సిలికాన్ కార్బైడ్ సిరామిక్స్: ఫోటోవోల్టాయిక్ క్వార్ట్జ్ భాగాలకు ముగింపు పలికేది

నేటి ప్రపంచం నిరంతరం అభివృద్ధి చెందుతున్న కొద్దీ, పునరుత్పాదక శక్తి వనరులు నానాటికీ తగ్గిపోతున్నాయి. అందువల్ల, "గాలి, కాంతి, నీరు మరియు అణుశక్తి" వంటి పునరుత్పాదక శక్తిని ఉపయోగించాల్సిన ఆవశ్యకత మానవ సమాజానికి అంతకంతకూ పెరుగుతోంది. ఇతర పునరుత్పాదక శక్తి వనరులతో పోలిస్తే, సౌరశక్తిని ఉపయోగించుకోవడానికి మానవుల వద్ద అత్యంత పరిణతి చెందిన, సురక్షితమైన మరియు విశ్వసనీయమైన సాంకేతికత ఉంది. వాటిలో, అధిక స్వచ్ఛత గల సిలికాన్‌ను ఆధారంగా (సబ్‌స్ట్రేట్‌గా) ఉపయోగించే ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్ పరిశ్రమ అత్యంత వేగంగా అభివృద్ధి చెందింది. 2023 చివరి నాటికి, మన దేశంలో మొత్తం సౌర ఫోటోవోల్టాయిక్ స్థాపిత సామర్థ్యం 250 గిగావాట్లను అధిగమించింది. ఫోటోవోల్టాయిక్ విద్యుత్ ఉత్పత్తి 266.3 బిలియన్ కిలోవాట్ గంటలకు చేరుకుంది, ఇది గత ఏడాదితో పోలిస్తే సుమారు 30% పెరుగుదల. కొత్తగా జోడించిన విద్యుత్ ఉత్పత్తి సామర్థ్యం 78.42 మిలియన్ కిలోవాట్లు, ఇది గత ఏడాదితో పోలిస్తే 154% పెరుగుదల. జూన్ చివరి నాటికి, ఫోటోవోల్టాయిక్ విద్యుత్ ఉత్పత్తి యొక్క మొత్తం స్థాపిత సామర్థ్యం సుమారు 470 మిలియన్ కిలోవాట్లు, ఇది జలవిద్యుత్‌ను అధిగమించి మన దేశంలో రెండవ అతిపెద్ద విద్యుత్ వనరుగా అవతరించింది.

ఫోటోవోల్టాయిక్ పరిశ్రమ వేగంగా అభివృద్ధి చెందుతున్నప్పటికీ, దానికి మద్దతు ఇచ్చే కొత్త పదార్థాల పరిశ్రమ కూడా వేగంగా అభివృద్ధి చెందుతోంది. క్వార్ట్జ్ భాగాలు వంటివిక్వార్ట్జ్ మూసలుఫోటోవోల్టాయిక్ తయారీ ప్రక్రియలో క్వార్ట్జ్ బోట్లు మరియు క్వార్ట్జ్ బాటిళ్లు ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తాయి. ఉదాహరణకు, సిలికాన్ రాడ్లు మరియు సిలికాన్ ఇంగోట్‌ల ఉత్పత్తిలో కరిగిన సిలికాన్‌ను నిల్వ చేయడానికి క్వార్ట్జ్ క్రూసిబుల్స్ ఉపయోగించబడతాయి; సోలార్ సెల్స్ మొదలైన వాటి ఉత్పత్తిలో వ్యాపనం, శుభ్రపరచడం మరియు ఇతర ప్రక్రియ దశలలో క్వార్ట్జ్ బోట్లు, ట్యూబ్‌లు, బాటిళ్లు, క్లీనింగ్ ట్యాంకులు మొదలైనవి కీలక పాత్ర పోషిస్తాయి, తద్వారా సిలికాన్ పదార్థాల స్వచ్ఛత మరియు నాణ్యతను నిర్ధారిస్తాయి.

ఫోటోవోల్టాయిక్ తయారీకి క్వార్ట్జ్ భాగాల ప్రధాన అనువర్తనాలు

సౌర ఫోటోవోల్టాయిక్ కణాల తయారీ ప్రక్రియలో, సిలికాన్ వేఫర్‌లను ఒక వేఫర్ బోట్‌పై ఉంచుతారు. ఆ బోట్‌ను డిఫ్యూజన్, LPCVD మరియు ఇతర ఉష్ణ ప్రక్రియల కోసం ఒక వేఫర్ బోట్ సపోర్ట్‌పై ఉంచుతారు. అదే సమయంలో, సిలికాన్ వేఫర్‌లను మోసుకెళ్లే బోట్ సపోర్ట్‌ను హీటింగ్ ఫర్నేస్‌లోకి మరియు బయటకు కదిలించడానికి సిలికాన్ కార్బైడ్ కాంటిలివర్ పాడిల్ ఒక కీలకమైన లోడింగ్ భాగం. కింద ఉన్న చిత్రంలో చూపిన విధంగా, సిలికాన్ కార్బైడ్ కాంటిలివర్ పాడిల్ సిలికాన్ వేఫర్ మరియు ఫర్నేస్ ట్యూబ్ యొక్క ఏకకేంద్రతను నిర్ధారిస్తుంది, తద్వారా డిఫ్యూజన్ మరియు పాసివేషన్‌ను మరింత ఏకరీతిగా చేస్తుంది. అదే సమయంలో, ఇది కాలుష్య రహితంగా మరియు అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద రూపం మారకుండా ఉంటుంది, మంచి థర్మల్ షాక్ రెసిస్టెన్స్ మరియు అధిక లోడ్ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది, మరియు ఫోటోవోల్టాయిక్ కణాల రంగంలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతోంది.

కీలక బ్యాటరీ లోడింగ్ భాగాల స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం

సాఫ్ట్ ల్యాండింగ్ డిఫ్యూజన్ ప్రక్రియలో, సాంప్రదాయ క్వార్ట్జ్ పడవ మరియువేఫర్ పడవడిఫ్యూజన్ ఫర్నేస్‌లోని క్వార్ట్జ్ ట్యూబ్‌లోకి సిలికాన్ వేఫర్‌ను క్వార్ట్జ్ బోట్ సపోర్ట్‌తో కలిపి ఉంచాలి. ప్రతి డిఫ్యూజన్ ప్రక్రియలో, సిలికాన్ వేఫర్‌లతో నిండిన క్వార్ట్జ్ బోట్ సపోర్ట్‌ను సిలికాన్ కార్బైడ్ పాడిల్ మీద ఉంచుతారు. సిలికాన్ కార్బైడ్ పాడిల్ క్వార్ట్జ్ ట్యూబ్‌లోకి ప్రవేశించిన తర్వాత, అది స్వయంచాలకంగా మునిగి, క్వార్ట్జ్ బోట్ సపోర్ట్ మరియు సిలికాన్ వేఫర్‌ను కిందకు దించి, ఆపై నెమ్మదిగా తిరిగి దాని ప్రారంభ స్థానానికి వస్తుంది. ప్రతి ప్రక్రియ తర్వాత, క్వార్ట్జ్ బోట్ సపోర్ట్‌ను ట్యూబ్ నుండి తీసివేయాలి.సిలికాన్ కార్బైడ్ తెడ్డుఇలా తరచుగా వాడటం వల్ల, కాలక్రమేణా క్వార్ట్జ్ బోట్ సపోర్ట్ అరిగిపోతుంది. ఒకసారి క్వార్ట్జ్ బోట్ సపోర్ట్ పగిలి విరిగిపోతే, మొత్తం క్వార్ట్జ్ బోట్ సపోర్ట్ సిలికాన్ కార్బైడ్ పాడిల్ పైనుంచి ఊడిపోతుంది, దానివల్ల కింద ఉన్న క్వార్ట్జ్ భాగాలు, సిలికాన్ వేఫర్లు మరియు సిలికాన్ కార్బైడ్ పాడిల్స్ దెబ్బతింటాయి. సిలికాన్ కార్బైడ్ పాడిల్ ఖరీదైనది మరియు దానికి మరమ్మత్తు చేయలేము. ఒకసారి ప్రమాదం జరిగితే, అది భారీ ఆస్తి నష్టాలకు కారణమవుతుంది.

LPCVD ప్రక్రియలో, పైన పేర్కొన్న ఉష్ణ ఒత్తిడి సమస్యలు తలెత్తడమే కాకుండా, ఈ ప్రక్రియకు సిలికాన్ వేఫర్ గుండా సిలేన్ వాయువును పంపించాల్సి ఉంటుంది కాబట్టి, దీర్ఘకాలిక ప్రక్రియ వల్ల వేఫర్ బోట్ సపోర్ట్ మరియు వేఫర్ బోట్‌పై సిలికాన్ పూత కూడా ఏర్పడుతుంది. పూత పూసిన సిలికాన్ మరియు క్వార్ట్జ్ యొక్క ఉష్ణ వ్యాకోచ గుణకాలలో అసమానత కారణంగా, బోట్ సపోర్ట్ మరియు బోట్ పగుళ్లు ఏర్పడతాయి, మరియు వాటి జీవితకాలం తీవ్రంగా తగ్గిపోతుంది. LPCVD ప్రక్రియలో సాధారణ క్వార్ట్జ్ బోట్లు మరియు బోట్ సపోర్ట్‌ల జీవితకాలం సాధారణంగా 2 నుండి 3 నెలలు మాత్రమే ఉంటుంది. అందువల్ల, ఇటువంటి ప్రమాదాలను నివారించడానికి, బోట్ సపోర్ట్ యొక్క బలాన్ని మరియు సేవా జీవితాన్ని పెంచేందుకు దాని మెటీరియల్‌ను మెరుగుపరచడం చాలా ముఖ్యం.

సంక్షిప్తంగా చెప్పాలంటే, సోలార్ సెల్స్ ఉత్పత్తి సమయంలో ప్రక్రియ సమయం మరియు ఉత్పత్తి చేసే సార్లు పెరిగేకొద్దీ, క్వార్ట్జ్ బోట్లు మరియు ఇతర భాగాలు కనిపించని పగుళ్లకు లేదా పూర్తిగా విరిగిపోవడానికి గురవుతాయి. చైనాలోని ప్రస్తుత ప్రధాన ఉత్పత్తి శ్రేణులలో క్వార్ట్జ్ బోట్లు మరియు క్వార్ట్జ్ ట్యూబ్‌ల జీవితకాలం సుమారు 3-6 నెలలు ఉంటుంది, మరియు వాటిని శుభ్రపరచడం, నిర్వహణ మరియు క్వార్ట్జ్ క్యారియర్‌లను మార్చడం కోసం క్రమం తప్పకుండా ఆపివేయవలసి ఉంటుంది. అంతేకాకుండా, క్వార్ట్జ్ భాగాలకు ముడి పదార్థంగా ఉపయోగించే అధిక-స్వచ్ఛత గల క్వార్ట్జ్ ఇసుకకు ప్రస్తుతం సరఫరా మరియు డిమాండ్ తీవ్రంగా ఉంది, మరియు దాని ధర చాలా కాలంగా అధిక స్థాయిలో కొనసాగుతోంది, ఇది స్పష్టంగా ఉత్పత్తి సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడానికి మరియు ఆర్థిక ప్రయోజనాలకు అనుకూలమైనది కాదు.

సిలికాన్ కార్బైడ్ సిరామిక్స్“హాజరు కండి”

ఇప్పుడు, ప్రజలు కొన్ని క్వార్ట్జ్ భాగాల స్థానంలో మెరుగైన పనితీరు గల సిలికాన్ కార్బైడ్ సిరామిక్స్ అనే పదార్థాన్ని కనుగొన్నారు.

సిలికాన్ కార్బైడ్ సిరామిక్స్ మంచి యాంత్రిక బలం, ఉష్ణ స్థిరత్వం, అధిక ఉష్ణోగ్రత నిరోధకత, ఆక్సీకరణ నిరోధకత, థర్మల్ షాక్ నిరోధకత మరియు రసాయన తుప్పు నిరోధకతను కలిగి ఉంటాయి. ఇవి లోహశాస్త్రం, యంత్రాలు, నూతన శక్తి, మరియు భవన నిర్మాణ సామగ్రి మరియు రసాయనాలు వంటి వేడి రంగాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడతాయి. ఫోటోవోల్టాయిక్ తయారీ, LPCVD (తక్కువ పీడన రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ), PECVD (ప్లాస్మా రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ) మరియు ఇతర థర్మల్ ప్రక్రియలలో TOPcon సెల్‌ల వ్యాప్తికి కూడా దీని పనితీరు సరిపోతుంది.

LPCVD సిలికాన్ కార్బైడ్ పడవ మద్దతు మరియు బోరాన్-విస్తరించిన సిలికాన్ కార్బైడ్ పడవ మద్దతు

సాంప్రదాయ క్వార్ట్జ్ పదార్థాలతో పోలిస్తే, సిలికాన్ కార్బైడ్ సిరామిక్ పదార్థాలతో తయారు చేసిన పడవ ఆధారాలు, పడవలు మరియు ట్యూబ్ ఉత్పత్తులు అధిక బలం, మెరుగైన ఉష్ణ స్థిరత్వం, అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద రూపం మారకపోవడం మరియు క్వార్ట్జ్ పదార్థాల కంటే 5 రెట్లకు పైగా జీవితకాలాన్ని కలిగి ఉంటాయి. ఇవి వినియోగ ఖర్చును మరియు నిర్వహణ, పని నిలిచిపోవడం వల్ల కలిగే శక్తి నష్టాన్ని గణనీయంగా తగ్గించగలవు. ఖర్చులో ప్రయోజనం స్పష్టంగా ఉంది మరియు ముడి పదార్థాల లభ్యత కూడా విస్తృతంగా ఉంది.

వాటిలో, రియాక్షన్ సింటరింగ్ పద్ధతిలో తయారైన సిలికాన్ కార్బైడ్ (RBSiC) తక్కువ సింటరింగ్ ఉష్ణోగ్రత, తక్కువ ఉత్పత్తి వ్యయం, అధిక పదార్థ సాంద్రీకరణం మరియు రియాక్షన్ సింటరింగ్ సమయంలో దాదాపు పరిమాణ సంకోచం లేకపోవడం వంటి లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది. ఇది ముఖ్యంగా పెద్ద పరిమాణంలో మరియు సంక్లిష్ట ఆకారంలో ఉండే నిర్మాణ భాగాల తయారీకి అనువైనది. అందువల్ల, పడవ ఆధారాలు, పడవలు, కాంటిలివర్ తెడ్లు, కొలిమి గొట్టాలు మొదలైన పెద్ద పరిమాణంలో మరియు సంక్లిష్టమైన ఉత్పత్తుల తయారీకి ఇది అత్యంత అనువైనది.

సిలికాన్ కార్బైడ్ వేఫర్ బోట్లుభవిష్యత్తులో వీటికి గొప్ప అభివృద్ధి అవకాశాలు కూడా ఉన్నాయి. LPCVD ప్రక్రియ అయినా లేదా బోరాన్ విస్తరణ ప్రక్రియ అయినా, క్వార్ట్జ్ బోట్ యొక్క జీవితకాలం సాపేక్షంగా తక్కువగా ఉంటుంది, మరియు క్వార్ట్జ్ పదార్థం యొక్క ఉష్ణ విస్తరణ గుణకం సిలికాన్ కార్బైడ్ పదార్థంతో పొంతన లేకుండా ఉంటుంది. అందువల్ల, అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద సిలికాన్ కార్బైడ్ బోట్ హోల్డర్‌తో జతచేసే ప్రక్రియలో వ్యత్యాసాలు ఏర్పడటం సులభం, ఇది బోట్ కదలడానికి లేదా బోట్ విరిగిపోవడానికి కూడా దారితీస్తుంది. సిలికాన్ కార్బైడ్ బోట్ ఒకే ముక్కగా అచ్చుపోసి, సమగ్రంగా ప్రాసెస్ చేసే పద్ధతిని అనుసరిస్తుంది. దీని ఆకారం మరియు స్థాన సహన అవసరాలు ఎక్కువగా ఉంటాయి, మరియు ఇది సిలికాన్ కార్బైడ్ బోట్ హోల్డర్‌తో మెరుగ్గా సహకరిస్తుంది. అదనంగా, సిలికాన్ కార్బైడ్‌కు అధిక బలం ఉంటుంది, మరియు క్వార్ట్జ్ బోట్‌తో పోలిస్తే మానవ తాకిడి వల్ల ఈ బోట్ విరిగిపోయే అవకాశం చాలా తక్కువ.

సిలికాన్ కార్బైడ్ వేఫర్ బోట్

ఫర్నేస్ ట్యూబ్ అనేది ఫర్నేస్‌లోని ప్రధాన ఉష్ణ బదిలీ భాగం, ఇది సీలింగ్ మరియు ఏకరీతి ఉష్ణ బదిలీలో పాత్ర పోషిస్తుంది. క్వార్ట్జ్ ఫర్నేస్ ట్యూబ్‌లతో పోలిస్తే, సిలికాన్ కార్బైడ్ ఫర్నేస్ ట్యూబ్‌లు మంచి ఉష్ణ వాహకత, ఏకరీతి తాపనం మరియు మంచి ఉష్ణ స్థిరత్వాన్ని కలిగి ఉంటాయి, మరియు వాటి జీవితకాలం క్వార్ట్జ్ ట్యూబ్‌ల కంటే 5 రెట్లు ఎక్కువ.

సారాంశం

సాధారణంగా, ఉత్పత్తి పనితీరు లేదా వినియోగ వ్యయం పరంగా చూసినా, సోలార్ సెల్ రంగంలోని కొన్ని అంశాలలో క్వార్ట్జ్ పదార్థాల కంటే సిలికాన్ కార్బైడ్ సిరామిక్ పదార్థాలు ఎక్కువ ప్రయోజనాలను కలిగి ఉన్నాయి. ఫోటోవోల్టాయిక్ పరిశ్రమలో సిలికాన్ కార్బైడ్ సిరామిక్ పదార్థాల వినియోగం, ఫోటోవోల్టాయిక్ కంపెనీలకు సహాయక పదార్థాల పెట్టుబడి వ్యయాన్ని తగ్గించడంలో, ఉత్పత్తి నాణ్యతను మరియు పోటీతత్వాన్ని మెరుగుపరచడంలో ఎంతగానో సహాయపడింది. భవిష్యత్తులో, పెద్ద పరిమాణంలో ఉండే సిలికాన్ కార్బైడ్ ఫర్నేస్ ట్యూబ్‌లు, అధిక స్వచ్ఛత గల సిలికాన్ కార్బైడ్ బోట్‌లు మరియు బోట్ సపోర్ట్‌ల విస్తృత వినియోగం, మరియు ఖర్చులు నిరంతరం తగ్గడంతో, ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్స్ రంగంలో సిలికాన్ కార్బైడ్ సిరామిక్ పదార్థాల వినియోగం, కాంతి శక్తి మార్పిడి సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడంలో మరియు ఫోటోవోల్టాయిక్ విద్యుత్ ఉత్పత్తి రంగంలో పారిశ్రామిక వ్యయాలను తగ్గించడంలో ఒక కీలక అంశంగా మారుతుంది, మరియు ఫోటోవోల్టాయిక్ నూతన శక్తి అభివృద్ధిపై ఒక ముఖ్యమైన ప్రభావాన్ని చూపుతుంది.