Dengan perkembangan berterusan dunia hari ini, tenaga tidak boleh diperbaharui semakin berkurangan, dan masyarakat manusia semakin mendesak untuk menggunakan tenaga boleh diperbaharui yang diwakili oleh "angin, cahaya, air dan nuklear". Berbanding dengan sumber tenaga boleh diperbaharui yang lain, manusia mempunyai teknologi yang paling matang, selamat dan boleh dipercayai untuk menggunakan tenaga solar. Antaranya, industri sel fotovoltaik dengan silikon ketulenan tinggi sebagai substrat telah berkembang dengan sangat pesat. Menjelang akhir tahun 2023, kapasiti terpasang fotovoltaik solar kumulatif negara saya telah melebihi 250 gigawatt, dan penjanaan kuasa fotovoltaik telah mencapai 266.3 bilion kWh, peningkatan kira-kira 30% tahun ke tahun, dan kapasiti penjanaan kuasa yang baru ditambah ialah 78.42 juta kilowatt, peningkatan sebanyak 154% tahun ke tahun. Sehingga akhir bulan Jun, kapasiti terpasang kumulatif penjanaan kuasa fotovoltaik adalah kira-kira 470 juta kilowatt, yang telah mengatasi kuasa hidro untuk menjadi sumber kuasa kedua terbesar di negara saya.
Walaupun industri fotovoltaik berkembang pesat, industri bahan baharu yang menyokongnya juga berkembang pesat. Komponen kuarza sepertimangkuk pijar kuarza, bot kuarza dan botol kuarza adalah antaranya, memainkan peranan penting dalam proses pembuatan fotovoltaik. Contohnya, mangkuk pijar kuarza digunakan untuk menyimpan silikon cair dalam pengeluaran rod silikon dan jongkong silikon; bot kuarza, tiub, botol, tangki pembersih, dsb. memainkan fungsi galas dalam penyebaran, pembersihan dan pautan proses lain dalam pengeluaran sel suria, dsb., memastikan ketulenan dan kualiti bahan silikon.
Aplikasi utama komponen kuarza untuk pembuatan fotovoltaik
Dalam proses pembuatan sel fotovoltaik solar, wafer silikon diletakkan di atas bot wafer, dan bot diletakkan di atas sokongan bot wafer untuk resapan, LPCVD dan proses haba lain, manakala dayung kantilever silikon karbida adalah komponen pemuatan utama untuk menggerakkan sokongan bot yang membawa wafer silikon masuk dan keluar dari relau pemanasan. Seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah, dayung kantilever silikon karbida dapat memastikan konsentrisiti wafer silikon dan tiub relau, sehingga menjadikan resapan dan pasifasi lebih seragam. Pada masa yang sama, ia bebas pencemaran dan tidak berubah bentuk pada suhu tinggi, mempunyai rintangan kejutan haba yang baik dan kapasiti beban yang besar, dan telah digunakan secara meluas dalam bidang sel fotovoltaik.
Gambarajah skematik komponen pemuatan bateri utama
Dalam proses resapan pendaratan lembut, bot kuarza tradisional danbot waferSokongan perlu meletakkan wafer silikon bersama-sama dengan sokongan bot kuarza ke dalam tiub kuarza dalam relau resapan. Dalam setiap proses resapan, sokongan bot kuarza yang diisi dengan wafer silikon diletakkan pada dayung silikon karbida. Selepas dayung silikon karbida memasuki tiub kuarza, dayung secara automatik tenggelam untuk meletakkan sokongan bot kuarza dan wafer silikon, dan kemudian perlahan-lahan kembali ke asal. Selepas setiap proses, sokongan bot kuarza perlu dikeluarkan daridayung silikon karbidaOperasi yang kerap sebegini akan menyebabkan sokongan bot kuarza haus dalam tempoh masa yang lama. Sebaik sahaja sokongan bot kuarza retak dan patah, keseluruhan sokongan bot kuarza akan jatuh dari dayung silikon karbida, dan kemudian merosakkan bahagian kuarza, wafer silikon dan dayung silikon karbida di bawah. Dayung silikon karbida mahal dan tidak boleh dibaiki. Sebaik sahaja kemalangan berlaku, ia akan menyebabkan kerugian harta benda yang besar.
Dalam proses LPCVD, bukan sahaja masalah tekanan haba yang dinyatakan di atas akan berlaku, tetapi memandangkan proses LPCVD memerlukan gas silana untuk melalui wafer silikon, proses jangka panjang juga akan membentuk salutan silikon pada sokongan bot wafer dan bot wafer. Disebabkan oleh ketidakselarasan pekali pengembangan haba silikon dan kuarza yang bersalut, sokongan bot dan bot akan retak, dan jangka hayat akan berkurangan dengan ketara. Jangka hayat bot kuarza biasa dan sokongan bot dalam proses LPCVD biasanya hanya 2 hingga 3 bulan. Oleh itu, adalah amat penting untuk menambah baik bahan sokongan bot bagi meningkatkan kekuatan dan hayat perkhidmatan sokongan bot bagi mengelakkan kemalangan sedemikian.
Pendek kata, apabila masa proses dan bilangan kali meningkat semasa pengeluaran sel solar, bot kuarza dan komponen lain terdedah kepada retakan tersembunyi atau keretakan. Jangka hayat bot kuarza dan tiub kuarza dalam barisan pengeluaran arus perdana semasa di China adalah kira-kira 3-6 bulan, dan ia perlu ditutup secara berkala untuk pembersihan, penyelenggaraan dan penggantian pembawa kuarza. Tambahan pula, pasir kuarza berketulenan tinggi yang digunakan sebagai bahan mentah untuk komponen kuarza kini berada dalam keadaan bekalan dan permintaan yang ketat, dan harganya telah berada pada tahap yang tinggi untuk masa yang lama, yang jelas tidak kondusif untuk meningkatkan kecekapan pengeluaran dan faedah ekonomi.
Seramik silikon karbida"muncul"
Kini, orang ramai telah menghasilkan bahan dengan prestasi yang lebih baik untuk menggantikan beberapa komponen kuarza - seramik silikon karbida.
Seramik silikon karbida mempunyai kekuatan mekanikal, kestabilan terma, rintangan suhu tinggi, rintangan pengoksidaan, rintangan kejutan haba dan rintangan kakisan kimia yang baik, dan digunakan secara meluas dalam bidang panas seperti metalurgi, jentera, tenaga baharu, dan bahan binaan serta bahan kimia. Prestasinya juga mencukupi untuk penyebaran sel TOPcon dalam pembuatan fotovoltaik, LPCVD (pemendapan wap kimia tekanan rendah), PECVD (pemendapan wap kimia plasma) dan pautan proses terma yang lain.
Sokongan bot silikon karbida LPCVD dan sokongan bot silikon karbida yang dikembangkan boron
Berbanding dengan bahan kuarza tradisional, sokongan bot, bot, dan produk tiub yang diperbuat daripada bahan seramik silikon karbida mempunyai kekuatan yang lebih tinggi, kestabilan terma yang lebih baik, tiada ubah bentuk pada suhu tinggi, dan jangka hayat lebih daripada 5 kali ganda daripada bahan kuarza, yang boleh mengurangkan kos penggunaan dan kehilangan tenaga yang disebabkan oleh penyelenggaraan dan masa henti dengan ketara. Kelebihan kos adalah jelas, dan sumber bahan mentah adalah luas.
Antaranya, silikon karbida sinter tindak balas (RBSiC) mempunyai suhu pensinteran yang rendah, kos pengeluaran yang rendah, ketumpatan bahan yang tinggi, dan hampir tiada pengecutan isipadu semasa pensinteran tindak balas. Ia amat sesuai untuk penyediaan bahagian struktur bersaiz besar dan berbentuk kompleks. Oleh itu, ia paling sesuai untuk pengeluaran produk bersaiz besar dan kompleks seperti sokongan bot, bot, dayung kantilever, tiub relau, dan sebagainya.
Bot wafer silikon karbidajuga mempunyai prospek pembangunan yang hebat pada masa hadapan. Terlepas dari proses LPCVD atau proses pengembangan boron, jangka hayat bot kuarza agak rendah, dan pekali pengembangan haba bahan kuarza tidak konsisten dengan bahan silikon karbida. Oleh itu, mudah untuk berlaku penyimpangan dalam proses pemadanan dengan pemegang bot silikon karbida pada suhu tinggi, yang membawa kepada situasi menggegarkan bot atau memecahkan bot. Bot silikon karbida menggunakan laluan proses pengacuan satu bahagian dan pemprosesan keseluruhan. Keperluan toleransi bentuk dan kedudukannya tinggi, dan ia bekerjasama dengan lebih baik dengan pemegang bot silikon karbida. Di samping itu, silikon karbida mempunyai kekuatan yang tinggi, dan bot kurang berkemungkinan pecah akibat perlanggaran manusia berbanding bot kuarza.
Bot wafer silikon karbida
Tiub relau merupakan komponen pemindahan haba utama relau, yang memainkan peranan dalam pengedap dan pemindahan haba yang seragam. Berbanding dengan tiub relau kuarza, tiub relau silikon karbida mempunyai kekonduksian terma yang baik, pemanasan seragam, dan kestabilan terma yang baik, dan jangka hayatnya lebih daripada 5 kali ganda daripada tiub kuarza.
Ringkasan
Secara amnya, sama ada dari segi prestasi produk atau kos penggunaan, bahan seramik silikon karbida mempunyai lebih banyak kelebihan berbanding bahan kuarza dalam aspek tertentu dalam bidang sel solar. Penggunaan bahan seramik silikon karbida dalam industri fotovoltaik telah banyak membantu syarikat fotovoltaik mengurangkan kos pelaburan bahan bantu dan meningkatkan kualiti dan daya saing produk. Pada masa hadapan, dengan penggunaan tiub relau silikon karbida bersaiz besar, bot silikon karbida berketulenan tinggi dan sokongan bot secara besar-besaran serta pengurangan kos yang berterusan, penggunaan bahan seramik silikon karbida dalam bidang sel fotovoltaik akan menjadi faktor utama dalam meningkatkan kecekapan penukaran tenaga cahaya dan mengurangkan kos industri dalam bidang penjanaan kuasa fotovoltaik, dan akan memberi impak penting kepada pembangunan tenaga baharu fotovoltaik.
Masa siaran: 05-Nov-2024