Šiandienos pasauliui nuolat vystantis, neatsinaujinančios energijos ištekliai vis labiau išsenka, todėl žmonių visuomenė vis labiau nori naudoti atsinaujinančią energiją, kurią reprezentuoja „vėjas, šviesa, vanduo ir branduolinė energija“. Palyginti su kitais atsinaujinančiais energijos šaltiniais, žmonės turi brandžiausias, saugiausias ir patikimiausias saulės energijos naudojimo technologijas. Tarp jų itin sparčiai vystėsi fotovoltinių elementų pramonė, kurios pagrindas yra labai grynas silicis. Iki 2023 m. pabaigos mano šalyje bendra saulės fotovoltinės energijos instaliuota galia viršijo 250 gigavatų, o fotovoltinės energijos gamyba pasiekė 266,3 mlrd. kWh – apie 30 % daugiau nei pernai, o naujai pridėta energijos gamybos galia siekia 78,42 mln. kilovatų – 154 % daugiau nei pernai. Birželio pabaigoje bendra fotovoltinės energijos gamybos galia siekė apie 470 mln. kilovatų, aplenkdama hidroenergetiką ir tapdama antru pagal dydį energijos šaltiniu mano šalyje.
Nors fotovoltinių elementų pramonė sparčiai vystosi, sparčiai vystosi ir ją palaikanti naujų medžiagų pramonė. Kvarco komponentai, tokie kaipkvarco tigliai, kvarco valtys ir kvarco buteliai yra tarp jų, atliekantys svarbų vaidmenį fotovoltinių elementų gamybos procese. Pavyzdžiui, kvarco tigliai naudojami išlydytam siliciui laikyti gaminant silicio strypus ir luitus; kvarco valtys, vamzdeliai, buteliai, valymo bakai ir kt. atlieka atraminę funkciją difuzijos, valymo ir kituose saulės elementų gamybos proceso etapuose ir kt., užtikrindami silicio medžiagų grynumą ir kokybę.
Pagrindiniai kvarco komponentų pritaikymai fotovoltinių fotovoltinių komponentų gamyboje
Saulės fotovoltinių elementų gamybos procese silicio plokštelės dedamos ant plokštelių laivo, o laivas – ant plokštelių laivo laikiklio difuzijai, LPCVD ir kitiems terminiams procesams, o silicio karbido konsolinis mentelis yra pagrindinis pakrovimo komponentas, skirtas laivo laivo laikikliui, nešančiam silicio plokšteles, perkelti į kaitinimo krosnį ir iš jos. Kaip parodyta paveikslėlyje žemiau, silicio karbido konsolinis mentelis gali užtikrinti silicio plokštelės ir krosnies vamzdžio koncentriškumą, taip užtikrinant tolygesnę difuziją ir pasyvaciją. Tuo pačiu metu jis yra neteršiantis ir nedeformuojasi aukštoje temperatūroje, turi gerą atsparumą terminiam smūgiui ir didelę keliamąją galią, todėl buvo plačiai naudojamas fotovoltinių elementų srityje.
Pagrindinių akumuliatoriaus įkrovimo komponentų schema
Minkšto nusileidimo difuzijos procese tradicinė kvarcinė valtis irvaflių valtisSilicio plokštelę kartu su kvarco valties laikikliu reikia įdėti į kvarcinį vamzdelį difuzijos krosnyje. Kiekvieno difuzijos proceso metu kvarco valties laikiklis, pripildytas silicio plokštelių, uždedamas ant silicio karbido mentelės. Kai silicio karbido mentelė patenka į kvarcinį vamzdelį, mentelė automatiškai nusileidžia, kad nuleistų kvarco valties laikiklį ir silicio plokštelę, o tada lėtai grįžta į pradinę padėtį. Po kiekvieno proceso kvarco valties laikiklį reikia nuimti nuo...silicio karbido irklasToks dažnas naudojimas ilgainiui sukels kvarcinės valties atramos susidėvėjimą. Kai kvarcinė valties atrama įtrūksta ir sulūžta, visa kvarcinė valties atrama nukrenta nuo silicio karbido irklo ir pažeidžia po jas esančias kvarco dalis, silicio plokšteles ir silicio karbido irklus. Silicio karbido irklas yra brangus ir jo negalima remontuoti. Įvykus avarijai, bus padaryta didelių turtinių nuostolių.
LPCVD procese ne tik atsiras minėtos terminio įtempio problemos, bet ir kadangi LPCVD procesui reikalingos silicio dujos, kad jos praeitų per silicio plokštelę, ilgalaikio proceso metu ant plokštelės laivo atramos ir plokštelės laivo susidarys silicio danga. Dėl padengto silicio ir kvarco šiluminio plėtimosi koeficientų neatitikimo, laivo atrama ir valtis įtrūks, o jų tarnavimo laikas labai sutrumpės. Įprastų kvarcinių valčių ir valčių atramų tarnavimo laikas LPCVD procese paprastai yra tik 2–3 mėnesiai. Todėl ypač svarbu pagerinti valties atramos medžiagą, kad padidėtų laivo atramos stiprumas ir tarnavimo laikas, siekiant išvengti tokių nelaimingų atsitikimų.
Trumpai tariant, saulės elementų gamybos metu ilgėjant proceso laikui ir gamybos kartų skaičiui, kvarciniai laiveliai ir kiti komponentai yra linkę į paslėptus įtrūkimus ar net lūžius. Kvarcinių laivelių ir kvarcinių vamzdelių eksploatavimo laikas dabartinėse pagrindinėse Kinijos gamybos linijose yra apie 3–6 mėnesius, todėl juos reikia reguliariai sustabdyti valymui, priežiūrai ir kvarco laikiklių keitimui. Be to, didelio grynumo kvarcinio smėlio, naudojamo kaip kvarco komponentų žaliava, pasiūla ir paklausa šiuo metu yra ribota, o kaina jau ilgą laiką yra aukšta, o tai akivaizdžiai nepadeda didinti gamybos efektyvumo ir ekonominės naudos.
Silicio karbido keramika„pasirodyti“
Dabar žmonės sugalvojo geresnes savybes turinčią medžiagą, skirtą pakeisti kai kuriuos kvarco komponentus – silicio karbido keramiką.
Silicio karbido keramika pasižymi geru mechaniniu stiprumu, terminiu stabilumu, atsparumu aukštai temperatūrai, oksidacijai, terminiam smūgiui ir cheminei korozijai, todėl yra plačiai naudojama karštose srityse, tokiose kaip metalurgija, mašinų gamyba, naujų energijos šaltinių gamyba, statybinės medžiagos ir chemijos pramonė. Jos našumas taip pat pakankamas TOPcon elementų difuzijai fotovoltinių technologijų gamyboje, LPCVD (žemo slėgio cheminis garų nusodinimas), PECVD (plazminis cheminis garų nusodinimas) ir kitose terminio proceso srityse.
LPCVD silicio karbido valties atrama ir boro išplėsto silicio karbido valties atrama
Palyginti su tradicinėmis kvarco medžiagomis, valčių atramos, valtys ir vamzdžių gaminiai, pagaminti iš silicio karbido keraminių medžiagų, pasižymi didesniu stiprumu, geresniu terminiu stabilumu, nesideformuoja aukštoje temperatūroje ir tarnauja daugiau nei 5 kartus ilgiau nei kvarco medžiagos, o tai gali žymiai sumažinti naudojimo sąnaudas ir energijos nuostolius, atsirandančius dėl priežiūros ir prastovų. Sąnaudų pranašumas yra akivaizdus, o žaliavų šaltinis yra platus.
Iš jų reakcijos būdu sukepintas silicio karbidas (RBSiC) pasižymi žema sukepinimo temperatūra, mažomis gamybos sąnaudomis, dideliu medžiagos tankinimu ir beveik be tūrio susitraukimo reakcijos sukepinimo metu. Jis ypač tinka didelių ir sudėtingų formų konstrukcinių dalių gamybai. Todėl jis labiausiai tinka didelių ir sudėtingų gaminių, tokių kaip valčių atramos, valtys, konsolinės mentelės, krosnių vamzdžiai ir kt., gamybai.
Silicio karbido plokštelių valtystaip pat turi dideles plėtros perspektyvas ateityje. Nepriklausomai nuo LPCVD proceso ar boro plėtimosi proceso, kvarco valties tarnavimo laikas yra santykinai trumpas, o kvarco medžiagos šiluminio plėtimosi koeficientas neatitinka silicio karbido medžiagos šiluminio plėtimosi koeficiento. Todėl aukštoje temperatūroje lengvai gali atsirasti nukrypimų derinant su silicio karbido valties laikikliu, dėl ko valtis gali drebėti ar net sulūžti. Silicio karbido valtis yra gaminama iš vientiso liejimo ir bendro apdorojimo proceso. Jos formos ir padėties tolerancijos reikalavimai yra aukšti, ji geriau dera su silicio karbido valties laikikliu. Be to, silicio karbidas yra labai stiprus, todėl valtis daug rečiau sulūžta dėl susidūrimo su žmonėmis nei kvarcinė valtis.
Silicio karbido plokštelių valtis
Krosnies vamzdis yra pagrindinis krosnies šilumos perdavimo komponentas, atliekantis sandarinimo ir tolygaus šilumos perdavimo vaidmenį. Palyginti su kvarciniais krosnies vamzdžiais, silicio karbido krosnies vamzdžiai pasižymi geru šilumos laidumu, tolygiu šildymu ir geru terminiu stabilumu, o jų tarnavimo laikas yra daugiau nei 5 kartus ilgesnis nei kvarcinių vamzdžių.
Santrauka
Apskritai, kalbant apie produkto našumą ar naudojimo sąnaudas, silicio karbido keraminės medžiagos tam tikruose saulės elementų srities aspektuose turi daugiau pranašumų nei kvarcinės medžiagos. Silicio karbido keraminių medžiagų naudojimas fotovoltinių elementų pramonėje labai padėjo fotovoltinėms įmonėms sumažinti pagalbinių medžiagų investicines sąnaudas ir pagerinti produktų kokybę bei konkurencingumą. Ateityje, plačiai naudojant didelius silicio karbido krosnių vamzdžius, didelio grynumo silicio karbido valtis ir valčių atramas bei nuolat mažinant sąnaudas, silicio karbido keraminių medžiagų naudojimas fotovoltinių elementų srityje taps pagrindiniu veiksniu, gerinančiu šviesos energijos konversijos efektyvumą ir mažinančiu pramonės sąnaudas fotovoltinės energijos gamybos srityje, ir turės didelę įtaką naujos fotovoltinės energijos plėtrai.
Įrašo laikas: 2024 m. lapkričio 5 d.