S neustálym rozvojom dnešného sveta sa neobnoviteľná energia čoraz viac vyčerpáva a ľudská spoločnosť má čoraz naliehavejšiu potrebu využívať obnoviteľnú energiu, ktorú predstavuje „vietor, svetlo, voda a jadrová energia“. V porovnaní s inými obnoviteľnými zdrojmi energie má ľudstvo najvyspelejšiu, najbezpečnejšiu a najspoľahlivejšiu technológiu na využívanie slnečnej energie. Medzi nimi sa mimoriadne rýchlo rozvíja priemysel fotovoltaických článkov s vysoko čistým kremíkom ako substrátom. Do konca roka 2023 kumulatívna inštalovaná kapacita solárnych fotovoltaických článkov v mojej krajine prekročila 250 gigawattov a výroba fotovoltaickej energie dosiahla 266,3 miliardy kWh, čo predstavuje medziročný nárast približne o 30 %, a novo pridaná kapacita výroby energie je 78,42 milióna kilowattov, čo predstavuje medziročný nárast o 154 %. Ku koncu júna bola kumulatívna inštalovaná kapacita výroby fotovoltaickej energie približne 470 miliónov kilowattov, čím prekonala vodnú energiu a stala sa druhým najväčším zdrojom energie v mojej krajine.
Zatiaľ čo sa fotovoltaický priemysel rýchlo rozvíja, rýchlo sa rozvíja aj priemysel s novými materiálmi, ktoré ho podporujú. Kremeňové komponenty, ako napríkladkremenné téglikyMedzi ne patria kremenné lodičky a kremenné fľaše, ktoré zohrávajú dôležitú úlohu v procese výroby fotovoltaiky. Napríklad kremenné tégliky sa používajú na uchovávanie roztaveného kremíka pri výrobe kremíkových tyčí a kremíkových ingotov; kremenné lodičky, trubice, fľaše, čistiace nádrže atď. zohrávajú nosnú funkciu v difúzii, čistení a iných procesných prepojeniach pri výrobe solárnych článkov atď., čím zabezpečujú čistotu a kvalitu kremíkových materiálov.
Hlavné aplikácie kremenných komponentov pre výrobu fotovoltaiky
V procese výroby solárnych fotovoltaických článkov sa kremíkové doštičky umiestňujú na lodičku na doštičky a tá sa umiestňuje na podperu lodičky na difúziu, LPCVD a iné tepelné procesy, pričom konzolová lopatka z karbidu kremíka je kľúčovým zaťažovacím komponentom na pohyb podpery lodičky nesúcej kremíkové doštičky do a z vykurovacej pece. Ako je znázornené na obrázku nižšie, konzolová lopatka z karbidu kremíka dokáže zabezpečiť súosovosť kremíkovej doštičky a rúrky pece, čím sa difúzia a pasivácia stávajú rovnomernejšími. Zároveň je bez znečistenia a nedeformuje sa pri vysokých teplotách, má dobrú odolnosť voči tepelným šokom a veľkú nosnosť a široko sa používa v oblasti fotovoltaických článkov.
Schematický diagram kľúčových komponentov nabíjania batérie
V procese difúzie s mäkkým pristátím, tradičná kremenná loď aoblátkový člnPodpora musí umiestniť kremíkovú doštičku spolu s podložkou kremennej lodičky do kremennej trubice v difúznej peci. V každom difúznom procese sa podložka kremennej lodičky naplnená kremíkovými doštičkami umiestni na lopatku z karbidu kremíka. Po vstupe lopatky z karbidu kremíka do kremennej trubice sa lopatka automaticky ponorí, aby spustila podložku kremennej lodičky a kremíkovú doštičku, a potom sa pomaly vráti späť do pôvodnej polohy. Po každom procese je potrebné podložku kremennej lodičky odstrániť z...lopatka z karbidu kremíkaTakáto častá prevádzka spôsobí dlhodobé opotrebovanie kremenného držiaka lode. Keď kremenný držiak lode praskne a rozbije sa, celý kremenný držiak lode spadne z karbid kremíka a následne poškodí kremenné časti, kremíkové doštičky a karbid kremíka umiestnené lopatky. Karbid kremíka je drahý a nedá sa opraviť. V prípade nehody to spôsobí obrovské škody na majetku.
V procese LPCVD sa nielenže vyskytnú vyššie uvedené problémy s tepelným namáhaním, ale keďže proces LPCVD vyžaduje prechod silánu cez kremíkový plátok, dlhodobý proces tiež vytvorí kremíkový povlak na podpere lodičky a na samotnej lodičke. V dôsledku nekonzistentnosti koeficientov tepelnej rozťažnosti potiahnutého kremíka a kremeňa podpera lodičky a lodička prasknú a ich životnosť sa výrazne skráti. Životnosť bežných kremenných lodičiek a podpier lodičiek v procese LPCVD je zvyčajne iba 2 až 3 mesiace. Preto je obzvlášť dôležité zlepšiť materiál podpery lodičiek, aby sa zvýšila pevnosť a životnosť podpery lodičiek a predišlo sa takýmto nehodám.
Stručne povedané, s predlžovaním času a počtu opracovaní počas výroby solárnych článkov sú kremenné lodičky a iné komponenty náchylné na skryté praskliny alebo dokonca zlomenia. Životnosť kremenných lodičiek a kremenných trubíc v súčasných bežných výrobných linkách v Číne je približne 3 až 6 mesiacov a je potrebné ich pravidelne vypínať kvôli čisteniu, údržbe a výmene kremenných nosičov. Okrem toho je vysoko čistý kremenný piesok používaný ako surovina na kremenné komponenty v súčasnosti v stave nízkej ponuky a dopytu a cena je dlhodobo vysoká, čo zjavne neprispieva k zlepšeniu efektívnosti výroby a ekonomickým výhodám.
Keramika z karbidu kremíka„ukázať sa“
Teraz ľudia prišli s materiálom s lepším výkonom, ktorý nahradí niektoré kremenné komponenty – karbid kremíka.
Karbid kremíka má dobrú mechanickú pevnosť, tepelnú stabilitu, odolnosť voči vysokým teplotám, odolnosť voči oxidácii, odolnosť voči tepelným šokom a odolnosť voči chemickej korózii a je široko používaný v horúcich oblastiach, ako je metalurgia, strojárstvo, nová energia a stavebné materiály a chemikálie. Jeho výkon je tiež dostatočný na difúziu článkov TOPcon vo fotovoltaickej výrobe, LPCVD (nízkotlakové chemické nanášanie z pár), PECVD (plazmové chemické nanášanie z pár) a iných tepelných procesoch.
Podpora lodičiek z karbidu kremíka LPCVD a podpora lodičiek z karbidu kremíka s expandovaným bórom
V porovnaní s tradičnými kremennými materiálmi majú podpery lodí, člny a rúrkové výrobky vyrobené z karbidu kremíka a keramických materiálov vyššiu pevnosť, lepšiu tepelnú stabilitu, nedeformujú sa pri vysokých teplotách a majú viac ako 5-násobnú životnosť v porovnaní s kremennými materiálmi, čo môže výrazne znížiť náklady na používanie a straty energie spôsobené údržbou a prestojmi. Cenová výhoda je zrejmá a zdroj surovín je široký.
Spomedzi nich má reakčne spekaný karbid kremíka (RBSiC) nízku teplotu spekania, nízke výrobné náklady, vysoké zhustenie materiálu a takmer žiadne zmršťovanie objemu počas reakčného spekania. Je obzvlášť vhodný na prípravu veľkorozmerných a zložito tvarovaných konštrukčných dielov. Preto je najvhodnejší na výrobu veľkorozmerných a zložitých výrobkov, ako sú podpery lodí, lode, konzolové lopatky, rúry pecí atď.
Lodičky z karbidu kremíkamajú tiež veľké vyhliadky na rozvoj v budúcnosti. Bez ohľadu na proces LPCVD alebo proces expanzie bórom je životnosť kremennej lodičky relatívne nízka a koeficient tepelnej rozťažnosti kremenného materiálu je nekonzistentný s koeficientom tepelnej rozťažnosti karbidu kremíka. Preto je ľahké vyskytnúť odchýlky v procese prispôsobenia sa držiaku lodičky z karbidu kremíka pri vysokej teplote, čo vedie k traseniu lodičky alebo dokonca k jej zlomeniu. Lodička z karbidu kremíka využíva proces formovania a celkového spracovania z jedného kusu. Jej požiadavky na toleranciu tvaru a polohy sú vysoké a lepšie spolupracuje s držiakom lodičky z karbidu kremíka. Okrem toho má karbid kremíka vysokú pevnosť a lodička sa v dôsledku nárazu s človekom oveľa menej zlomí ako kremenná lodička.
Loď s doštičkami z karbidu kremíka
Rúrka pece je hlavnou súčasťou prenosu tepla v peci, ktorá zohráva úlohu pri utesnení a rovnomernom prenose tepla. V porovnaní s kremennými rúrkami pece majú rúrky pece z karbidu kremíka dobrú tepelnú vodivosť, rovnomerné vykurovanie a dobrú tepelnú stabilitu a ich životnosť je viac ako 5-krát dlhšia ako u kremenných rúrok.
Zhrnutie
Vo všeobecnosti, či už z hľadiska výkonu produktu alebo nákladov na používanie, majú keramické materiály z karbidu kremíka v určitých aspektoch oblasti solárnych článkov viac výhod ako kremenné materiály. Použitie keramických materiálov z karbidu kremíka vo fotovoltaickom priemysle výrazne pomohlo spoločnostiam zaoberajúcim sa fotovoltaikou znížiť investičné náklady na pomocné materiály a zlepšiť kvalitu a konkurencieschopnosť produktov. V budúcnosti sa s rozsiahlym používaním veľkých rúrok do pecí z karbidu kremíka, člnov a podpier z vysoko čistého karbidu kremíka a neustálym znižovaním nákladov stane používanie keramických materiálov z karbidu kremíka v oblasti fotovoltaických článkov kľúčovým faktorom pri zlepšovaní účinnosti premeny svetelnej energie a znižovaní priemyselných nákladov v oblasti výroby fotovoltaickej energie a bude mať významný vplyv na rozvoj novej fotovoltaickej energie.
Čas uverejnenia: 5. novembra 2024