Odată cu dezvoltarea continuă a lumii de astăzi, energia neregenerabilă este din ce în ce mai epuizată, iar societatea umană este din ce în ce mai urgentă să utilizeze energia regenerabilă reprezentată de „vânt, lumină, apă și energie nucleară”. Comparativ cu alte surse de energie regenerabilă, ființele umane dispun de cea mai matură, sigură și fiabilă tehnologie pentru utilizarea energiei solare. Printre acestea, industria celulelor fotovoltaice cu siliciu de înaltă puritate ca substrat s-a dezvoltat extrem de rapid. Până la sfârșitul anului 2023, capacitatea instalată cumulată de energie solară fotovoltaică a țării mele a depășit 250 de gigawați, iar producția de energie fotovoltaică a ajuns la 266,3 miliarde kWh, o creștere de aproximativ 30% față de anul precedent, iar noua capacitate de generare a energiei electrice adăugată este de 78,42 milioane de kilowați, o creștere de 154% față de anul precedent. La sfârșitul lunii iunie, capacitatea instalată cumulată de generare a energiei fotovoltaice era de aproximativ 470 de milioane de kilowați, depășind energia hidroelectrică și devenind a doua cea mai mare sursă de energie din țara mea.
În timp ce industria fotovoltaică se dezvoltă rapid, industria noilor materiale care o susține se dezvoltă și ea rapid. Componente din cuarț, cum ar ficreuzete de cuarț, bărcile de cuarț și sticlele de cuarț se numără printre acestea, jucând un rol important în procesul de fabricație fotovoltaică. De exemplu, creuzetele de cuarț sunt utilizate pentru a menține siliciul topit în producția de tije de siliciu și lingouri de siliciu; bărcile, tuburile, sticlele, rezervoarele de curățare etc. din cuarț joacă un rol important în difuzia, curățarea și alte verigi ale procesului în producția de celule solare etc., asigurând puritatea și calitatea materialelor din siliciu.
Principalele aplicații ale componentelor din cuarț pentru fabricarea fotovoltaicelor
În procesul de fabricație a celulelor solare fotovoltaice, napolitanele de siliciu sunt plasate pe o nacelă de napolitane, iar nacela este plasată pe un suport pentru napolitane pentru difuzie, LPCVD și alte procese termice, în timp ce paleta în consolă din carbură de siliciu este componenta cheie de încărcare pentru deplasarea suportului napolitane care transportă napolitanele de siliciu în și din cuptorul de încălzire. După cum se arată în figura de mai jos, paleta în consolă din carbură de siliciu poate asigura concentricitatea dintre napolitanele de siliciu și tubul cuptorului, făcând astfel difuzia și pasivizarea mai uniforme. În același timp, este nepoluantă și nedeformată la temperaturi ridicate, are o bună rezistență la șocuri termice și o capacitate mare de încărcare și a fost utilizată pe scară largă în domeniul celulelor fotovoltaice.
Diagramă schematică a componentelor cheie de încărcare a bateriei
În procesul de difuzie a aterizării line, barca tradițională de cuarț șibarcă cu napolitaneSuportul trebuie să pună napolitana de siliciu împreună cu suportul de cuarț în tubul de cuarț din cuptorul de difuzie. În fiecare proces de difuzie, suportul de cuarț umplut cu napolitane de siliciu este plasat pe paleta de carbură de siliciu. După ce paleta de carbură de siliciu intră în tubul de cuarț, paleta se scufundă automat pentru a așeza suportul de cuarț și napolitana de siliciu, apoi se întoarce încet la punctul de origine. După fiecare proces, suportul de cuarț trebuie îndepărtat din...paletă din carbură de siliciuO astfel de operare frecventă va duce la uzura lungă a suportului bărcii din cuarț. Odată ce suportul bărcii din cuarț se fisurează și se rupe, întregul suport va cădea de pe paleta din carbură de siliciu, deteriorând apoi piesele din cuarț, napolitanele de siliciu și paletele din carbură de siliciu de dedesubt. Paleta din carbură de siliciu este scumpă și nu poate fi reparată. În cazul unui accident, acesta va provoca pierderi materiale uriașe.
În procesul LPCVD, nu numai că vor apărea problemele de stres termic menționate mai sus, dar, deoarece procesul LPCVD necesită trecerea gazului silan prin placheta de siliciu, procesul pe termen lung va forma și un strat de siliciu pe suportul navei plachetei și pe aceasta. Din cauza inconsecvenței coeficienților de dilatare termică a siliciului acoperit și a cuarțului, suportul navei și barca se vor crăpa, iar durata de viață va fi redusă semnificativ. Durata de viață a navelor și a suporturilor de barcă obișnuite din cuarț în procesul LPCVD este de obicei de numai 2 până la 3 luni. Prin urmare, este deosebit de important să se îmbunătățească materialul de susținere a navei pentru a crește rezistența și durata de viață a acesteia și pentru a evita astfel de accidente.
Pe scurt, pe măsură ce timpul de procesare și numărul de procese cresc în timpul producției de celule solare, bărcile de cuarț și alte componente sunt predispuse la fisuri ascunse sau chiar rupturi. Durata de viață a bărcilor de cuarț și a tuburilor de cuarț în liniile de producție principale actuale din China este de aproximativ 3-6 luni și acestea trebuie oprite periodic pentru curățare, întreținere și înlocuirea suporturilor de cuarț. Mai mult, nisipul cuarțos de înaltă puritate utilizat ca materie primă pentru componentele din cuarț se află în prezent într-o stare de cerere și ofertă reduse, iar prețul a fost la un nivel ridicat pentru o lungă perioadă de timp, ceea ce evident nu este propice îmbunătățirii eficienței producției și beneficiilor economice.
Ceramica din carbură de siliciu„a se prezenta”
Acum, oamenii au venit cu un material cu performanțe mai bune pentru a înlocui unele componente din cuarț - ceramica din carbură de siliciu.
Ceramica din carbură de siliciu are o bună rezistență mecanică, stabilitate termică, rezistență la temperaturi ridicate, rezistență la oxidare, rezistență la șocuri termice și rezistență la coroziune chimică și este utilizată pe scară largă în domenii fierbinți, cum ar fi metalurgia, utilajele, energia nouă, materialele de construcții și substanțele chimice. Performanța sa este, de asemenea, suficientă pentru difuzia celulelor TOPcon în fabricarea fotovoltaică, LPCVD (depunere chimică de vapori la presiune joasă), PECVD (depunere chimică de vapori în plasmă) și alte procese termice.
Suport pentru barcă din carbură de siliciu LPCVD și suport pentru barcă din carbură de siliciu expandată cu bor
Comparativ cu materialele tradiționale din cuarț, suporturile pentru bărci, bărcile și produsele tubulare din materiale ceramice din carbură de siliciu au o rezistență mai mare, o stabilitate termică mai bună, nicio deformare la temperaturi ridicate și o durată de viață de peste 5 ori mai mare decât cea a materialelor din cuarț, ceea ce poate reduce semnificativ costul de utilizare și pierderile de energie cauzate de întreținere și timpii de nefuncționare. Avantajul de cost este evident, iar sursa de materii prime este vastă.
Printre acestea, carbura de siliciu sinterizată prin reacție (RBSiC) are o temperatură de sinterizare scăzută, costuri de producție reduse, densificare ridicată a materialului și contracție volumică aproape inexistentă în timpul sinterizării prin reacție. Este deosebit de potrivită pentru prepararea pieselor structurale de dimensiuni mari și forme complexe. Prin urmare, este cea mai potrivită pentru producerea de produse de dimensiuni mari și complexe, cum ar fi suporturi pentru bărci, bărci, palete în consolă, tuburi de cuptor etc.
Navetă cu napolitane din carbură de siliciuDe asemenea, au perspective mari de dezvoltare în viitor. Indiferent de procesul LPCVD sau de procesul de expansiune a borului, durata de viață a bărcii de cuarț este relativ scăzută, iar coeficientul de dilatare termică al materialului de cuarț este inconsistent cu cel al materialului de carbură de siliciu. Prin urmare, este ușor să existe abateri în procesul de potrivire cu suportul bărcii de carbură de siliciu la temperaturi ridicate, ceea ce duce la situația de scuturare a bărcii sau chiar ruperea acesteia. Bărcile de carbură de siliciu adoptă ruta de proces de turnare dintr-o singură piesă și prelucrare generală. Cerințele sale de toleranță de formă și poziție sunt ridicate și cooperează mai bine cu suportul bărcii de carbură de siliciu. În plus, carbura de siliciu are o rezistență ridicată, iar bărcile sunt mult mai puțin susceptibile de a se rupe din cauza coliziunilor umane decât bărcile de cuarț.
Navă cu plachete din carbură de siliciu
Tubul cuptorului este principala componentă de transfer termic al cuptorului, care joacă un rol în etanșarea și transferul uniform de căldură. Comparativ cu tuburile cuptorului din cuarț, tuburile cuptorului din carbură de siliciu au o conductivitate termică bună, o încălzire uniformă și o stabilitate termică bună, iar durata lor de viață este de peste 5 ori mai mare decât cea a tuburilor din cuarț.
Rezumat
În general, fie în ceea ce privește performanța produsului sau costul de utilizare, materialele ceramice din carbură de siliciu prezintă mai multe avantaje decât materialele din cuarț în anumite aspecte ale domeniului celulelor solare. Aplicarea materialelor ceramice din carbură de siliciu în industria fotovoltaică a ajutat foarte mult companiile fotovoltaice să reducă costurile de investiții în materiale auxiliare și să îmbunătățească calitatea și competitivitatea produselor. În viitor, odată cu aplicarea pe scară largă a tuburilor de cuptor din carbură de siliciu de dimensiuni mari, a bărcilor și suporturilor pentru bărci din carbură de siliciu de înaltă puritate și reducerea continuă a costurilor, aplicarea materialelor ceramice din carbură de siliciu în domeniul celulelor fotovoltaice va deveni un factor cheie în îmbunătățirea eficienței conversiei energiei luminoase și reducerea costurilor industriale în domeniul generării de energie fotovoltaică și va avea un impact important asupra dezvoltării noii energii fotovoltaice.
Data publicării: 05 noiembrie 2024