Līdz ar mūsdienu pasaules nepārtraukto attīstību neatjaunojamie enerģijas avoti arvien vairāk izsīkst, un cilvēku sabiedrība arvien steidzamāk pieprasa izmantot atjaunojamo enerģiju, ko pārstāv “vējš, gaisma, ūdens un kodolenerģija”. Salīdzinot ar citiem atjaunojamiem enerģijas avotiem, cilvēkiem ir visnobriedušākās, drošākās un uzticamākās tehnoloģijas saules enerģijas izmantošanai. Starp tām ārkārtīgi strauji ir attīstījusies fotoelektrisko elementu rūpniecība ar augstas tīrības pakāpes silīciju kā substrātu. Līdz 2023. gada beigām manas valsts kumulatīvā saules fotoelektrisko uzstādītā jauda pārsniedza 250 gigavatus, un fotoelektriskās enerģijas ražošana ir sasniegusi 266,3 miljardus kWh, kas ir par aptuveni 30% vairāk nekā iepriekšējā gadā, un jaunizveidotā elektroenerģijas ražošanas jauda ir 78,42 miljoni kilovatu, kas ir par 154% vairāk nekā iepriekšējā gadā. Jūnija beigās fotoelektriskās enerģijas ražošanas kumulatīvā uzstādītā jauda bija aptuveni 470 miljoni kilovatu, kas ir pārspējusi hidroenerģiju un kļuvusi par otro lielāko enerģijas avotu manā valstī.
Kamēr fotoelektriskā rūpniecība strauji attīstās, strauji attīstās arī to atbalstošā jauno materiālu rūpniecība. Kvarca komponenti, piemēram,kvarca tīģeļi, kvarca laivas un kvarca pudeles ir starp tām, kurām ir svarīga loma fotoelektrisko elementu ražošanas procesā. Piemēram, kvarca tīģeļus izmanto, lai saturētu izkausētu silīciju silīcija stieņu un silīcija lietņu ražošanā; kvarca laivas, caurules, pudeles, tīrīšanas tvertnes utt. veic gultņu funkciju difūzijas, tīrīšanas un citos procesa posmos saules bateriju u. c. ražošanā, nodrošinot silīcija materiālu tīrību un kvalitāti.
Kvarca komponentu galvenie pielietojumi fotoelektrisko elementu ražošanā
Saules fotoelektrisko elementu ražošanas procesā silīcija plāksnes tiek novietotas uz plāksnes laivas, un laiva tiek novietota uz plāksnes laivas balsta difūzijai, LPCVD un citiem termiskiem procesiem, savukārt silīcija karbīda konsoles lāpstiņa ir galvenā iekraušanas sastāvdaļa, lai pārvietotu laivas balstu, kas pārvadā silīcija plāksnes, iekšā un ārā no sildīšanas krāsns. Kā parādīts attēlā zemāk, silīcija karbīda konsoles lāpstiņa var nodrošināt silīcija plāksnes un krāsns caurules koncentriskumu, tādējādi padarot difūziju un pasivāciju vienmērīgāku. Tajā pašā laikā tā ir bez piesārņojuma un nedeformējas augstās temperatūrās, tai ir laba termiskā trieciena izturība un liela slodzes izturība, un to plaši izmanto fotoelektrisko elementu jomā.
Galveno akumulatora uzlādes komponentu shematiska diagramma
Mīkstās nosēšanās difūzijas procesā tradicionālā kvarca laiva unvafeļu laivabalsts ir jāievieto silīcija plāksnīte kopā ar kvarca laiviņas balstu kvarca caurulē difūzijas krāsnī. Katrā difūzijas procesā kvarca laiviņas balsts, kas piepildīts ar silīcija plāksnītēm, tiek novietots uz silīcija karbīda lāpstiņas. Pēc tam, kad silīcija karbīda lāpstiņa nonāk kvarca caurulē, lāpstiņa automātiski nogrimst, lai novietotu kvarca laiviņas balstu un silīcija plāksni, un pēc tam lēnām atgriežas sākuma punktā. Pēc katra procesa kvarca laiviņas balsts ir jānoņem nosilīcija karbīda lāpstiņaTik bieža darbība ilgstoši izraisīs kvarca laivas balsta nodilumu. Kad kvarca laivas balsts saplaisās un salūzīs, viss kvarca laivas balsts nokritīs no silīcija karbīda lāpstiņas un pēc tam sabojās zemāk esošās kvarca daļas, silīcija plāksnes un silīcija karbīda lāpstiņas. Silīcija karbīda lāpstiņa ir dārga un to nevar salabot. Pēc negadījuma tas radīs milzīgus materiālus zaudējumus.
LPCVD procesā ne tikai radīsies iepriekš minētās termiskās spriedzes problēmas, bet, tā kā LPCVD procesam ir nepieciešama silāna gāzes izplūšana caur silīcija plāksni, ilgtermiņa procesā uz plāksnītes laivas balsta un plāksnītes laivas veidosies arī silīcija pārklājums. Pārklātā silīcija un kvarca termiskās izplešanās koeficientu neatbilstības dēļ laivas balsts un laiva saplaisās, un kalpošanas laiks ievērojami samazināsies. Parasto kvarca laivu un laivu balstu kalpošanas laiks LPCVD procesā parasti ir tikai 2 līdz 3 mēneši. Tāpēc ir īpaši svarīgi uzlabot laivas balsta materiālu, lai palielinātu laivas balsta izturību un kalpošanas laiku, lai izvairītos no šādiem negadījumiem.
Īsāk sakot, palielinoties saules bateriju ražošanas procesa laikam un reižu skaitam, kvarca laivām un citām sastāvdaļām ir tendence uz slēptām plaisām vai pat lūzumiem. Kvarca laivu un kvarca cauruļu kalpošanas laiks pašreizējās Ķīnas galvenajās ražošanas līnijās ir aptuveni 3–6 mēneši, un tās regulāri jāaptur tīrīšanai, apkopei un kvarca nesēju nomaiņai. Turklāt augstas tīrības kvarca smiltis, ko izmanto kā kvarca komponentu izejvielu, pašlaik ir ierobežotā piedāvājuma un pieprasījuma stāvoklī, un cena jau ilgu laiku ir bijusi augsta, kas acīmredzami neveicina ražošanas efektivitātes un ekonomiskā labuma uzlabošanu.
Silīcija karbīda keramika"parādīties"
Tagad cilvēki ir izgudrojuši materiālu ar labākām īpašībām, lai aizstātu dažus kvarca komponentus — silīcija karbīda keramiku.
Silīcija karbīda keramikai ir laba mehāniskā izturība, termiskā stabilitāte, augsta temperatūras izturība, oksidēšanās izturība, termiskā trieciena izturība un ķīmiskās korozijas izturība, un to plaši izmanto karstās jomās, piemēram, metalurģijā, mašīnbūvē, jaunās enerģijas ražošanā, kā arī būvmateriālos un ķīmiskajās vielās. Tās veiktspēja ir pietiekama arī TOPcon šūnu difūzijai fotoelektriskajā ražošanā, LPCVD (zema spiediena ķīmiskā tvaiku pārklāšana), PECVD (plazmas ķīmiskā tvaiku pārklāšana) un citās termiskās apstrādes saitēs.
LPCVD silīcija karbīda laivas balsts un ar boru paplašināts silīcija karbīda laivas balsts
Salīdzinot ar tradicionālajiem kvarca materiāliem, no silīcija karbīda keramikas materiāliem izgatavotiem laivu balstiem, laivām un cauruļu izstrādājumiem ir lielāka izturība, labāka termiskā stabilitāte, tie nedeformējas augstās temperatūrās un to kalpošanas laiks ir vairāk nekā 5 reizes ilgāks nekā kvarca materiāliem, kas var ievērojami samazināt lietošanas izmaksas un enerģijas zudumus, ko rada apkope un dīkstāve. Izmaksu priekšrocība ir acīmredzama, un izejvielu avots ir plašs.
Starp tiem reakcijas saķepinātajam silīcija karbīdam (RBSiC) ir zema saķepināšanas temperatūra, zemas ražošanas izmaksas, augsta materiāla blīvēšana un gandrīz nekāda tilpuma saraušanās reakcijas saķepināšanas laikā. Tas ir īpaši piemērots liela izmēra un sarežģītas formas konstrukciju detaļu izgatavošanai. Tāpēc tas ir vispiemērotākais liela izmēra un sarežģītu izstrādājumu, piemēram, laivu balstu, laivu, konsoles lāpstiņu, krāsns cauruļu u.c., ražošanai.
Silīcija karbīda vafeļu laivasarī nākotnē ir lielas attīstības perspektīvas. Neatkarīgi no LPCVD procesa vai bora izplešanās procesa, kvarca laivas kalpošanas laiks ir relatīvi zems, un kvarca materiāla termiskās izplešanās koeficients neatbilst silīcija karbīda materiālam. Tāpēc augstā temperatūrā silīcija karbīda laivas turētāja saskaņošanas procesā ir viegli rasties novirzes, kas var izraisīt laivas kratīšanos vai pat salūšanu. Silīcija karbīda laiva izmanto viengabala formēšanas un vispārējās apstrādes procesu. Tās formas un pozīcijas tolerances prasības ir augstas, un tā labāk sadarbojas ar silīcija karbīda laivas turētāju. Turklāt silīcija karbīdam ir augsta izturība, un laiva daudz retāk salūzīs cilvēku sadursmes dēļ nekā kvarca laiva.
Silīcija karbīda vafeļu laiva
Krāsns caurule ir krāsns galvenā siltuma pārneses sastāvdaļa, kas nodrošina blīvējumu un vienmērīgu siltuma pārnesi. Salīdzinot ar kvarca krāsns caurulēm, silīcija karbīda krāsns caurulēm ir laba siltumvadītspēja, vienmērīga sildīšana un laba termiskā stabilitāte, un to kalpošanas laiks ir vairāk nekā 5 reizes ilgāks nekā kvarca caurulēm.
Kopsavilkums
Kopumā, neatkarīgi no tā, vai runa ir par produkta veiktspēju vai lietošanas izmaksām, silīcija karbīda keramikas materiāliem ir vairāk priekšrocību nekā kvarca materiāliem noteiktos saules bateriju jomas aspektos. Silīcija karbīda keramikas materiālu izmantošana fotoelektriskajā nozarē ir ievērojami palīdzējusi fotoelektriskajiem uzņēmumiem samazināt palīgmateriālu investīciju izmaksas un uzlabot produktu kvalitāti un konkurētspēju. Nākotnē, plaši izmantojot liela izmēra silīcija karbīda krāsns caurules, augstas tīrības pakāpes silīcija karbīda laivas un laivu balstus un nepārtraukti samazinot izmaksas, silīcija karbīda keramikas materiālu izmantošana fotoelektrisko elementu jomā kļūs par galveno faktoru gaismas enerģijas pārveidošanas efektivitātes uzlabošanā un nozares izmaksu samazināšanā fotoelektriskās enerģijas ražošanas jomā, un tai būs būtiska ietekme uz jaunas fotoelektriskās enerģijas attīstību.
Publicēšanas laiks: 2024. gada 5. novembris