आजच्या जगाच्या सततच्या विकासामुळे, अपारंपरिक ऊर्जा अधिकाधिक कमी होत चालली आहे, आणि मानवी समाजाला “पवन, प्रकाश, जल आणि अणुऊर्जा” यांसारख्या नवीकरणीय ऊर्जेचा वापर करण्याची तीव्र गरज भासत आहे. इतर नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतांच्या तुलनेत, सौर ऊर्जेचा वापर करण्यासाठी मानवाकडे सर्वात प्रगत, सुरक्षित आणि विश्वसनीय तंत्रज्ञान आहे. त्यापैकी, उच्च-शुद्धतेच्या सिलिकॉनचा आधार म्हणून वापर करणारा फोटोव्होल्टेइक सेल उद्योग अत्यंत वेगाने विकसित झाला आहे. २०२३ च्या अखेरीस, माझ्या देशाची एकूण सौर फोटोव्होल्टेइक स्थापित क्षमता २५० गिगावॅट्सपेक्षा जास्त झाली आहे, आणि फोटोव्होल्टेइक वीज निर्मिती २६६.३ अब्ज किलोवॅट-तास झाली आहे, जी मागील वर्षाच्या तुलनेत सुमारे ३०% वाढ आहे, आणि नव्याने जोडलेली वीज निर्मिती क्षमता ७८.४२ दशलक्ष किलोवॅट्स आहे, जी मागील वर्षाच्या तुलनेत १५४% वाढ आहे. जून महिन्याच्या अखेरीस, फोटोव्होल्टेइक वीज निर्मितीची एकूण स्थापित क्षमता सुमारे ४७० दशलक्ष किलोवॅट्स होती, ज्यामुळे ती जलविद्युतला मागे टाकून माझ्या देशातील दुसरा सर्वात मोठा ऊर्जा स्रोत बनली आहे.
फोटोव्होल्टेइक उद्योग झपाट्याने विकसित होत असताना, त्याला आधार देणारा नवीन सामग्री उद्योगही वेगाने विकसित होत आहे. क्वार्ट्झचे घटक जसे कीक्वार्ट्झ क्रुसिबलफोटोव्होल्टेइक उत्पादन प्रक्रियेत महत्त्वाची भूमिका बजावणारे क्वार्ट्झ बोटी आणि क्वार्ट्झ बाटल्या यांचा त्यात समावेश आहे. उदाहरणार्थ, सिलिकॉन रॉड आणि सिलिकॉन इंगॉटच्या उत्पादनात वितळलेले सिलिकॉन ठेवण्यासाठी क्वार्ट्झ क्रुसिबलचा वापर केला जातो; सौर सेल इत्यादींच्या उत्पादनातील विसरण, स्वच्छता आणि इतर प्रक्रिया टप्प्यांमध्ये क्वार्ट्झ बोटी, ट्यूब, बाटल्या, स्वच्छता टाक्या इत्यादी आधार देण्याचे कार्य करतात, ज्यामुळे सिलिकॉन सामग्रीची शुद्धता आणि गुणवत्ता सुनिश्चित होते.
फोटोव्होल्टेइक उत्पादनासाठी क्वार्ट्झ घटकांचे मुख्य उपयोग
सौर फोटोव्होल्टेइक सेलच्या उत्पादन प्रक्रियेमध्ये, सिलिकॉन वेफर्स एका वेफर बोटवर ठेवले जातात आणि डिफ्यूजन, एलपीसीव्हीडी (LPCVD) व इतर औष्णिक प्रक्रियांसाठी ही बोट एका वेफर बोट सपोर्टवर ठेवली जाते. त्याचवेळी, सिलिकॉन कार्बाइड कॅन्टिलीव्हर पॅडल हा सिलिकॉन वेफर्स वाहून नेणाऱ्या बोट सपोर्टला हीटिंग फर्नेसमध्ये आत-बाहेर हलवण्यासाठी एक महत्त्वाचा लोडिंग घटक आहे. खालील आकृतीत दाखवल्याप्रमाणे, सिलिकॉन कार्बाइड कॅन्टिलीव्हर पॅडल सिलिकॉन वेफर आणि फर्नेस ट्यूबची एककेंद्रता सुनिश्चित करते, ज्यामुळे डिफ्यूजन आणि पॅसिव्हेशन अधिक एकसमान होते. त्याच वेळी, ते प्रदूषणरहित आणि उच्च तापमानात विकृत न होणारे आहे, त्यात चांगला औष्णिक धक्का प्रतिरोध आणि मोठी भार क्षमता आहे, आणि फोटोव्होल्टेइक सेलच्या क्षेत्रात त्याचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो.
बॅटरीच्या प्रमुख लोडिंग घटकांचा योजनाबद्ध आकृती
सॉफ्ट लँडिंग प्रसार प्रक्रियेमध्ये, पारंपारिक क्वार्ट्झ बोट आणिवेफर बोटसिलिकॉन वेफरला क्वार्ट्झ बोट सपोर्टसह डिफ्यूजन फर्नेसमधील क्वार्ट्झ ट्यूबमध्ये ठेवणे आवश्यक आहे. प्रत्येक डिफ्यूजन प्रक्रियेत, सिलिकॉन वेफरने भरलेला क्वार्ट्झ बोट सपोर्ट सिलिकॉन कार्बाइड पॅडलवर ठेवला जातो. सिलिकॉन कार्बाइड पॅडल क्वार्ट्झ ट्यूबमध्ये प्रवेश केल्यानंतर, ते पॅडल क्वार्ट्झ बोट सपोर्ट आणि सिलिकॉन वेफर खाली ठेवण्यासाठी आपोआप खाली जाते आणि नंतर हळूहळू मूळ जागी परत येते. प्रत्येक प्रक्रियेनंतर, क्वार्ट्झ बोट सपोर्ट काढून टाकणे आवश्यक असते.सिलिकॉन कार्बाइड पॅडलअशा वारंवार वापरामुळे कालांतराने क्वार्ट्झ बोट सपोर्ट झिजेल. एकदा क्वार्ट्झ बोट सपोर्टला तडा जाऊन तो तुटला की, संपूर्ण सपोर्ट सिलिकॉन कार्बाइड पॅडलवरून गळून पडेल आणि त्यामुळे खाली असलेले क्वार्ट्झचे भाग, सिलिकॉन वेफर्स आणि सिलिकॉन कार्बाइड पॅडल्स यांचे नुकसान होईल. सिलिकॉन कार्बाइड पॅडल महाग असते आणि त्याची दुरुस्ती करता येत नाही. एकदा अपघात झाल्यास, त्यामुळे प्रचंड मालमत्तेचे नुकसान होईल.
एलपीसीव्हीडी प्रक्रियेमध्ये, केवळ वर नमूद केलेल्या औष्णिक ताणाच्या समस्याच उद्भवत नाहीत, तर या प्रक्रियेत सिलिकॉन वेफरमधून सिलेन वायू प्रवाहित करावा लागत असल्यामुळे, दीर्घकाळ चालणाऱ्या प्रक्रियेमुळे वेफर बोट सपोर्ट आणि वेफर बोटवर सिलिकॉनचा थर देखील तयार होतो. लेपित सिलिकॉन आणि क्वार्ट्जच्या औष्णिक प्रसरण गुणांकांमधील विसंगतीमुळे, बोट सपोर्ट आणि बोटला तडे जातात आणि त्यांचे आयुर्मान गंभीरपणे कमी होते. एलपीसीव्हीडी प्रक्रियेतील सामान्य क्वार्ट्ज बोट्स आणि बोट सपोर्ट्सचे आयुर्मान सहसा फक्त २ ते ३ महिने असते. त्यामुळे, असे अपघात टाळण्यासाठी बोट सपोर्टची मजबुती आणि सेवा आयुष्य वाढवण्याकरिता त्याच्या सामग्रीमध्ये सुधारणा करणे विशेष महत्त्वाचे आहे.
थोडक्यात सांगायचे झाल्यास, सौर सेलच्या उत्पादनादरम्यान प्रक्रियेचा वेळ आणि फेऱ्यांची संख्या वाढल्यामुळे, क्वार्ट्ज बोट्स आणि इतर घटकांना छुपे तडे जाण्याची किंवा ते तुटण्याची शक्यता असते. चीनमधील सध्याच्या मुख्य उत्पादन लाइन्समध्ये क्वार्ट्ज बोट्स आणि क्वार्ट्ज ट्यूब्सचे आयुष्य सुमारे ३-६ महिने असते, आणि स्वच्छता, देखभाल व क्वार्ट्ज वाहक बदलण्यासाठी त्यांना नियमितपणे बंद ठेवावे लागते. शिवाय, क्वार्ट्ज घटकांसाठी कच्चा माल म्हणून वापरल्या जाणाऱ्या उच्च-शुद्धतेच्या क्वार्ट्ज वाळूचा पुरवठा आणि मागणी सध्या तुटवड्याच्या स्थितीत आहे, आणि तिची किंमत बऱ्याच काळापासून उच्च पातळीवर आहे, जे उत्पादन कार्यक्षमता आणि आर्थिक लाभ सुधारण्यासाठी स्पष्टपणे अनुकूल नाही.
सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक्सहजर रहा
आता, लोकांनी क्वार्ट्झच्या काही घटकांना पर्याय म्हणून अधिक चांगली कामगिरी करणारा एक पदार्थ शोधून काढला आहे - सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक्स.
सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक्समध्ये चांगली यांत्रिक शक्ती, औष्णिक स्थिरता, उच्च तापमान प्रतिरोध, ऑक्सिडेशन प्रतिरोध, औष्णिक धक्का प्रतिरोध आणि रासायनिक क्षरण प्रतिरोध हे गुणधर्म असून, त्यांचा वापर धातूशास्त्र, यंत्रसामग्री, नवीन ऊर्जा, तसेच बांधकाम साहित्य आणि रसायने यांसारख्या महत्त्वाच्या क्षेत्रांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर केला जातो. फोटोव्होल्टेइक उत्पादन, एलपीसीव्हीडी (कमी दाबाचे रासायनिक बाष्प निक्षेपण), पीईसीव्हीडी (प्लाझ्मा रासायनिक बाष्प निक्षेपण) आणि इतर औष्णिक प्रक्रियांच्या टप्प्यांमध्ये टॉपकॉन (TOPcon) सेलच्या प्रसारासाठी देखील त्याची कार्यक्षमता पुरेशी आहे.
एलपीसीव्हीडी सिलिकॉन कार्बाइड बोट सपोर्ट आणि बोरॉन-विस्तारित सिलिकॉन कार्बाइड बोट सपोर्ट
पारंपरिक क्वार्ट्ज सामग्रीच्या तुलनेत, सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक सामग्रीपासून बनवलेले बोट सपोर्ट्स, बोटी आणि ट्यूब उत्पादने अधिक मजबूत असतात, त्यांची औष्णिक स्थिरता उत्तम असते, उच्च तापमानातही त्यांचे विरूपण होत नाही आणि त्यांचे आयुर्मान क्वार्ट्ज सामग्रीच्या ५ पटींपेक्षा जास्त असते. यामुळे वापराचा खर्च आणि देखभाल व डाउनटाइममुळे होणारे ऊर्जेचे नुकसान लक्षणीयरीत्या कमी होऊ शकते. खर्चातील फायदा स्पष्ट आहे आणि कच्च्या मालाचे स्रोतही विस्तृत आहेत.
त्यांपैकी, रिॲक्शन सिंटर्ड सिलिकॉन कार्बाइड (RBSiC) मध्ये कमी सिंटरिंग तापमान, कमी उत्पादन खर्च, उच्च पदार्थ घनता आणि रिॲक्शन सिंटरिंग दरम्यान जवळजवळ कोणतेही आकारमान आकुंचन न होण्याची वैशिष्ट्ये आहेत. हे विशेषतः मोठ्या आकाराचे आणि गुंतागुंतीच्या आकाराचे संरचनात्मक भाग तयार करण्यासाठी योग्य आहे. त्यामुळे, हे बोट सपोर्ट, बोटी, कॅन्टिलीव्हर पॅडल, फर्नेस ट्यूब इत्यादींसारख्या मोठ्या आकाराच्या आणि गुंतागुंतीच्या उत्पादनांच्या निर्मितीसाठी सर्वात योग्य आहे.
सिलिकॉन कार्बाइड वेफर बोटीभविष्यात विकासाच्या उत्तम संधी देखील आहेत. LPCVD प्रक्रिया असो किंवा बोरॉन विस्तार प्रक्रिया असो, क्वार्ट्ज बोटीचे आयुष्य तुलनेने कमी असते आणि क्वार्ट्ज पदार्थाचा औष्णिक विस्तार गुणांक सिलिकॉन कार्बाइड पदार्थाच्या गुणांकापेक्षा वेगळा असतो. त्यामुळे, उच्च तापमानात सिलिकॉन कार्बाइड बोट होल्डरसोबत जुळवणी करण्याच्या प्रक्रियेत त्रुटी येण्याची शक्यता असते, ज्यामुळे बोट हादरते किंवा तुटते. सिलिकॉन कार्बाइड बोट एक-तुकडा मोल्डिंग आणि समग्र प्रक्रियेचा मार्ग अवलंबते. तिच्या आकार आणि स्थितीच्या सहनशीलतेच्या गरजा उच्च असतात आणि ती सिलिकॉन कार्बाइड बोट होल्डरसोबत अधिक चांगल्या प्रकारे जुळवून घेते. याव्यतिरिक्त, सिलिकॉन कार्बाइडमध्ये उच्च शक्ती असते आणि मानवी धक्क्याने क्वार्ट्ज बोटीपेक्षा ही बोट तुटण्याची शक्यता खूपच कमी असते.
सिलिकॉन कार्बाइड वेफर बोट
भट्टीची नळी हा भट्टीचा मुख्य उष्णता हस्तांतरण घटक आहे, जो सीलिंग आणि एकसमान उष्णता हस्तांतरणात भूमिका बजावतो. क्वार्ट्ज भट्टीच्या नळ्यांच्या तुलनेत, सिलिकॉन कार्बाइड भट्टीच्या नळ्यांमध्ये चांगली औष्णिक वाहकता, एकसमान उष्णता आणि चांगली औष्णिक स्थिरता असते, आणि त्यांचे आयुष्य क्वार्ट्ज नळ्यांपेक्षा ५ पटींपेक्षा जास्त असते.
सारांश
सर्वसाधारणपणे, उत्पादनाची कार्यक्षमता असो किंवा वापराचा खर्च असो, सौर सेल क्षेत्रातील काही विशिष्ट बाबींमध्ये क्वार्ट्झ सामग्रीच्या तुलनेत सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक सामग्रीचे अधिक फायदे आहेत. फोटोव्होल्टेइक उद्योगात सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक सामग्रीच्या वापरामुळे फोटोव्होल्टेइक कंपन्यांना सहायक सामग्रीवरील गुंतवणुकीचा खर्च कमी करण्यास आणि उत्पादनाची गुणवत्ता व स्पर्धात्मकता सुधारण्यास मोठी मदत झाली आहे. भविष्यात, मोठ्या आकाराच्या सिलिकॉन कार्बाइड फर्नेस ट्यूब्स, उच्च-शुद्धतेच्या सिलिकॉन कार्बाइड बोट्स आणि बोट सपोर्ट्सच्या मोठ्या प्रमाणावरील वापरामुळे आणि खर्चात सतत होणाऱ्या कपातीमुळे, फोटोव्होल्टेइक सेलच्या क्षेत्रात सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक सामग्रीचा वापर हा फोटोव्होल्टेइक वीज निर्मितीच्या क्षेत्रात प्रकाश ऊर्जा रूपांतरणाची कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी आणि औद्योगिक खर्च कमी करण्यासाठी एक महत्त्वाचा घटक बनेल, आणि फोटोव्होल्टेइक नवीन ऊर्जेच्या विकासावर त्याचा महत्त्वपूर्ण परिणाम होईल.
पोस्ट करण्याची वेळ: ०५-नोव्हेंबर-२०२४