सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक्स: फोटोव्होल्टेइक क्वार्ट्ज घटकांचे टर्मिनेटर

आजच्या जगाच्या सततच्या विकासासोबत, अक्षय ऊर्जा अधिकाधिक संपत चालली आहे आणि मानवी समाजाला "वारा, प्रकाश, पाणी आणि अणुऊर्जा" द्वारे दर्शविल्या जाणाऱ्या अक्षय ऊर्जेचा वापर करण्याची तीव्र गरज आहे. इतर अक्षय ऊर्जा स्रोतांच्या तुलनेत, मानवांकडे सौर ऊर्जेचा वापर करण्यासाठी सर्वात परिपक्व, सुरक्षित आणि विश्वासार्ह तंत्रज्ञान आहे. त्यापैकी, सब्सट्रेट म्हणून उच्च-शुद्धता सिलिकॉन असलेले फोटोव्होल्टेइक सेल उद्योग अत्यंत वेगाने विकसित झाले आहे. २०२३ च्या अखेरीस, माझ्या देशाची संचयी सौर फोटोव्होल्टेइक स्थापित क्षमता २५० गिगावॅटपेक्षा जास्त झाली आहे आणि फोटोव्होल्टेइक वीज निर्मिती २६६.३ अब्ज किलोवॅट प्रति तास झाली आहे, जी वर्षानुवर्षे सुमारे ३०% वाढ आहे आणि नवीन जोडण्यात आलेली वीज निर्मिती क्षमता ७८.४२ दशलक्ष किलोवॅट आहे, जी वर्षानुवर्षे १५४% वाढ आहे. जूनच्या अखेरीस, फोटोव्होल्टेइक वीज निर्मितीची संचयी स्थापित क्षमता सुमारे ४७० दशलक्ष किलोवॅट होती, जी जलविद्युतला मागे टाकून माझ्या देशातील दुसऱ्या क्रमांकाची सर्वात मोठी वीज निर्मिती बनली आहे.

फोटोव्होल्टेइक उद्योग वेगाने विकसित होत असताना, त्याला आधार देणारे नवीन साहित्य उद्योग देखील वेगाने विकसित होत आहे. क्वार्ट्ज घटक जसे कीक्वार्ट्ज क्रूसिबल्स, क्वार्ट्ज बोटी आणि क्वार्ट्ज बाटल्या त्यापैकी आहेत, ज्या फोटोव्होल्टेइक उत्पादन प्रक्रियेत महत्त्वाची भूमिका बजावतात. उदाहरणार्थ, सिलिकॉन रॉड्स आणि सिलिकॉन इनगॉट्सच्या उत्पादनात वितळलेले सिलिकॉन ठेवण्यासाठी क्वार्ट्ज क्रूसिबलचा वापर केला जातो; क्वार्ट्ज बोटी, ट्यूब, बाटल्या, साफसफाईच्या टाक्या इत्यादी सौर पेशी इत्यादींच्या उत्पादनात प्रसार, साफसफाई आणि इतर प्रक्रिया दुव्यांमध्ये बेअरिंगचे कार्य करतात, ज्यामुळे सिलिकॉन सामग्रीची शुद्धता आणि गुणवत्ता सुनिश्चित होते.

फोटोव्होल्टेइक उत्पादनासाठी क्वार्ट्ज घटकांचे मुख्य अनुप्रयोग

सौर फोटोव्होल्टेइक पेशींच्या निर्मिती प्रक्रियेत, सिलिकॉन वेफर्स वेफर बोटवर ठेवले जातात आणि बोट डिफ्यूजन, एलपीसीव्हीडी आणि इतर थर्मल प्रक्रियांसाठी वेफर बोट सपोर्टवर ठेवली जाते, तर सिलिकॉन कार्बाइड कॅन्टीलिव्हर पॅडल हे सिलिकॉन वेफर्स वाहून नेणाऱ्या बोट सपोर्टला हीटिंग फर्नेसमध्ये आणि बाहेर हलविण्यासाठी मुख्य लोडिंग घटक आहे. खालील आकृतीत दाखवल्याप्रमाणे, सिलिकॉन कार्बाइड कॅन्टीलिव्हर पॅडल सिलिकॉन वेफर आणि फर्नेस ट्यूबची एकाग्रता सुनिश्चित करू शकते, ज्यामुळे डिफ्यूजन आणि पॅसिव्हेशन अधिक एकसमान होते. त्याच वेळी, ते प्रदूषणमुक्त आहे आणि उच्च तापमानात विकृत नाही, चांगले थर्मल शॉक प्रतिरोधक आणि मोठी भार क्षमता आहे आणि फोटोव्होल्टेइक पेशींच्या क्षेत्रात मोठ्या प्रमाणावर वापरले गेले आहे.

की बॅटरी लोडिंग घटकांचे योजनाबद्ध आकृती

सॉफ्ट लँडिंग डिफ्यूजन प्रक्रियेत, पारंपारिक क्वार्ट्ज बोट आणिवेफर बोटसपोर्टसाठी सिलिकॉन वेफर आणि क्वार्ट्ज बोट सपोर्ट डिफ्यूजन फर्नेसमधील क्वार्ट्ज ट्यूबमध्ये एकत्र करणे आवश्यक आहे. प्रत्येक डिफ्यूजन प्रक्रियेत, सिलिकॉन वेफर्सने भरलेला क्वार्ट्ज बोट सपोर्ट सिलिकॉन कार्बाइड पॅडलवर ठेवला जातो. सिलिकॉन कार्बाइड पॅडल क्वार्ट्ज ट्यूबमध्ये प्रवेश केल्यानंतर, पॅडल क्वार्ट्ज बोट सपोर्ट आणि सिलिकॉन वेफर खाली ठेवण्यासाठी आपोआप बुडते आणि नंतर हळूहळू मूळ ठिकाणी परत जाते. प्रत्येक प्रक्रियेनंतर, क्वार्ट्ज बोट सपोर्ट काढून टाकणे आवश्यक आहे.सिलिकॉन कार्बाइड पॅडल. अशा वारंवार वापरामुळे क्वार्ट्ज बोट सपोर्ट बराच काळ खराब होईल. एकदा क्वार्ट्ज बोट सपोर्टला तडे गेले आणि तो तुटला की, संपूर्ण क्वार्ट्ज बोट सपोर्ट सिलिकॉन कार्बाइड पॅडलवरून खाली पडेल आणि नंतर क्वार्ट्जचे भाग, सिलिकॉन वेफर्स आणि खालील सिलिकॉन कार्बाइड पॅडल खराब होतील. सिलिकॉन कार्बाइड पॅडल महाग आहे आणि त्याची दुरुस्ती करता येत नाही. एकदा अपघात झाला की, त्यामुळे मोठ्या प्रमाणात मालमत्तेचे नुकसान होते.

LPCVD प्रक्रियेत, वर उल्लेख केलेल्या थर्मल स्ट्रेस समस्याच उद्भवणार नाहीत, तर LPCVD प्रक्रियेला सिलिकॉन वेफरमधून जाण्यासाठी सिलेन गॅसची आवश्यकता असल्याने, दीर्घकालीन प्रक्रियेत वेफर बोट सपोर्ट आणि वेफर बोटवर सिलिकॉन कोटिंग देखील तयार होईल. लेपित सिलिकॉन आणि क्वार्ट्जच्या थर्मल एक्सपेंशन गुणांकांच्या विसंगतीमुळे, बोट सपोर्ट आणि बोट क्रॅक होतील आणि आयुष्यमान गंभीरपणे कमी होईल. LPCVD प्रक्रियेत सामान्य क्वार्ट्ज बोटी आणि बोट सपोर्टचे आयुष्यमान सहसा फक्त 2 ते 3 महिने असते. म्हणून, अशा अपघात टाळण्यासाठी बोट सपोर्टची ताकद आणि सेवा आयुष्य वाढवण्यासाठी बोट सपोर्ट मटेरियलमध्ये सुधारणा करणे विशेषतः महत्वाचे आहे.

थोडक्यात, सौर पेशींच्या उत्पादनादरम्यान प्रक्रियेचा वेळ आणि संख्या वाढत असताना, क्वार्ट्ज बोटी आणि इतर घटकांना लपलेल्या भेगा किंवा अगदी तुटण्याची शक्यता असते. चीनमधील सध्याच्या मुख्य प्रवाहातील उत्पादन रेषांमध्ये क्वार्ट्ज बोटी आणि क्वार्ट्ज ट्यूबचे आयुष्य सुमारे 3-6 महिने आहे आणि क्वार्ट्ज वाहकांची स्वच्छता, देखभाल आणि बदलण्यासाठी त्यांना नियमितपणे बंद करावे लागते. शिवाय, क्वार्ट्ज घटकांसाठी कच्चा माल म्हणून वापरल्या जाणाऱ्या उच्च-शुद्धतेच्या क्वार्ट्ज वाळूचा सध्या पुरवठा आणि मागणीत तफावत आहे आणि किंमत बर्याच काळापासून उच्च पातळीवर चालत आहे, जी स्पष्टपणे उत्पादन कार्यक्षमता आणि आर्थिक फायद्यांमध्ये सुधारणा करण्यासाठी अनुकूल नाही.

सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक्स"आला"

आता, लोकांनी काही क्वार्ट्ज घटक - सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक्स - बदलण्यासाठी चांगल्या कामगिरीचे साहित्य शोधून काढले आहे.

सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिकमध्ये चांगली यांत्रिक शक्ती, थर्मल स्थिरता, उच्च तापमान प्रतिरोधकता, ऑक्सिडेशन प्रतिरोधकता, थर्मल शॉक प्रतिरोधकता आणि रासायनिक गंज प्रतिरोधकता असते आणि ते धातूशास्त्र, यंत्रसामग्री, नवीन ऊर्जा आणि बांधकाम साहित्य आणि रसायने यासारख्या गरम क्षेत्रात मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात. फोटोव्होल्टेइक उत्पादन, LPCVD (कमी दाबाचे रासायनिक वाष्प निक्षेपण), PECVD (प्लाझ्मा रासायनिक वाष्प निक्षेपण) आणि इतर थर्मल प्रक्रिया दुव्यांमध्ये TOPcon पेशींच्या प्रसारासाठी देखील त्याची कार्यक्षमता पुरेशी आहे.

LPCVD सिलिकॉन कार्बाइड बोट सपोर्ट आणि बोरॉन-विस्तारित सिलिकॉन कार्बाइड बोट सपोर्ट

पारंपारिक क्वार्ट्ज मटेरियलच्या तुलनेत, सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक मटेरियलपासून बनवलेल्या बोट सपोर्ट, बोटी आणि ट्यूब उत्पादनांमध्ये जास्त ताकद, चांगली थर्मल स्थिरता, उच्च तापमानात कोणतेही विकृती नसते आणि क्वार्ट्ज मटेरियलपेक्षा 5 पट जास्त आयुष्य असते, ज्यामुळे वापराचा खर्च आणि देखभाल आणि डाउनटाइममुळे होणारे ऊर्जेचे नुकसान लक्षणीयरीत्या कमी होऊ शकते. खर्चाचा फायदा स्पष्ट आहे आणि कच्च्या मालाचा स्रोत विस्तृत आहे.

त्यापैकी, रिअ‍ॅक्शन सिंटर केलेले सिलिकॉन कार्बाइड (RBSiC) मध्ये कमी सिंटरिंग तापमान, कमी उत्पादन खर्च, उच्च सामग्री घनता आणि रिअ‍ॅक्शन सिंटरिंग दरम्यान जवळजवळ कोणतेही आकारमान संकोचन नसते. हे विशेषतः मोठ्या आकाराच्या आणि जटिल आकाराच्या स्ट्रक्चरल भागांच्या तयारीसाठी योग्य आहे. म्हणून, ते बोट सपोर्ट, बोटी, कॅन्टिलिव्हर पॅडल्स, फर्नेस ट्यूब इत्यादी मोठ्या आकाराच्या आणि जटिल उत्पादनांच्या उत्पादनासाठी सर्वात योग्य आहे.

सिलिकॉन कार्बाइड वेफर बोटीभविष्यात विकासाच्या उत्तम शक्यता देखील आहेत. LPCVD प्रक्रिया किंवा बोरॉन विस्तार प्रक्रिया काहीही असो, क्वार्ट्ज बोटीचे आयुष्य तुलनेने कमी असते आणि क्वार्ट्ज मटेरियलचा थर्मल एक्सपेंशन गुणांक सिलिकॉन कार्बाइड मटेरियलशी विसंगत असतो. त्यामुळे, उच्च तापमानात सिलिकॉन कार्बाइड बोट होल्डरशी जुळण्याच्या प्रक्रियेत विचलन होणे सोपे असते, ज्यामुळे बोट हलते किंवा बोट तुटते. सिलिकॉन कार्बाइड बोट वन-पीस मोल्डिंग आणि एकूण प्रक्रियेचा प्रक्रिया मार्ग स्वीकारते. त्याची आकार आणि स्थिती सहनशीलता आवश्यकता जास्त असतात आणि ती सिलिकॉन कार्बाइड बोट होल्डरशी चांगले सहकार्य करते. याव्यतिरिक्त, सिलिकॉन कार्बाइडमध्ये उच्च ताकद असते आणि क्वार्ट्ज बोटपेक्षा मानवी टक्करमुळे बोट तुटण्याची शक्यता खूपच कमी असते.

सिलिकॉन कार्बाइड वेफर बोट

फर्नेस ट्यूब हा भट्टीचा मुख्य उष्णता हस्तांतरण घटक आहे, जो सीलिंग आणि एकसमान उष्णता हस्तांतरणात भूमिका बजावतो. क्वार्ट्ज फर्नेस ट्यूबच्या तुलनेत, सिलिकॉन कार्बाइड फर्नेस ट्यूबमध्ये चांगली थर्मल चालकता, एकसमान हीटिंग आणि चांगली थर्मल स्थिरता असते आणि त्यांचे आयुष्य क्वार्ट्ज ट्यूबपेक्षा 5 पट जास्त असते.

सारांश

सर्वसाधारणपणे, उत्पादन कामगिरीच्या बाबतीत असो किंवा वापराच्या किंमतीच्या बाबतीत, सौर पेशी क्षेत्राच्या काही पैलूंमध्ये सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक मटेरियलचे क्वार्ट्ज मटेरियलपेक्षा जास्त फायदे आहेत. फोटोव्होल्टेइक उद्योगात सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक मटेरियलच्या वापरामुळे फोटोव्होल्टेइक कंपन्यांना सहाय्यक मटेरियलचा गुंतवणूक खर्च कमी करण्यास आणि उत्पादनाची गुणवत्ता आणि स्पर्धात्मकता सुधारण्यास खूप मदत झाली आहे. भविष्यात, मोठ्या आकाराच्या सिलिकॉन कार्बाइड फर्नेस ट्यूब, उच्च-शुद्धता असलेल्या सिलिकॉन कार्बाइड बोटी आणि बोट सपोर्टच्या मोठ्या प्रमाणात वापरासह आणि खर्चात सतत कपात केल्याने, फोटोव्होल्टेइक सेलच्या क्षेत्रात सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक मटेरियलचा वापर प्रकाश ऊर्जा रूपांतरणाची कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी आणि फोटोव्होल्टेइक पॉवर जनरेशनच्या क्षेत्रात उद्योग खर्च कमी करण्यासाठी एक महत्त्वाचा घटक बनेल आणि फोटोव्होल्टेइक नवीन उर्जेच्या विकासावर महत्त्वपूर्ण परिणाम करेल.