қараша