С непрерывным развитием современного мира невозобновляемая энергия все больше истощается, и человеческое общество все более остро нуждается в использовании возобновляемой энергии, представленной «ветер, свет, вода и ядерная энергия». По сравнению с другими возобновляемыми источниками энергии, у людей есть самая зрелая, безопасная и надежная технология использования солнечной энергии. Среди них чрезвычайно быстро развивается индустрия фотоэлектрических элементов с высокочистым кремнием в качестве субстрата. К концу 2023 года совокупная установленная мощность солнечных фотоэлектрических установок в моей стране превысила 250 гигаватт, а выработка фотоэлектрической энергии достигла 266,3 млрд кВтч, что примерно на 30% больше, чем в предыдущем году, а недавно добавленная мощность выработки электроэнергии составляет 78,42 млн киловатт, что на 154% больше, чем в предыдущем году. По состоянию на конец июня совокупная установленная мощность фотоэлектрической энергетики составила около 470 миллионов киловатт, что превысило гидроэнергетику и стало вторым по величине источником электроэнергии в моей стране.
В то время как фотоэлектрическая промышленность развивается быстрыми темпами, поддерживающая ее индустрия новых материалов также развивается быстрыми темпами. Кварцевые компоненты, такие каккварцевые тигли, кварцевые лодочки и кварцевые бутылки входят в их число, играя важную роль в процессе производства фотоэлектрических элементов. Например, кварцевые тигли используются для удержания расплавленного кремния при производстве кремниевых стержней и кремниевых слитков; кварцевые лодочки, трубки, бутылки, очистные баки и т. д. играют несущую функцию в диффузионных, очистных и других технологических звеньях при производстве солнечных элементов и т. д., обеспечивая чистоту и качество кремниевых материалов.
Основные области применения кварцевых компонентов для производства фотоэлектрических элементов
В процессе производства солнечных фотоэлектрических элементов кремниевые пластины помещаются на лодочку для пластин, а лодка помещается на опору лодочки для пластин для диффузии, LPCVD и других термических процессов, в то время как консольная лопатка из карбида кремния является ключевым компонентом загрузки для перемещения опоры лодочки, переносящей кремниевые пластины в нагревательную печь и из нее. Как показано на рисунке ниже, консольная лопатка из карбида кремния может обеспечить концентричность кремниевой пластины и трубы печи, тем самым делая диффузию и пассивацию более равномерными. В то же время она не загрязняет окружающую среду и не деформируется при высоких температурах, имеет хорошую стойкость к тепловому удару и большую грузоподъемность и широко используется в области фотоэлектрических элементов.
Принципиальная схема основных компонентов нагрузки аккумуляторной батареи
В процессе мягкой диффузии используется традиционная кварцевая лодочка ивафельная лодкаподдержка должна помещать кремниевую пластину вместе с кварцевой лодочкой в кварцевую трубку в диффузионной печи. В каждом процессе диффузии кварцевая лодочка, заполненная кремниевыми пластинами, помещается на лопасть из карбида кремния. После того, как лопасть из карбида кремния входит в кварцевую трубку, лопасть автоматически опускается, чтобы опустить кварцевую лодочку и кремниевую пластину, а затем медленно возвращается в исходное положение. После каждого процесса кварцевую лодочку необходимо извлечь излопатка из карбида кремния. Такая частая эксплуатация приведет к износу кварцевой опоры лодки в течение длительного периода времени. Как только кварцевая опора лодки треснет и сломается, вся кварцевая опора лодки упадет с лопасти из карбида кремния, а затем повредит кварцевые детали, кремниевые пластины и лопасти из карбида кремния ниже. Лопасть из карбида кремния стоит дорого и не подлежит ремонту. Если произойдет авария, это приведет к огромным потерям имущества.
В процессе LPCVD не только возникнут вышеупомянутые проблемы с термическим напряжением, но и поскольку процесс LPCVD требует, чтобы силановый газ проходил через кремниевую пластину, длительный процесс также сформирует кремниевое покрытие на подложке лодочки и подложке. Из-за несоответствия коэффициентов теплового расширения покрытого кремния и кварца подложка лодочки и подложка растрескаются, и срок службы будет серьезно сокращен. Срок службы обычных кварцевых лодочек и подложек лодочек в процессе LPCVD обычно составляет всего 2–3 месяца. Поэтому особенно важно улучшить материал подложки лодочки, чтобы увеличить прочность и срок службы подложки лодочки, чтобы избежать таких аварий.
Короче говоря, поскольку время процесса и количество раз увеличиваются во время производства солнечных элементов, кварцевые лодки и другие компоненты склонны к скрытым трещинам или даже разрывам. Срок службы кварцевых лодок и кварцевых трубок на текущих основных производственных линиях в Китае составляет около 3-6 месяцев, и их необходимо регулярно останавливать для очистки, обслуживания и замены кварцевых носителей. Более того, высокочистый кварцевый песок, используемый в качестве сырья для кварцевых компонентов, в настоящее время находится в состоянии ограниченного предложения и спроса, а цена держится на высоком уровне в течение длительного времени, что, очевидно, не способствует повышению эффективности производства и экономической выгоды.
Керамика из карбида кремния«показаться»
Теперь люди придумали материал с лучшими характеристиками для замены некоторых кварцевых компонентов — керамику на основе карбида кремния.
Керамика из карбида кремния обладает хорошей механической прочностью, термической стабильностью, высокой термостойкостью, стойкостью к окислению, стойкостью к тепловому удару и химической коррозии и широко используется в горячих областях, таких как металлургия, машиностроение, новая энергетика, строительные материалы и химикаты. Ее производительность также достаточна для диффузии ячеек TOPcon в фотоэлектрическом производстве, LPCVD (химическое осаждение паров низкого давления), PECVD (плазменное химическое осаждение паров) и других термических технологических связях.
Подложка из карбида кремния LPCVD и подложка из карбида кремния с расширением бора
По сравнению с традиционными кварцевыми материалами, опоры лодок, лодки и трубчатые изделия из керамических материалов на основе карбида кремния обладают более высокой прочностью, лучшей термостойкостью, отсутствием деформации при высоких температурах и сроком службы более чем в 5 раз больше, чем у кварцевых материалов, что позволяет значительно снизить стоимость использования и потери энергии, вызванные обслуживанием и простоями. Преимущество в стоимости очевидно, а источник сырья широк.
Среди них реакционно-спеченный карбид кремния (RBSiC) имеет низкую температуру спекания, низкую себестоимость производства, высокую плотность материала и практически полное отсутствие объемной усадки при реакционном спекании. Он особенно подходит для изготовления крупногабаритных и сложных по форме конструкционных деталей. Поэтому он наиболее подходит для производства крупногабаритных и сложных изделий, таких как опоры лодок, лодки, консольные лопатки, печные трубы и т. д.
Лодочки из карбида кремниятакже имеют большие перспективы развития в будущем. Независимо от процесса LPCVD или процесса расширения бора, срок службы кварцевой лодочки относительно низок, а коэффициент теплового расширения кварцевого материала не соответствует коэффициенту теплового расширения материала из карбида кремния. Поэтому легко иметь отклонения в процессе согласования с держателем лодочки из карбида кремния при высокой температуре, что приводит к ситуации сотрясения лодочки или даже ее поломки. Лодочка из карбида кремния принимает технологический маршрут цельного формования и общей обработки. Требования к ее форме и допуску положения высоки, и она лучше взаимодействует с держателем лодочки из карбида кремния. Кроме того, карбид кремния обладает высокой прочностью, и лодка гораздо менее склонна к поломке из-за столкновения с человеком, чем кварцевая лодка.
Лодочка из карбида кремния
Трубка печи является основным компонентом теплопередачи печи, который играет роль в герметизации и равномерной передаче тепла. По сравнению с трубками кварцевой печи, трубки печи из карбида кремния имеют хорошую теплопроводность, равномерный нагрев и хорошую термическую стабильность, а их срок службы более чем в 5 раз превышает срок службы кварцевых трубок.
Краткое содержание
В целом, будь то с точки зрения производительности продукта или стоимости использования, керамические материалы из карбида кремния имеют больше преимуществ, чем кварцевые материалы в определенных аспектах области солнечных элементов. Применение керамических материалов из карбида кремния в фотоэлектрической промышленности значительно помогло фотоэлектрическим компаниям сократить инвестиционные затраты на вспомогательные материалы и улучшить качество и конкурентоспособность продукции. В будущем, с широкомасштабным применением крупногабаритных трубок для печей из карбида кремния, лодок из карбида кремния высокой чистоты и опор лодок, а также постоянным снижением затрат, применение керамических материалов из карбида кремния в области фотоэлектрических элементов станет ключевым фактором в повышении эффективности преобразования световой энергии и снижении отраслевых затрат в области фотоэлектрической генерации и окажет важное влияние на развитие новой фотоэлектрической энергии.
Время публикации: 05.11.2024