Са континуираним развојем данашњег света, необновљиви извори енергије постају све више исцрпљени, а људско друштво је све хитније да користи обновљиву енергију коју представљају „ветар, светлост, вода и нуклеарна енергија“. У поређењу са другим обновљивим изворима енергије, човечанство има најзрелију, најбезбеднију и најпоузданију технологију за коришћење соларне енергије. Међу њима, индустрија фотонапонских ћелија са високочистим силицијумом као подлогом развила се изузетно брзо. До краја 2023. године, кумулативни инсталирани капацитет соларних фотонапонских система у мојој земљи премашио је 250 гигавата, а производња фотонапонске енергије достигла је 266,3 милијарде kWh, што је повећање од око 30% у односу на претходну годину, а новододати капацитет за производњу електричне енергије износи 78,42 милиона киловата, што је повећање од 154% у односу на претходну годину. Закључно са крајем јуна, кумулативни инсталирани капацитет производње фотонапонске енергије износио је око 470 милиона киловата, што је премашило хидроенергију и постало други највећи извор енергије у мојој земљи.
Док се фотонапонска индустрија брзо развија, брзо се развија и индустрија нових материјала која је подржава. Кварцне компоненте као што сукварцне лончиће, кварцни чамци и кварцне боце су међу њима, играјући важну улогу у процесу производње фотонапонских система. На пример, кварцни лончићи се користе за држање растопљеног силицијума у производњи силицијумских шипки и силицијумских ингота; кварцни чамци, цеви, боце, резервоари за чишћење итд. играју функцију носача у дифузији, чишћењу и другим процесним везама у производњи соларних ћелија итд., обезбеђујући чистоћу и квалитет силицијумских материјала.
Главне примене кварцних компоненти за производњу фотонапонских система
У процесу производње соларних фотонапонских ћелија, силицијумске плочице се постављају на чамац за плочице, а чамац се поставља на носач чамца за плочице ради дифузије, LPCVD и других термичких процеса, док је конзолна лопатица од силицијум-карбида кључна компонента за оптерећење за померање носача чамца који носи силицијумске плочице у и из пећи за грејање. Као што је приказано на слици испод, конзолна лопатица од силицијум-карбида може да обезбеди концентричност силицијумске плочице и цеви пећи, чинећи дифузију и пасивацију равномернијим. Истовремено, не загађује се и не деформише се на високим температурама, има добру отпорност на термичке ударе и велики капацитет оптерећења, и широко се користи у области фотонапонских ћелија.
Шематски дијаграм кључних компоненти за пуњење батерије
У процесу дифузије меког слетања, традиционални кварцни чамац ичамац од вафлиНосач треба да стави силицијумску плочицу заједно са носачем кварцног чамца у кварцну цев у дифузионој пећи. У сваком процесу дифузије, носач кварцног чамца напуњен силицијумским плочицама се поставља на лопатицу од силицијум-карбида. Након што лопатица од силицијум-карбида уђе у кварцну цев, лопатица се аутоматски спушта да би спустила носач кварцног чамца и силицијумску плочицу, а затим се полако враћа у почетну тачку. Након сваког процеса, носач кварцног чамца треба уклонити из...силицијум карбид лопатицаТако честа употреба ће проузроковати хабање кварцног носача чамца током дужег временског периода. Када се кварцни носач чамца поломи и напукне, цео кварцни носач чамца ће отпасти са силицијум-карбидне лопатице, а затим ће оштетити кварцне делове, силицијумске плочице и силицијум-карбидне лопатице испод. Силицијум-карбидна лопатица је скупа и не може се поправити. Када се догоди несрећа, то ће проузроковати огромну материјалну штету.
У LPCVD процесу, не само да ће се појавити горе поменути проблеми са термичким напрезањем, већ пошто LPCVD процес захтева пролазак силанског гаса кроз силицијумску плочицу, дуготрајни процес ће такође формирати силицијумски премаз на носачу плочице и самој плочици. Због недоследности коефицијената термичког ширења обложеног силицијума и кварца, носач плочице и сама плочица ће пуцати, а век трајања ће бити озбиљно смањен. Век трајања обичних кварцних плочица и плочица у LPCVD процесу је обично само 2 до 3 месеца. Стога је посебно важно побољшати материјал за држање плочица како би се повећала чврстоћа и век трајања плочица и избегле такве незгоде.
Укратко, како се време процеса и број производње соларних ћелија повећавају, кварцни чамци и друге компоненте су склони скривеним пукотинама или чак ломљењу. Век трајања кварцних чамаца и кварцних цеви у тренутним главним производним линијама у Кини је око 3-6 месеци, и потребно их је редовно искључивати ради чишћења, одржавања и замене кварцних носача. Штавише, кварцни песак високе чистоће који се користи као сировина за кварцне компоненте тренутно је у стању ограничене понуде и потражње, а цена је дуго на високом нивоу, што очигледно не доприноси побољшању ефикасности производње и економским користима.
Силицијум карбид керамика„појавити се“
Сада су људи смислили материјал са бољим перформансама којим би заменили неке кварцне компоненте - силицијум карбидну керамику.
Силицијум карбидна керамика има добру механичку чврстоћу, термичку стабилност, отпорност на високе температуре, отпорност на оксидацију, отпорност на термичке ударе и отпорност на хемијску корозију, и широко се користи у врућим областима као што су металургија, машинство, нова енергија и грађевински материјали и хемикалије. Њене перформансе су такође довољне за дифузију TOPcon ћелија у производњи фотонапонских система, LPCVD (хемијско таложење паре ниског притиска), PECVD (хемијско таложење паре плазме) и другим термичким процесима.
LPCVD носач чамца од силицијум-карбида и носач чамца од силицијум-карбида проширеног бором
У поређењу са традиционалним кварцним материјалима, носачи чамаца, чамци и цеви направљени од силицијум-карбидних керамичких материјала имају већу чврстоћу, бољу термичку стабилност, не деформишу се на високим температурама и имају век трајања већи од 5 пута од кварцних материјала, што може значајно смањити трошкове коришћења и губитак енергије узрокован одржавањем и застојем. Предност у трошковима је очигледна, а извор сировина је широк.
Међу њима, реакционо синтеровани силицијум карбид (RBSiC) има ниску температуру синтеровања, ниске трошкове производње, високо згушњавање материјала и готово никакво скупљање запремине током реакционог синтеровања. Посебно је погодан за припрему великих и сложених структурних делова. Стога је најпогоднији за производњу великих и сложених производа као што су носачи за чамце, чамци, конзолне лопатице, цеви за пећи итд.
Чамци од силицијум-карбидних плочицатакође имају велике изгледе за развој у будућности. Без обзира на LPCVD процес или процес експанзије бора, век трајања кварцног чамца је релативно низак, а коефицијент термичког ширења кварцног материјала није у складу са коефицијентом термичког ширења силицијум карбидног материјала. Стога је лако доћи до одступања у процесу подударања са држачем чамца од силицијум карбидног материјала на високој температури, што доводи до трешења чамца или чак ломљења чамца. Чамац од силицијум карбидног материјала усваја процес калуповања из једног дела и целокупне обраде. Његови захтеви за толеранцију облика и положаја су високи, и боље сарађује са држачем чамца од силицијум карбидног материјала. Поред тога, силицијум карбид има високу чврстоћу, а чамац је много мање склон ломљењу услед судара са људима него кварцни чамац.
Чамац од силицијум-карбидних плочица
Цев пећи је главна компонента за пренос топлоте у пећи, која игра улогу у заптивању и равномерном преносу топлоте. У поређењу са кварцним цевима пећи, силицијум-карбидне цеви пећи имају добру топлотну проводљивост, равномерно загревање и добру термичку стабилност, а њихов век трајања је више од 5 пута дужи од века трајања кварцних цеви.
Резиме
Генерално, било да се ради о перформансама производа или трошковима употребе, силицијум-карбидни керамички материјали имају више предности од кварцних материјала у одређеним аспектима области соларних ћелија. Примена силицијум-карбидних керамичких материјала у фотонапонској индустрији је у великој мери помогла компанијама које се баве фотонапонским системима да смање инвестиционе трошкове помоћних материјала и побољшају квалитет производа и конкурентност. У будућности, са великом применом великих силицијум-карбидних цеви за пећи, високочистих силицијум-карбидних чамаца и носача чамаца и континуираним смањењем трошкова, примена силицијум-карбидних керамичких материјала у области фотонапонских ћелија постаће кључни фактор у побољшању ефикасности конверзије светлосне енергије и смањењу трошкова индустрије у области производње фотонапонске енергије, и имаће важан утицај на развој нове фотонапонске енергије.
Време објаве: 05.11.2024.