Com o desenvolvimento contínuo do mundo atual, as energias não renováveis estão se esgotando cada vez mais, e a sociedade humana está cada vez mais empenhada em utilizar energias renováveis representadas por "eólica, luminosa, hídrica e nuclear". Comparado a outras fontes de energia renováveis, os seres humanos possuem a tecnologia mais madura, segura e confiável para o uso da energia solar. Entre elas, a indústria de células fotovoltaicas com silício de alta pureza como substrato desenvolveu-se extremamente rápido. Até o final de 2023, a capacidade instalada acumulada de energia solar fotovoltaica do meu país ultrapassou 250 gigawatts, e a geração de energia fotovoltaica atingiu 266,3 bilhões de kWh, um aumento de cerca de 30% em relação ao ano anterior, e a capacidade de geração de energia recém-adicionada é de 78,42 milhões de quilowatts, um aumento de 154% em relação ao ano anterior. No final de junho, a capacidade instalada acumulada de geração de energia fotovoltaica era de cerca de 470 milhões de quilowatts, ultrapassando a energia hidrelétrica e se tornando a segunda maior fonte de energia do meu país.
Enquanto a indústria fotovoltaica se desenvolve rapidamente, a indústria de novos materiais que a sustentam também se desenvolve rapidamente. Componentes de quartzo, comocadinhos de quartzo, recipientes de quartzo e garrafas de quartzo estão entre eles, desempenhando um papel importante no processo de fabricação fotovoltaica. Por exemplo, cadinhos de quartzo são usados para armazenar silício fundido na produção de barras e lingotes de silício; recipientes, tubos, garrafas e tanques de limpeza de quartzo, etc., desempenham uma função de apoio na difusão, limpeza e outros processos na produção de células solares, etc., garantindo a pureza e a qualidade dos materiais de silício.
Principais aplicações de componentes de quartzo para fabricação fotovoltaica
No processo de fabricação de células solares fotovoltaicas, as pastilhas de silício são colocadas em um recipiente de pastilhas, que é colocado em um suporte para difusão, LPCVD e outros processos térmicos. A pá cantilever de carboneto de silício é o principal componente de carga para mover o suporte do recipiente que transporta as pastilhas de silício para dentro e para fora do forno de aquecimento. Conforme mostrado na figura abaixo, a pá cantilever de carboneto de silício pode garantir a concentricidade da pastilha de silício e do tubo do forno, tornando a difusão e a passivação mais uniformes. Ao mesmo tempo, é livre de poluição e não se deforma em altas temperaturas, possui boa resistência ao choque térmico e grande capacidade de carga, e tem sido amplamente utilizada no campo de células fotovoltaicas.
Diagrama esquemático dos principais componentes de carga da bateria
No processo de difusão de pouso suave, o barco de quartzo tradicional ebarco de bolachaO suporte precisa colocar a pastilha de silício juntamente com o suporte do barco de quartzo no tubo de quartzo no forno de difusão. Em cada processo de difusão, o suporte do barco de quartzo preenchido com pastilhas de silício é colocado na pá de carboneto de silício. Após a pá de carboneto de silício entrar no tubo de quartzo, a pá afunda automaticamente para depositar o suporte do barco de quartzo e a pastilha de silício, retornando lentamente à origem. Após cada processo, o suporte do barco de quartzo precisa ser removido do forno.pá de carboneto de silício. Essa operação frequente causará desgaste prolongado no suporte do barco de quartzo. Quando o suporte do barco de quartzo racha e quebra, todo o suporte do barco de quartzo se desprende da pá de carboneto de silício, danificando as peças de quartzo, as pastilhas de silício e as pás de carboneto de silício abaixo. A pá de carboneto de silício é cara e não pode ser reparada. Um acidente pode causar enormes perdas materiais.
No processo LPCVD, além dos problemas de estresse térmico mencionados acima, como o processo LPCVD requer a passagem de gás silano através do wafer de silício, o processo de longo prazo também formará um revestimento de silício no suporte do wafer boat e no wafer boat. Devido à inconsistência dos coeficientes de expansão térmica do silício e do quartzo revestidos, o suporte do wafer boat e o wafer boat sofrerão rachaduras, reduzindo significativamente a vida útil. A vida útil de wafers e suportes de quartzo comuns no processo LPCVD é geralmente de apenas 2 a 3 meses. Portanto, é particularmente importante aprimorar o material do suporte do wafer boat para aumentar a resistência e a vida útil do wafer boat, a fim de evitar tais acidentes.
Em suma, à medida que o tempo de processo e o número de vezes aumentam durante a produção de células solares, os recipientes de quartzo e outros componentes estão sujeitos a rachaduras ocultas ou até mesmo quebras. A vida útil dos recipientes e tubos de quartzo nas linhas de produção tradicionais na China é de cerca de 3 a 6 meses, e eles precisam ser parados regularmente para limpeza, manutenção e substituição dos transportadores de quartzo. Além disso, a areia de quartzo de alta pureza usada como matéria-prima para componentes de quartzo está atualmente em um estado de oferta e demanda restrito, e o preço está em um nível elevado há muito tempo, o que obviamente não contribui para melhorar a eficiência da produção e os benefícios econômicos.
Cerâmicas de carboneto de silício"aparecer"
Agora, as pessoas criaram um material com melhor desempenho para substituir alguns componentes de quartzo: cerâmicas de carboneto de silício.
As cerâmicas de carboneto de silício apresentam boa resistência mecânica, estabilidade térmica, resistência a altas temperaturas, resistência à oxidação, resistência ao choque térmico e resistência à corrosão química, sendo amplamente utilizadas em áreas de alta atividade, como metalurgia, máquinas, novas energias, materiais de construção e produtos químicos. Seu desempenho também é suficiente para a difusão de células TOPcon na fabricação fotovoltaica, LPCVD (deposição química de vapor a baixa pressão), PECVD (deposição química de vapor a plasma) e outros processos térmicos.
Suporte de barco de carboneto de silício LPCVD e suporte de barco de carboneto de silício expandido com boro
Em comparação com os materiais tradicionais de quartzo, os suportes para barcos, barcos e tubos feitos de materiais cerâmicos de carboneto de silício apresentam maior resistência, melhor estabilidade térmica, ausência de deformação em altas temperaturas e uma vida útil mais de 5 vezes maior que a dos materiais de quartzo, o que pode reduzir significativamente o custo de uso e a perda de energia causada por manutenção e tempo de inatividade. A vantagem de custo é óbvia e a fonte de matérias-primas é ampla.
Dentre eles, o carboneto de silício sinterizado por reação (RBSiC) apresenta baixa temperatura de sinterização, baixo custo de produção, alta densificação do material e praticamente nenhuma contração volumétrica durante a sinterização por reação. É particularmente adequado para a preparação de peças estruturais de grande porte e formatos complexos. Portanto, é mais adequado para a produção de produtos de grande porte e complexos, como suportes para barcos, barcos, pás cantilever, tubos para fornos, etc.
Barcos de wafer de carboneto de silíciotambém têm grandes perspectivas de desenvolvimento no futuro. Independentemente do processo LPCVD ou do processo de expansão de boro, a vida útil do barco de quartzo é relativamente baixa e o coeficiente de expansão térmica do material de quartzo é inconsistente com o do material de carboneto de silício. Portanto, é fácil ter desvios no processo de correspondência com o suporte do barco de carboneto de silício em alta temperatura, o que leva à situação de tremer o barco ou até mesmo quebrá-lo. O barco de carboneto de silício adota a rota de processo de moldagem de uma peça e processamento geral. Seus requisitos de tolerância de forma e posição são altos e cooperam melhor com o suporte do barco de carboneto de silício. Além disso, o carboneto de silício tem alta resistência e o barco é muito menos propenso a quebrar devido a colisão humana do que o barco de quartzo.
Barco de wafer de carboneto de silício
O tubo do forno é o principal componente de transferência de calor do forno, desempenhando um papel na vedação e na transferência uniforme de calor. Comparados aos tubos de forno de quartzo, os tubos de forno de carboneto de silício apresentam boa condutividade térmica, aquecimento uniforme e boa estabilidade térmica, e sua vida útil é mais de 5 vezes maior que a dos tubos de quartzo.
Resumo
Em geral, seja em termos de desempenho do produto ou custo de uso, os materiais cerâmicos de carboneto de silício apresentam mais vantagens do que os materiais de quartzo em certos aspectos do campo de células solares. A aplicação de materiais cerâmicos de carboneto de silício na indústria fotovoltaica tem ajudado significativamente as empresas fotovoltaicas a reduzir o custo de investimento em materiais auxiliares e a melhorar a qualidade e a competitividade dos produtos. No futuro, com a aplicação em larga escala de tubos de forno de carboneto de silício de grande porte, barcos e suportes de barco de carboneto de silício de alta pureza e a redução contínua de custos, a aplicação de materiais cerâmicos de carboneto de silício no campo de células fotovoltaicas se tornará um fator-chave na melhoria da eficiência da conversão de energia luminosa e na redução dos custos da indústria no campo da geração de energia fotovoltaica, e terá um impacto significativo no desenvolvimento de novas energias fotovoltaicas.
Horário da postagem: 05/11/2024