Со континуираниот развој на денешниот свет, необновливите извори на енергија стануваат сè поисцрпувачки, а човечкото општество е сè поитно да користи обновлива енергија претставена со „ветер, светлина, вода и нуклеарна енергија“. Во споредба со другите обновливи извори на енергија, човештвото има најзрела, најбезбедна и најсигурна технологија за користење на сончевата енергија. Меѓу нив, индустријата за фотоволтаични ќелии со силициум со висока чистота како супстрат се разви исклучително брзо. До крајот на 2023 година, кумулативниот инсталиран капацитет на соларна фотоволтаична енергија во мојата земја надмина 250 гигавати, а производството на фотоволтаична енергија достигна 266,3 милијарди kWh, што е зголемување од околу 30% на годишно ниво, а новододадениот капацитет за производство на електрична енергија е 78,42 милиони киловати, што е зголемување од 154% на годишно ниво. До крајот на јуни, кумулативниот инсталиран капацитет на фотоволтаична енергија беше околу 470 милиони киловати, што ги надмина хидроенергијата и стана втор најголем извор на енергија во мојата земја.
Додека фотоволтаичната индустрија брзо се развива, индустријата за нови материјали што ја поддржува исто така брзо се развива. Кварцни компоненти како што секварцни огноотпорни садови, кварцните чамци и кварцните шишиња се меѓу нив, играјќи важна улога во процесот на производство на фотоволтаични системи. На пример, кварцните огноотпорни садови се користат за задржување на стопен силициум во производството на силиконски прачки и силиконски инготи; кварцните чамци, цевките, шишињата, резервоарите за чистење итн. играат лежиште во дифузијата, чистењето и другите процесни врски во производството на сончеви ќелии итн., обезбедувајќи ја чистотата и квалитетот на силиконските материјали.
Главни примени на кварцните компоненти за производство на фотоволтаични зраци
Во процесот на производство на сончеви фотоволтаични ќелии, силициумските плочки се поставуваат на плочка за плочки, а плочката се поставува на носач за плочка за дифузија, LPCVD и други термички процеси, додека конзолната лопатка од силициум карбид е клучна компонента за оптоварување за движење на носачот на плочката што носи силициумски плочки во и надвор од грејната печка. Како што е прикажано на сликата подолу, конзолната лопатка од силициум карбид може да обезбеди концентричност на силициумската плочка и цевката на печката, со што дифузијата и пасивацијата се порамномерни. Во исто време, не е загадена и не се деформира на високи температури, има добра отпорност на термички шокови и голем капацитет на оптоварување, и е широко користена во областа на фотоволтаичните ќелии.
Шематски дијаграм на клучните компоненти за полнење на батеријата
Во процесот на дифузија со меко слетување, традиционалниот кварцен чамец ивафлен бродЗа потпора, потребно е силициумската плочка заедно со кварцната потпора за чамец да се стави во кварцната цевка во дифузионата печка. Во секој процес на дифузија, кварцната потпора за чамец исполнета со силициумски плочки се поставува на силициум карбидната лопатка. Откако силициум карбидната лопатка ќе влезе во кварцната цевка, лопатката автоматски потонува за да ја спушти кварцната потпора за чамец и силициумската плочка, а потоа полека се враќа во почетната точка. По секој процес, кварцната потпора за чамец треба да се отстрани одлопатка од силициум карбидТаквото често работење ќе предизвика трошење на кварцниот носач на чамецот во текот на подолг временски период. Откако кварцниот носач на чамецот ќе пукне и ќе се скрши, целиот кварцен носач на чамецот ќе падне од силициум-карбидното лопатче, а потоа ќе ги оштети кварцните делови, силициумските плочки и силициум-карбидните лопатки подолу. Силициум-карбидното лопатче е скапо и не може да се поправи. Штом се случи несреќа, тоа ќе предизвика огромни материјални штети.
Во процесот LPCVD, не само што ќе се појават горенаведените проблеми со термички стрес, туку бидејќи процесот LPCVD бара силански гас да помине низ силициумската плочка, долгорочниот процес ќе формира и силиконски слој на потпирачот за плочка и на плочката. Поради недоследноста на коефициентите на термичка експанзија на обложениот силикон и кварц, потпирачот за плочка и плочката ќе пукнат, а животниот век ќе биде сериозно намален. Животниот век на обичните кварцни плочки и потпирачите за плочка во процесот LPCVD е обично само 2 до 3 месеци. Затоа, особено е важно да се подобри материјалот за потпирање на плочка за да се зголеми цврстината и работниот век на потпирачот за плочка и да се избегнат вакви несреќи.
Накратко, како што времето на процесот и бројот на пати се зголемуваат за време на производството на соларни ќелии, кварцните чамци и другите компоненти се склони кон скриени пукнатини или дури и кршења. Животниот век на кварцните чамци и кварцните цевки во тековните мејнстрим производствени линии во Кина е околу 3-6 месеци и тие треба редовно да се исклучуваат за чистење, одржување и замена на кварцните носачи. Покрај тоа, кварцен песок со висока чистота што се користи како суровина за кварцни компоненти во моментов е во состојба на ограничена понуда и побарувачка, а цената е на високо ниво веќе долго време, што очигледно не е погодно за подобрување на ефикасноста на производството и економските придобивки.
Силициум карбидна керамика„појави се“
Сега, луѓето смислија материјал со подобри перформанси за да заменат некои кварцни компоненти - силициум карбидна керамика.
Силициум карбидната керамика има добра механичка цврстина, термичка стабилност, отпорност на високи температури, отпорност на оксидација, отпорност на термички шокови и отпорност на хемиска корозија, и е широко користена во жешки полиња како што се металургијата, машините, новата енергија и градежните материјали и хемикалии. Нејзините перформанси се исто така доволни за дифузија на TOPcon ќелии во фотоволтаичното производство, LPCVD (хемиско таложење на пареа под низок притисок), PECVD (хемиско таложење на пареа во плазма) и други термички процесни врски.
LPCVD потпирач за чамци од силициум карбид и потпирач за чамци од експандиран силициум карбид со бор
Во споредба со традиционалните кварцни материјали, потпорите за чамци, чамците и цевчестите производи направени од силициум карбидна керамика имаат поголема цврстина, подобра термичка стабилност, немаат деформација на високи температури и животен век поголем од 5 пати од оној на кварцните материјали, што може значително да ги намали трошоците за употреба и загубата на енергија предизвикана од одржување и застој. Предноста во трошоците е очигледна, а изворот на суровини е широк.
Меѓу нив, реакционо синтеруваниот силициум карбид (RBSiC) има ниска температура на синтерување, ниски трошоци за производство, висока згуснување на материјалот и речиси никакво волуменско собирање за време на реакционото синтерување. Особено е погоден за подготовка на големи и сложени структурни делови. Затоа, најсоодветен е за производство на големи и сложени производи како што се потпирачи за чамци, чамци, конзолни лопатки, цевки за печки итн.
Бродови од силициум карбидисто така имаат одлични перспективи за развој во иднина. Без оглед на процесот LPCVD или процесот на експанзија на бор, животниот век на кварцниот чамец е релативно низок, а коефициентот на термичка експанзија на кварцниот материјал е неконзистентен со оној на силициум карбидниот материјал. Затоа, лесно е да се појават отстапувања во процесот на спојување со држачот на чамецот од силициум карбид на висока температура, што доведува до ситуација на тресење на чамецот или дури и кршење на чамецот. Бродот од силициум карбид го усвојува процесот на лиење во еден дел и целокупна обработка. Неговите барања за толеранција на обликот и положбата се високи и подобро соработува со држачот на чамецот од силициум карбид. Покрај тоа, силициум карбидот има голема цврстина, а чамецот е многу помала веројатноста да се скрши поради човечки судир отколку кварцниот чамец.
Брод од силициум карбид
Цевката на печката е главната компонента за пренос на топлина на печката, која игра улога во запечатувањето и рамномерниот пренос на топлина. Во споредба со кварцните цевки на печката, цевките на печката од силициум карбид имаат добра топлинска спроводливост, рамномерно загревање и добра термичка стабилност, а нивниот век на траење е повеќе од 5 пати поголем од оној на кварцните цевки.
Резиме
Генерално, без разлика дали во однос на перформансите на производот или трошоците за употреба, силициум-карбидните керамички материјали имаат повеќе предности од кварцните материјали во одредени аспекти на полето на сончевите ќелии. Примената на силициум-карбидните керамички материјали во фотоволтаичната индустрија во голема мера им помогна на фотоволтаичните компании да ги намалат инвестициските трошоци за помошни материјали и да го подобрат квалитетот и конкурентноста на производот. Во иднина, со големата примена на големи цевки од силициум-карбидни печки, чамци и потпори за чамци од силициум-карбид со висока чистота и континуираното намалување на трошоците, примената на силициум-карбидни керамички материјали во полето на фотоволтаичните ќелии ќе стане клучен фактор за подобрување на ефикасноста на конверзијата на светлосната енергија и намалување на индустриските трошоци во областа на производството на фотоволтаична енергија, и ќе има важно влијание врз развојот на новата фотоволтаична енергија.
Време на објавување: 05.11.2024