Z nenehnim razvojem današnjega sveta se neobnovljivi viri energije vse bolj izčrpavajo in človeška družba si vse bolj prizadeva za uporabo obnovljivih virov energije, ki jih predstavljajo "veter, svetloba, voda in jedrska energija". V primerjavi z drugimi obnovljivimi viri energije ima človeštvo najbolj zrelo, varno in zanesljivo tehnologijo za uporabo sončne energije. Med njimi se je industrija fotovoltaičnih celic z visoko čistim silicijem kot substratom izjemno hitro razvila. Do konca leta 2023 je skupna nameščena zmogljivost sončne fotovoltaike v moji državi presegla 250 gigavatov, proizvodnja fotovoltaične energije pa je dosegla 266,3 milijarde kWh, kar je približno 30 % več kot v enakem obdobju lani, na novo dodana zmogljivost proizvodnje električne energije pa je znašala 78,42 milijona kilovatov, kar je 154 % več kot v enakem obdobju lani. Konec junija je skupna nameščena zmogljivost proizvodnje fotovoltaične energije znašala približno 470 milijonov kilovatov, kar je preseglo hidroenergijo in postalo drugi največji vir energije v moji državi.
Medtem ko se fotovoltaična industrija hitro razvija, se hitro razvija tudi industrija novih materialov, ki jo podpira. Kvarčne komponente, kot sokremenčevi lončkiMed njimi so kremenčevi lončki in kremenčeve steklenice, ki igrajo pomembno vlogo v procesu proizvodnje fotovoltaike. Kremenčevi lončki se na primer uporabljajo za zadrževanje staljenega silicija pri proizvodnji silicijevih palic in silicijevih ingotov; kremenčevi lončki, cevi, steklenice, čistilni rezervoarji itd. igrajo nosilno vlogo pri difuziji, čiščenju in drugih procesnih povezavah pri proizvodnji sončnih celic itd., kar zagotavlja čistost in kakovost silicijevih materialov.
Glavne uporabe kremenčevih komponent za proizvodnjo fotovoltaike
V proizvodnem procesu sončnih fotonapetostnih celic se silicijeve rezine namestijo na ladjico za rezine, ladjica pa na nosilec za rezine za difuzijo, LPCVD in druge termične postopke, medtem ko je konzolna lopatica iz silicijevega karbida ključna komponenta za premikanje nosilca ladjice, ki nosi silicijeve rezine v in iz grelne peči. Kot je prikazano na spodnji sliki, konzolna lopatica iz silicijevega karbida zagotavlja koncentričnost silicijeve rezine in cevi peči, s čimer postane difuzija in pasivacija bolj enakomerna. Hkrati je brez onesnaževanja in se ne deformira pri visokih temperaturah, ima dobro odpornost na toplotne udarce in veliko nosilnost ter se pogosto uporablja na področju fotonapetostnih celic.
Shematski diagram ključnih komponent za polnjenje baterije
V procesu difuzije mehkega pristanka, tradicionalni kremenčev čoln inčoln z oblatiNosilec mora silicijev rezin skupaj z nosilcem kremenčevega čolna vstaviti v kremenčevo cev v difuzijski peči. Pri vsakem difuzijskem postopku se nosilec kremenčevega čolna, napolnjen s silicijevimi rezinami, namesti na silicijev karbidno lopatico. Ko silicijev karbidna lopatica vstopi v kremenčevo cev, se lopatica samodejno potopi, da spusti nosilec kremenčevega čolna in silicijev rezin, nato pa se počasi vrne v izhodišče. Po vsakem postopku je treba nosilec kremenčevega čolna odstraniti iz ...silicijev karbidni vesloZaradi tako pogostega delovanja se bo kremenov nosilec čolna sčasoma obrabil. Ko kremenov nosilec čolna poči in se zlomi, bo celoten kremenov nosilec čolna odpadel s silicijevega karbidnega vesla in nato poškodoval kremenove dele, silicijeve rezine in silicijev karbidna vesla pod njimi. Silicijev karbidni veslo je drago in ga ni mogoče popraviti. Ko pride do nesreče, bo to povzročilo veliko materialno škodo.
Pri postopku LPCVD se ne pojavijo le zgoraj omenjene težave s toplotnimi napetostmi, ampak ker postopek LPCVD zahteva prehod plina silan skozi silicijev rezin, bo dolgotrajni postopek tvoril tudi silicijev premaz na nosilcu rezinskega čolna in na samem rezinskem čolnu. Zaradi neskladnosti koeficientov toplotnega raztezanja prevlečenega silicija in kremena bosta nosilec čolna in čoln razpokala, življenjska doba pa se bo znatno skrajšala. Življenjska doba običajnih kremenčevih čolnov in nosilcev čolnov v postopku LPCVD je običajno le 2 do 3 mesece. Zato je še posebej pomembno izboljšati material nosilca čolna, da se poveča trdnost in življenjska doba nosilca čolna ter se izognemo takim nesrečam.
Skratka, ker se čas in število postopkov med proizvodnjo sončnih celic povečujeta, so kremenčevi čolni in druge komponente nagnjene k skritim razpokam ali celo zlomom. Življenjska doba kremenčevih čolnov in kremenčevih cevi v trenutnih glavnih proizvodnih linijah na Kitajskem je približno 3-6 mesecev, zato jih je treba redno izklopiti zaradi čiščenja, vzdrževanja in zamenjave kremenčevih nosilcev. Poleg tega je visoko čist kremenčev pesek, ki se uporablja kot surovina za kremenčeve komponente, trenutno v stanju omejene ponudbe in povpraševanja, cena pa je že dolgo na visoki ravni, kar očitno ne prispeva k izboljšanju proizvodne učinkovitosti in ekonomskim koristim.
silicijev karbid keramika"pojavi se"
Zdaj so ljudje izumili material z boljšo zmogljivostjo, ki bi nadomestil nekatere kremenčeve komponente - silicijev karbidno keramiko.
Silicijev karbidni keramični materiali imajo dobro mehansko trdnost, toplotno stabilnost, odpornost na visoke temperature, odpornost proti oksidaciji, odpornost proti toplotnim udarcem in kemično korozijo ter se pogosto uporabljajo na vročih področjih, kot so metalurgija, strojništvo, nova energija ter gradbeni materiali in kemikalije. Njihova zmogljivost zadostuje tudi za difuzijo TOPcon celic v fotovoltaični proizvodnji, LPCVD (nizkotlačno kemično nanašanje s paro), PECVD (plazemsko kemično nanašanje s paro) in drugih termičnih procesnih povezavah.
Podpora za čolne iz silicijevega karbida LPCVD in podpora za čolne iz silicijevega karbida, ekspandiranega z borom
V primerjavi s tradicionalnimi kremenčevimi materiali imajo nosilci čolnov, čolni in cevni izdelki iz silicijevega karbida keramičnih materialov večjo trdnost, boljšo toplotno stabilnost, se pri visokih temperaturah ne deformirajo in imajo več kot 5-krat daljšo življenjsko dobo kot kremenčevi materiali, kar lahko znatno zmanjša stroške uporabe in izgubo energije zaradi vzdrževanja in izpadov. Stroškovna prednost je očitna, vir surovin pa je širok.
Med njimi ima reakcijsko sintran silicijev karbid (RBSiC) nizko temperaturo sintranja, nizke proizvodne stroške, visoko zgoščevanje materiala in skoraj nobenega krčenja volumna med reakcijskim sintranjem. Še posebej je primeren za pripravo velikih in kompleksnih konstrukcijskih delov. Zato je najbolj primeren za proizvodnjo velikih in kompleksnih izdelkov, kot so nosilci za čolne, čolni, konzolne lopatice, cevi za peči itd.
Čolni iz silicijevega karbidaImajo tudi velike možnosti za razvoj v prihodnosti. Ne glede na postopek LPCVD ali postopek ekspanzije bora je življenjska doba kremenčevega čolna relativno nizka, koeficient toplotnega raztezanja kremenčevega materiala pa ni skladen s koeficientom silicijevega karbida. Zato lahko pri postopku ujemanja z držalom za čoln iz silicijevega karbida pri visoki temperaturi pride do odstopanj, kar lahko povzroči tresenje čolna ali celo lomljenje. Čoln iz silicijevega karbida uporablja postopek enodelnega oblikovanja in celotne obdelave. Njegove zahteve glede oblike in položaja so visoke, zato bolje sodeluje z držalom za čoln iz silicijevega karbida. Poleg tega ima silicijev karbid visoko trdnost, zato se čoln zaradi trčenja s človeškim materialom veliko manj verjetno zlomi kot kremenčev čoln.
Čoln iz silicijevega karbida
Cev peči je glavni del peči za prenos toplote, ki igra vlogo pri tesnjenju in enakomernem prenosu toplote. V primerjavi s kremenčevimi cevmi za peči imajo silicijeve karbidne cevi za peči dobro toplotno prevodnost, enakomerno segrevanje in dobro toplotno stabilnost, njihova življenjska doba pa je več kot 5-krat daljša od življenjske dobe kremenčevih cevi.
Povzetek
Na splošno imajo silicijev karbidni keramični materiali v nekaterih vidikih področja sončnih celic več prednosti kot kremenčevi materiali, bodisi glede zmogljivosti izdelka bodisi stroškov uporabe. Uporaba silicijev karbidnih keramičnih materialov v fotovoltaični industriji je močno pomagala fotovoltaičnim podjetjem zmanjšati investicijske stroške pomožnih materialov ter izboljšati kakovost in konkurenčnost izdelkov. V prihodnosti bo z obsežno uporabo velikih silicijev karbidnih cevi za peči, visoko čistih silicijev karbidnih čolnov in nosilcev čolnov ter nenehnim zmanjševanjem stroškov uporaba silicijev karbidnih keramičnih materialov na področju fotovoltaičnih celic postala ključni dejavnik za izboljšanje učinkovitosti pretvorbe svetlobne energije in zmanjšanje industrijskih stroškov na področju proizvodnje fotovoltaične energije ter bo imela pomemben vpliv na razvoj nove fotovoltaične energije.
Čas objave: 05. november 2024