Met de voortdurende ontwikkeling van de wereld van vandaag raakt niet-hernieuwbare energiebronnen steeds meer uitgeput en wordt de menselijke samenleving steeds dringender overgehaald om hernieuwbare energiebronnen te gebruiken, zoals "wind, licht, water en kernenergie". Vergeleken met andere hernieuwbare energiebronnen beschikt de mensheid over de meest volwassen, veilige en betrouwbare technologie voor het gebruik van zonne-energie. Onder deze technologieën heeft de fotovoltaïsche cellenindustrie met silicium met een hoge zuiverheidsgraad als substraat zich extreem snel ontwikkeld. Tegen eind 2023 bedroeg de cumulatieve geïnstalleerde capaciteit van fotovoltaïsche zonne-energie in mijn land meer dan 250 gigawatt en bedroeg de fotovoltaïsche energieopwekking 266,3 miljard kWh, een stijging van ongeveer 30% op jaarbasis. De nieuw toegevoegde energieopwekkingscapaciteit bedraagt 78,42 miljoen kilowatt, een stijging van 154% op jaarbasis. Eind juni bedroeg de cumulatieve geïnstalleerde capaciteit van fotovoltaïsche energieopwekking ongeveer 470 miljoen kilowatt, waarmee waterkracht de op één na grootste energiebron in mijn land is geworden.
Terwijl de fotovoltaïsche industrie zich snel ontwikkelt, ontwikkelt de industrie voor nieuwe materialen die deze ondersteunt zich ook snel. Kwartscomponenten zoalskwarts smeltkroezenKwartsboten en kwartsflessen behoren hiertoe en spelen een belangrijke rol in het productieproces van fotovoltaïsche cellen. Kwartskroezen worden bijvoorbeeld gebruikt om gesmolten silicium vast te houden bij de productie van siliciumstaven en siliciumstaven; kwartsboten, -buizen, -flessen, reinigingstanks, enz. spelen een dragende rol in de diffusie, reiniging en andere processtappen bij de productie van zonnecellen, enz., en garanderen de zuiverheid en kwaliteit van siliciummaterialen.
Belangrijkste toepassingen van kwartscomponenten voor de productie van fotovoltaïsche cellen
Tijdens het productieproces van fotovoltaïsche cellen worden siliciumwafers op een waferboot geplaatst, die vervolgens op een waferbootdrager wordt geplaatst voor diffusie, LPCVD en andere thermische processen. De siliciumcarbide cantilever-peddel is de belangrijkste laadcomponent voor het in en uit de oven verplaatsen van de bootdrager met de siliciumwafers. Zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding, zorgt de siliciumcarbide cantilever-peddel voor de concentriciteit van de siliciumwafer en de ovenbuis, waardoor de diffusie en passivering gelijkmatiger verlopen. Tegelijkertijd is de peddel vrij van vervuiling en vervormt hij niet bij hoge temperaturen, heeft hij een goede thermische schokbestendigheid en een hoog draagvermogen, en wordt hij veel gebruikt in de fotovoltaïsche cellensector.
Schematisch diagram van de belangrijkste componenten voor het laden van de batterij
Bij het zachte landingsdiffusieproces worden de traditionele kwartsboten enwafelbootDe ondersteuning moet de siliciumwafer samen met de kwartsboot-ondersteuning in de kwartsbuis in de diffusieoven plaatsen. Bij elk diffusieproces wordt de kwartsboot-ondersteuning, gevuld met siliciumwafers, op de siliciumcarbide-peddel geplaatst. Nadat de siliciumcarbide-peddel de kwartsbuis is binnengegaan, zakt de peddel automatisch om de kwartsboot-ondersteuning en de siliciumwafer neer te zetten, en loopt vervolgens langzaam terug naar de oorsprong. Na elk proces moet de kwartsboot-ondersteuning uit desiliciumcarbide peddelZulke frequente handelingen zorgen ervoor dat de steun van de kwartsboot na verloop van tijd slijt. Zodra de steun van de kwartsboot scheurt en breekt, valt de gehele steun van de kwartsboot van de siliciumcarbide peddel en beschadigt vervolgens de kwartsonderdelen, siliciumwafers en siliciumcarbide peddels eronder. De siliciumcarbide peddel is duur en kan niet worden gerepareerd. Een ongeval kan enorme materiële schade veroorzaken.
Tijdens het LPCVD-proces treden niet alleen de bovengenoemde thermische spanningsproblemen op. Omdat het LPCVD-proces silaangas vereist om door de siliciumwafer te stromen, zal het proces op lange termijn ook een siliciumcoating vormen op de waferbootdrager en de waferboot zelf. Door de inconsistente thermische uitzettingscoëfficiënten van het gecoate silicium en kwarts zullen de bootdrager en de boot zelf scheuren en zal de levensduur aanzienlijk worden verkort. De levensduur van gewone kwartsboten en bootdragers in het LPCVD-proces is meestal slechts 2 tot 3 maanden. Daarom is het bijzonder belangrijk om het materiaal van de bootdrager te verbeteren om de sterkte en levensduur ervan te verbeteren en dergelijke ongevallen te voorkomen.
Kortom, naarmate de procestijd en het aantal keren toenemen tijdens de productie van zonnecellen, zijn kwartsboten en andere componenten gevoelig voor verborgen scheuren of zelfs breuken. De levensduur van kwartsboten en kwartsbuizen in de huidige gangbare productielijnen in China bedraagt ongeveer 3-6 maanden en ze moeten regelmatig worden stilgelegd voor reiniging, onderhoud en vervanging van kwartsdragers. Bovendien is het zeer zuivere kwartszand dat als grondstof voor kwartscomponenten wordt gebruikt momenteel schaars in vraag en aanbod, en de prijs is al geruime tijd hoog, wat uiteraard niet bevorderlijk is voor een verbetering van de productie-efficiëntie en economische voordelen.
Siliciumcarbide keramiek“opdagen”
Tegenwoordig is er een materiaal bedacht met betere prestaties om een aantal kwartscomponenten te vervangen: siliciumcarbidekeramiek.
Siliciumcarbidekeramiek heeft een goede mechanische sterkte, thermische stabiliteit, hoge temperatuurbestendigheid, oxidatiebestendigheid, thermische schokbestendigheid en chemische corrosiebestendigheid. Het wordt veel gebruikt in sectoren zoals metallurgie, machinebouw, nieuwe energie, bouwmaterialen en chemicaliën. De prestaties zijn ook voldoende voor de diffusie van TOPcon-cellen in de fotovoltaïsche productie, LPCVD (lagedruk chemische dampdepositie), PECVD (plasma chemische dampdepositie) en andere thermische procesverbindingen.
LPCVD siliciumcarbide bootondersteuning en boor-geëxpandeerde siliciumcarbide bootondersteuning
Vergeleken met traditionele kwartsmaterialen hebben bootondersteuningen, boten en buisproducten van siliciumcarbidekeramiek een hogere sterkte, betere thermische stabiliteit, geen vervorming bij hoge temperaturen en een levensduur die meer dan vijf keer zo lang is als die van kwartsmaterialen. Dit kan de gebruikskosten en het energieverlies door onderhoud en stilstand aanzienlijk verlagen. Het kostenvoordeel is duidelijk en de grondstoffen zijn breed beschikbaar.
Reactiegesinterd siliciumcarbide (RBSiC) heeft een lage sintertemperatuur, lage productiekosten, een hoge materiaalverdichting en vrijwel geen volumekrimp tijdens het reactie-sinteren. Het is bijzonder geschikt voor de vervaardiging van grote en complexe constructiedelen. Daarom is het zeer geschikt voor de productie van grote en complexe producten zoals bootsteunen, boten, cantileverpeddels, ovenbuizen, enz.
Siliciumcarbide waferbotenhebben ook uitstekende ontwikkelingsperspectieven in de toekomst. Ongeacht het LPCVD-proces of het boorexpansieproces is de levensduur van de kwartsboot relatief laag en is de thermische uitzettingscoëfficiënt van het kwartsmateriaal inconsistent met die van het siliciumcarbidemateriaal. Daarom is het gemakkelijk om afwijkingen te hebben in het proces van het matchen met de siliciumcarbide boothouder bij hoge temperaturen, wat kan leiden tot het schudden of zelfs breken van de boot. De siliciumcarbide boot maakt gebruik van het proces van één-stuksgieten en algehele verwerking. De vorm- en positietolerantie-eisen zijn hoog en het werkt beter samen met de siliciumcarbide boothouder. Bovendien heeft siliciumcarbide een hoge sterkte en is de kans op breuk door menselijke botsingen veel kleiner dan bij de kwartsboot.
Siliciumcarbide waferboot
De ovenbuis is de belangrijkste warmteoverdrachtscomponent van de oven en speelt een rol bij de afdichting en uniforme warmteoverdracht. Vergeleken met kwartsovenbuizen hebben siliciumcarbideovenbuizen een goede thermische geleidbaarheid, gelijkmatige verwarming en goede thermische stabiliteit, en hun levensduur is meer dan vijf keer zo lang als die van kwartsbuizen.
Samenvatting
Over het algemeen bieden keramische materialen van siliciumcarbide meer voordelen dan kwartsmaterialen in bepaalde aspecten van zonnecellen, zowel wat betreft productprestaties als gebruikskosten. De toepassing van keramische materialen van siliciumcarbide in de fotovoltaïsche industrie heeft bedrijven in de fotovoltaïsche sector aanzienlijk geholpen de investeringskosten voor hulpmaterialen te verlagen en de productkwaliteit en het concurrentievermogen te verbeteren. In de toekomst, met de grootschalige toepassing van grote ovenbuizen van siliciumcarbide, boten en bootondersteuningen van siliciumcarbide met een hoge zuiverheidsgraad en de voortdurende kostenverlaging, zal de toepassing van keramische materialen van siliciumcarbide in fotovoltaïsche cellen een belangrijke factor worden in het verbeteren van de efficiëntie van lichtenergieomzetting en het verlagen van de industriële kosten op het gebied van fotovoltaïsche energieopwekking, en zal een belangrijke impact hebben op de ontwikkeling van nieuwe fotovoltaïsche energie.
Plaatsingstijd: 5 november 2024