Günümüz dünyasının sürekli gelişmesiyle birlikte, yenilenemeyen enerji giderek tükenmekte ve insan toplumu "rüzgar, ışık, su ve nükleer" ile temsil edilen yenilenebilir enerjiyi kullanmaya giderek daha fazla aciliyet duymaktadır. Diğer yenilenebilir enerji kaynaklarıyla karşılaştırıldığında, insanlar güneş enerjisini kullanmak için en olgun, güvenli ve güvenilir teknolojiye sahiptir. Bunlar arasında, alt tabaka olarak yüksek saflıkta silikon kullanan fotovoltaik hücre endüstrisi son derece hızlı bir şekilde gelişmiştir. 2023 yılı sonu itibarıyla, ülkemin kümülatif güneş fotovoltaik kurulu kapasitesi 250 gigawatt'ı aşmış ve fotovoltaik güç üretimi 266,3 milyar kWh'e ulaşmış olup, bir önceki yıla göre yaklaşık %30 artmış ve yeni eklenen güç üretim kapasitesi 78,42 milyon kilovat olup, bir önceki yıla göre %154 artmıştır. Haziran sonu itibarıyla fotovoltaik enerji üretim kurulu gücümüz yaklaşık 470 milyon kilovat olup, hidroelektrik enerjiyi geçerek ülkemizin ikinci büyük enerji kaynağı konumuna gelmiştir.
Fotovoltaik endüstrisi hızla gelişirken, onu destekleyen yeni malzemeler endüstrisi de hızla gelişiyor. Kuvars bileşenleri gibikuvars pota, kuvars tekneler ve kuvars şişeler bunların arasındadır ve fotovoltaik üretim sürecinde önemli bir rol oynarlar. Örneğin, kuvars potalar silikon çubuklar ve silikon külçelerin üretiminde erimiş silikonu tutmak için kullanılır; kuvars tekneler, tüpler, şişeler, temizleme tankları vb. güneş hücrelerinin üretiminde difüzyon, temizleme ve diğer işlem bağlantılarında yatak işlevi görür ve silikon malzemelerin saflığını ve kalitesini garanti eder.
Fotovoltaik üretimde kuvars bileşenlerinin temel uygulamaları
Güneş fotovoltaik hücrelerinin üretim sürecinde, silikon gofretler bir gofret teknesine yerleştirilir ve tekne difüzyon, LPCVD ve diğer termal işlemler için bir gofret teknesi desteğine yerleştirilirken, silikon karbür konsol kürek, silikon gofretleri taşıyan tekne desteğini ısıtma fırınına girip çıkarmak için temel yükleme bileşenidir. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, silikon karbür konsol kürek, silikon gofretin ve fırın tüpünün eşmerkezliliğini sağlayabilir, böylece difüzyon ve pasifleşmeyi daha düzgün hale getirir. Aynı zamanda, kirlilik içermez ve yüksek sıcaklıklarda deforme olmaz, iyi termal şok direncine ve büyük yük kapasitesine sahiptir ve fotovoltaik hücreler alanında yaygın olarak kullanılmıştır.
Ana pil yükleme bileşenlerinin şematik diyagramı
Yumuşak iniş difüzyon sürecinde, geleneksel kuvars teknesi vegofret teknesidestek, kuvars tekne desteği ile birlikte silikon gofreti difüzyon fırınındaki kuvars tüpe yerleştirmeniz gerekir. Her difüzyon işleminde, silikon gofretlerle doldurulmuş kuvars tekne desteği, silikon karbür küreğe yerleştirilir. Silisyum karbür kürek kuvars tüpe girdikten sonra, kürek otomatik olarak kuvars tekne desteğini ve silikon gofreti aşağı indirmek için batar ve sonra yavaşça kökene geri döner. Her işlemden sonra, kuvars tekne desteğininsilisyum karbür kürek. Bu kadar sık çalıştırma, kuvars bot desteğinin uzun bir süre boyunca aşınmasına neden olur. Kuvars bot desteği çatladığında ve kırıldığında, kuvars bot desteğinin tamamı silisyum karbür kürekten düşecek ve ardından alttaki kuvars parçalarına, silisyum gofretlere ve silisyum karbür küreklere zarar verecektir. Silisyum karbür kürek pahalıdır ve onarılamaz. Bir kaza meydana geldiğinde, büyük maddi kayıplara neden olacaktır.
LPCVD işleminde, sadece yukarıda belirtilen termal stres sorunları ortaya çıkmayacak, aynı zamanda LPCVD işlemi silan gazının silikon gofretten geçmesini gerektirdiğinden, uzun vadeli işlem gofret tekne desteği ve gofret teknesi üzerinde bir silikon kaplaması da oluşturacaktır. Kaplanmış silikon ve kuvarsın termal genleşme katsayılarının tutarsızlığı nedeniyle, tekne desteği ve tekne çatlayacak ve kullanım ömrü ciddi şekilde azalacaktır. LPCVD işleminde sıradan kuvars teknelerin ve tekne desteklerinin kullanım ömrü genellikle sadece 2 ila 3 aydır. Bu nedenle, bu tür kazaları önlemek için tekne desteğinin mukavemetini ve hizmet ömrünü artırmak için tekne destek malzemesini iyileştirmek özellikle önemlidir.
Kısacası, güneş hücrelerinin üretimi sırasında işlem süresi ve işlem sayısı arttıkça, kuvars tekneler ve diğer bileşenler gizli çatlaklara veya hatta kırılmalara eğilimlidir. Çin'deki mevcut ana akım üretim hatlarındaki kuvars teknelerin ve kuvars tüplerin ömrü yaklaşık 3-6 aydır ve kuvars taşıyıcıların temizlenmesi, bakımı ve değiştirilmesi için düzenli olarak kapatılmaları gerekir. Dahası, kuvars bileşenlerinin hammaddesi olarak kullanılan yüksek saflıktaki kuvars kumu şu anda sıkı bir arz ve talep durumundadır ve fiyat uzun süredir yüksek bir seviyede seyrediyor, bu da açıkça üretim verimliliğini ve ekonomik faydaları iyileştirmeye elverişli değil.
Silisyum karbür seramikler"ortaya çıkmak"
Şimdi insanlar bazı kuvars bileşenlerinin yerine daha iyi performans gösteren bir malzeme geliştirdiler: silisyum karbür seramikler.
Silisyum karbür seramikler iyi mekanik mukavemete, termal kararlılığa, yüksek sıcaklık direncine, oksidasyon direncine, termal şok direncine ve kimyasal korozyon direncine sahiptir ve metalurji, makine, yeni enerji ve yapı malzemeleri ve kimyasalları gibi sıcak alanlarda yaygın olarak kullanılır. Performansı ayrıca fotovoltaik üretimde, LPCVD'de (düşük basınçlı kimyasal buhar biriktirme), PECVD'de (plazma kimyasal buhar biriktirme) ve diğer termal işlem bağlantılarında TOPcon hücrelerinin difüzyonu için yeterlidir.
LPCVD silisyum karbür tekne desteği ve borla genişletilmiş silisyum karbür tekne desteği
Geleneksel kuvars malzemelerle karşılaştırıldığında, silisyum karbür seramik malzemelerden yapılmış tekne destekleri, tekneler ve tüp ürünleri daha yüksek mukavemete, daha iyi termal kararlılığa, yüksek sıcaklıklarda deformasyona uğramamaya ve kuvars malzemelerden 5 kat daha uzun bir ömre sahiptir, bu da kullanım maliyetini ve bakım ve duruştan kaynaklanan enerji kaybını önemli ölçüde azaltabilir. Maliyet avantajı açıktır ve hammadde kaynağı geniştir.
Bunlar arasında, reaksiyon sinterlenmiş silisyum karbür (RBSiC), düşük sinterleme sıcaklığına, düşük üretim maliyetine, yüksek malzeme yoğunlaştırmasına ve reaksiyon sinterlemesi sırasında neredeyse hiç hacim küçülmesine sahip değildir. Özellikle büyük boyutlu ve karmaşık şekilli yapısal parçaların hazırlanması için uygundur. Bu nedenle, tekne destekleri, tekneler, konsol kürekleri, fırın tüpleri vb. gibi büyük boyutlu ve karmaşık ürünlerin üretimi için en uygundur.
Silisyum karbürlü gofret tekneleriAyrıca gelecekte büyük gelişme beklentileri vardır. LPCVD işlemi veya bor genleşme işlemi ne olursa olsun, kuvars teknesinin ömrü nispeten düşüktür ve kuvars malzemenin termal genleşme katsayısı silisyum karbür malzemeninkiyle tutarsızdır. Bu nedenle, yüksek sıcaklıkta silisyum karbür tekne tutucusuyla eşleşme sürecinde sapmalar olması kolaydır, bu da teknenin sallanması veya hatta kırılması durumuna yol açar. Silisyum karbür tekne, tek parça kalıplama ve genel işleme işlem yolunu benimser. Şekli ve konum tolerans gereksinimleri yüksektir ve silisyum karbür tekne tutucusuyla daha iyi işbirliği yapar. Ek olarak, silisyum karbür yüksek mukavemete sahiptir ve teknenin kuvars tekneye göre insan çarpışması nedeniyle kırılma olasılığı çok daha düşüktür.
Silisyum karbürlü gofret teknesi
Fırın tüpü, fırının ana ısı transfer bileşenidir ve sızdırmazlık ve düzgün ısı transferinde rol oynar. Kuvars fırın tüpleriyle karşılaştırıldığında, silisyum karbür fırın tüpleri iyi termal iletkenliğe, düzgün ısıtmaya ve iyi termal kararlılığa sahiptir ve ömürleri kuvars tüplerin 5 katından fazladır.
Özet
Genel olarak, ürün performansı veya kullanım maliyeti açısından, silisyum karbür seramik malzemeler, güneş hücresi alanının belirli yönlerinde kuvars malzemelerden daha fazla avantaja sahiptir. Silisyum karbür seramik malzemelerin fotovoltaik endüstrisinde uygulanması, fotovoltaik şirketlerinin yardımcı malzemelerin yatırım maliyetini düşürmesine ve ürün kalitesini ve rekabet gücünü artırmasına büyük ölçüde yardımcı olmuştur. Gelecekte, büyük boyutlu silisyum karbür fırın tüplerinin, yüksek saflıkta silisyum karbür teknelerin ve tekne desteklerinin geniş ölçekte uygulanması ve maliyetlerin sürekli olarak azaltılmasıyla, silisyum karbür seramik malzemelerin fotovoltaik hücreler alanında uygulanması, ışık enerjisi dönüşümünün verimliliğini iyileştirmede ve fotovoltaik güç üretimi alanında endüstri maliyetlerini düşürmede önemli bir faktör haline gelecek ve fotovoltaik yeni enerjinin geliştirilmesinde önemli bir etkiye sahip olacaktır.
Gönderi zamanı: 05-Kas-2024