Fotovoltaika sahəsindəki silikon karbid keramikasının tətbiqi və tədqiqi - Vetek yarımkeçiricisi

Son illərdə günəş fotovoltaiklərinin başçılıq etdiyi neft və kömür, yeni enerji sənayesi kimi ənənəvi enerji mənbələrinin artan çatışmazlığı ilə. 1990-cı illərdən bəri dünyanın fotovoltaik quraşdırılmış gücü 60 dəfə artmışdır. Qlobal fotovoltaik sənayesi enerji quruluşu çevrilməsinin fonunda və sənaye miqyası və quraşdırılmış potensialın artım tempi dəfələrlə yeni qeydlər qoymuşdur. 2022-ci ildə qlobal fotovoltaik quraşdırılmış tutum 239gw, bütün yeni bərpa olunan enerji qabiliyyətinin 2/3 hissəsinə qədər uçota çıxacaq. 2023-cü ildə qlobal fotovoltaik quraşdırılmış gücü 411GW, ildə 59% artım olduğu təxmin edilir. Fotovoltaiklərin davamlı böyüməsinə baxmayaraq, fotovoltaika hələ də yalnız qlobal güc nəslinin 4.5% -ni təşkil edir və güclü böyümə sürətinin 2024-cü ildən sonra davam edəcəkdir.

Silikon karbid keramikaYaxşı mexaniki güc, istilik sabitliyi, yüksək temperatur müqaviməti, oksidləşmə müqaviməti, istilik şok müqaviməti və kimyəvi korroziyaya qarşı müqavimət göstərən və metallurgiya, maşın, yeni enerji və tikinti materialları və kimyəvi maddələr kimi isti sahələrdə geniş istifadə olunur. Fotovoltaik sahədə əsasən, topcon hüceyrələrinin, LPCVD (aşağı təzyiqli kimyəvi buxar çöküntünün) yayımında istifadə olunur,PECVD (plazma kimyəvi buxarlanma çökməsi)və digər istilik prosesi bağlantıları. Ənənəvi kvars materialları, qayıq dəstələri, gəmilər və silikon karbiddəki keramika materiallarından hazırlanmış boru armaturları ilə müqayisədə daha yüksək gücü, daha yaxşı istilik sabitliyi, yüksək temperaturda deformasiya və istismar xərclərini əhəmiyyətli dərəcədə azaltmaq və istismar və işləmə müddəti azalda bilər və açıq xərc üstünlükləri var.

Ⅰ Fotovoltaik sahədə silikon karbid keramikasının üstünlükləri

Fotovoltaik hüceyrə sahəsindəki silikon karbid keramikalarının əsas məhsulları, silikon karbid qayıqları, silikon karbid çantası boruları, silikon karbid çubuğu, silikon karbid qoruyucu borular və silikon karbid qayıqları və silikon karbid qayıqları orijinal kvars gəmi dəstələrini dəyişdirir. Onların açıq üstünlükləri və sürətli inkişafı səbəbindən, fotovoltaik hüceyrələrin istehsal prosesində əsas daşıyıcı materiallar üçün yaxşı bir seçim halına gəldi və onların bazar tələbi getdikcə sənayedən diqqəti cəlb edir.

Reaksiya bağlanmış silikon karbid (RBSC) keramika, fotovoltaik hüceyrələr sahəsində ən çox istifadə olunan silikon karbid keramikalarıdır. Üstünlükləri aşağı çəkmə temperaturu, aşağı istehsal dəyəri və yüksək maddi sıxlaşma. Xüsusilə, reaksiya əsnasında suntering prosesi zamanı demək olar ki, həcmi büzülmə yoxdur. Xüsusilə geniş ölçülü və mürəkkəb formalı struktur hissələrin hazırlanması üçün uyğundur. Buna görə də, qayıq dəstəyi, kiçik qayıqlar, kətan boruları, soba boruları, ocaq boruları və soba, reaktiv maye silikonun hərəkəti ilə, ikincil fazalı β-sic, eyni zamanda, ikincil fazaya sahib olan karbon mənbəyi ilə reaksiya verir β-SIC, boş tozda olan α-sic hissəcikləri ilə birləşdirilmiş və qalan məsamələri pulsuz silikon ilə doldurmağa davam edir və nəhayət, RBSC keramika materiallarının sıxlaşdırılması nəhayət əldə edilir. Evdə və xaricdə RBSC keramika məhsullarının müxtəlif xüsusiyyətləri Cədvəl 1-də göstərilir.

Cədvəl 1 Əsas ölkələrdə sintered SIC keramika məhsullarının performansının müqayisəsi

Günəş fotoşolası hüceyrələrinin istehsal prosesində silikon gofreti bir qayıqda yerləşdirilir və qayıq yayma, LPCVD və digər istilik prosesləri üçün gəmi sahibi yerləşdirilir. Silikon Karbide Canbide Cantilever Avar (çubuq), silikon wafters daşıyan qayıq sahibini isə sobanın içərisinə və xaricində daşımaq üçün əsas yükləmə komponentidir. Şəkil 1-də göstərildiyi kimi, silikon karbidli cantilever avar (çubuq) silikon vafferi və soba borusunun konsentratını təmin edə bilər, bununla da yayılma və passivation daha çox forma hazırlayır. Eyni zamanda, o, çirklənmədən çirklənmədən və yüksək temperaturda qeyri-ixtiyari, yaxşı istilik şok müqavimətinə və böyük yük tutumuna malikdir və fotovoltaik hüceyrələr sahəsində geniş istifadə olunur.

Şəkil 1 Əsas batareya yükləmə komponentlərinin sxematik diaqramı

Ənənəvikvartz qayığıvə gəmi sahibi, yumşaq eniş diffuziya prosesində, silikon vafleri və kvars gəmi sahibi diffuziya sobasında kvars borusuna yerləşdirilməsi lazımdır. Hər yayılma prosesində, silikon gofreyi ilə doldurulmuş kvars gəmi sahibi silikon karbid avarına yerləşdirilir. Silikon Karbide avarının kvars borusuna girdikdən sonra, avar, kvars gəmi sahibi və silikon vafleri aşağı salmaq üçün avtomatik olaraq yuvarlanır və sonra yavaş-yavaş yenidən mənşəyə qayıdır. Hər bir prosesdən sonra kvars gəmi sahibi silikon karbid avarından çıxarılmalıdır. Bu cür tez-tez əməliyyat, kvars gəmi dəstəyinin uzun müddət ərzində köhnəlməsinə səbəb olacaqdır. Kvars gəmisi çatlamalar və fasilələrdən bir dəfə, bütün kvars qayıq dəstəyi silikon karbid avarına düşəcək və sonra kvars hissələri, silikon wafters və silikon karbid və silikon karbid paddlesinə zərər verəcəkdir. Silikon karbid paddles bahadır və təmir edilə bilməz. Qəza baş verdikdən sonra bu, böyük əmlak itkisinə səbəb olacaqdır.

LPCVD prosesində, yalnız yuxarıda göstərilən istilik stressi problemləri baş verəcək, lakin LPCVD prosesi Sile qazının silikon vafleridən keçməsini tələb etdiyi üçün uzunmüddətli proses, qayıq dəstəyi və gəmidə silikon örtük meydana gətirəcəkdir. Termal genişləndirmə əmsalının uyğunsuzluğu səbəbiylə örtülmüş silikon və kvars, gəmi dəstəyi və gəmini çatlayacaq və həyat aralığı ciddi şəkildə azalacaq. LPCVD prosesində adi kvars gəmilərinin və qayıq dəstələrinin həyatı ümumiyyətlə 2 ilə 3 aydır. Buna görə də, bu cür qəzaların qarşısını almaq üçün qayıq dəstəyinin gücünü və xidmət həyatını artırmaq üçün qayıq dəstəyi materialının yaxşılaşdırılması xüsusilə vacibdir.

Ⅱ Proycon Carbide Seramik Materiallarının İnkişafı Fotovoltaik Sahəsində

13-cü Şanxay Fotovoltaik Sərgisi SNEC 2023-cü ildən, ölkədəki bir çox fotovoltaik şirkət, Longi Green Energy Technology Co, Ltd, Ltd, Ltd., Ltd və digər fotovoltaik aparıcı şirkətlər kimi, Ltd. Borun genişləndirilməsinin yüksək istifadə temperaturu, batareya hüceyrəsini çirkləndirmək üçün yüksək temperaturda çirklərin yüksək temperaturunda çirkləri olan çirkləri, bununla da batareya dəstəyi materialının saflığı üçün daha yüksək tələblər var.

Şəkil 2 LPCVD Silikon Carbide Boat Dəstəyi və Bor Genişləndirmə Silikon Carbide Boat Dəstəyi

Hazırda Boron genişləndirilməsi üçün istifadə olunan qayıq dəstəyi təmizlənməlidir. Birincisi, xammal silikon karbid tozu turşu yuyulur və təmizlənir. Litium-dərəcəli silikon karbidli tozlu xammalın təmizliyi 99,5% -dən yuxarı olmalıdır. Turşu yuma və sulfur turşusu + hidrofluor turşusu ilə təmizləndikdən sonra xammalın təmizliyi 99,9% -dən yuxarıya çata bilər. Eyni zamanda, gəmi dəstəyinin hazırlanması zamanı tətbiq olunan çirklərin nəzarət edilməsi lazım deyil. Buna görə, boron genişləndirmə gəmi sahibi əsasən metal çirklərin istifadəsini azaltmaq üçün qavramaqla formalaşır. Qrimləmə üsulu ümumiyyətlə ikincili əsr tərəfindən formalaşır. Yenidən yarandıqdan sonra silikon karbid gəmisinin saflığı müəyyən dərəcədə yaxşılaşdırılır.

Bundan əlavə, qayıq sahibinin sinting prosesi zamanı, sinering sobası əvvəlcədən təmizlənməlidir və sobada qrafit istilik sahəsində də təmizlənməlidir. Ümumiyyətlə, boron genişlənməsi üçün istifadə olunan silikon karbid gəmisi saflığı təxminən 3n.

Silikon karbid gəmisinin perspektivli bir gələcəyi var. Şəkil 3-də silikon karbid gəmisi göstərilib. LPCVD prosesindən və ya boron genişləndirmə prosesindən asılı olmayaraq, kvars gəmisinin həyatı nisbətən aşağıdır və kvars materialının istilik genişləndirilməsi əmsalı silikon karbid materialına uyğundur. Buna görə də, silikon karbid gəmisi ilə uyğunlaşma prosesində sapmalarının yüksək temperaturla uyğunlaşdırılması asandır, bu da gəminin titrəməsinə və hətta qırılmasına səbəb olur.

Silikon karbid gəmisi inteqrasiya edilmiş bir qəlib və ümumi emal prosesi yolunu qəbul edir. Onun forması və mövqeyi tolerantlıq tələbləri yüksəkdir və silikon karbidli qayıq sahibi ilə daha yaxşı əməkdaşlıq edir. Bundan əlavə, silikon karbidinin yüksək gücə malikdir və insan toqquşması nəticəsində qayıq qırılması kvars gəmisindən daha azdır. Bununla birlikdə, silikon karbid gəmisinin yüksək saflığı və dəqiqliklərin emalı səbəbindən onlar hələ də kiçik toplu yoxlama mərhələsindədirlər.

Silikon karbid gəmisi batareya hüceyrəsi ilə birbaşa təmasda olduğundan, silikon vafleri çirklənməsinin qarşısını almaq üçün LPCVD prosesində də yüksək bir saflıq olmalıdır.

Silikon karbid gəmilərinin ən böyük çətinliyi emalda yerləşir. Hamımızın bildiyimiz kimi, silikon karbid keramika, emal etmək çətin olan tipik sərt və kövrək materiallardır və qayığın forması və mövqe tolerantlıq tələbləri çox sərtdir. Ənənəvi emal texnologiyası ilə silikon karbid qayıqlarını emal etmək çətindir. Hazırda silikon karbid gəmisi əsasən almaz alət daşları ilə işlənir, sonra cilalanmış, turşu və digər müalicə işləri aparılır.

Şəkil 3 Silikon karbid qayığı

Kvars soba boruları ilə müqayisədə, silikon karbid soba boruları yaxşı istilik keçiriciliyi, vahid istilik və yaxşı istilik sabitliyi və onların ömrü kvars borularının 5 qatından çoxdur. Ocaq borusu, möhürləmə və vahid istilik ötürülməsində rol oynayan sobanın əsas istilik ötürmə komponentidir. Silikon karbid soba borularının istehsalında çox yüksəkdir və məhsuldarlıq dərəcəsi də çox aşağıdır. Birincisi, soba borusunun böyük ölçüsü və divarın qalınlığı, ümumiyyətlə 5 ilə 8 mm arasındadır, boş formalaşdırma zamanı deformasiya, çökmək və ya hətta çatlamaq çox asandır.

Sintering zamanı, sobanın borusunun böyük ölçüsünə görə, bu, üzmə prosesi zamanı deformasiya edilməməsini təmin etmək də çətindir. Silikon məzmununun vahidliyi zəifdir və yerli silikonizasiya, çökmə, çatlama və s. Və silikon karbid soba borularının istehsal dövrü çox uzun və bir soba borusunun istehsal dövrü 50 gündən çoxdur. Buna görə, silikon karbid soba boruları hələ də tədqiqat və inkişaf vəziyyətindədir və hələ də kütləvi istehsal olunmamışdır.

Fotovoltaik sahədə istifadə olunan silikon karbid keramik materiallarının əsas dəyəri yüksək təmizlik silikon karbid tozu xammaldan, yüksək təmizlikli polikristal silikon və reaksiya nəticələrindən gəlir.

Silikon karbid toz təmizləyici texnologiyasının davamlı inkişafı ilə, silikon karbid tozunun təmizliyi maqnit ayrılması, turşu və digər texnologiyaların arasından keçməyə davam edir və çirkli məzmunu tədricən 1% -dən 0,1% -ə qədər azalır. Silikon karbid tozunun istehsal gücü, yüksək təmizlik silikon karbid tozunun dəyəri də azalır.

2020-ci ilin ikinci yarısından bəri Polysilicon şirkətləri ardıcıl olaraq genişlənmələr elan edildi. Hal-hazırda 17-dən çox yerli polisilikon istehsal şirkəti var və illik çıxışın 2023-cü ildə 1.45 milyon tondan çox olduğu təxmin edilir.

Sintering reaksiya baxımından, sintering sobasının ölçüsü də artmaqdadır və tək bir sobanın yükləmə qabiliyyəti də artır. Son böyük ölçülü reaksiya Sintering sobası, 4-dən 6 ədəd yükləmə qabiliyyətinin mövcud reaksiyasından daha böyük olan bir anda 40-dan çox parçanı yükləyə bilər. Buna görə də, sinir dəyəri də əhəmiyyətli dərəcədə düşəcəkdir.

Ümumilikdə, fotovoltaik sahədəki silikon karbiddəki keramika materialları əsasən daha yüksək saflıq, güclü daşıma qabiliyyəti, daha yüksək yükləmə qabiliyyəti və daha aşağı qiymətə doğru inkişaf edir.

Ⅲ Fotovoltaik sahədə silikon karbid keramik materiallarının əhəmiyyəti

Hazırda daxili fotovoltaik sahədə istifadə olunan kvars materialları üçün tələb olunan yüksək saflıq kvars qumu hələ də əsasən idxaldan asılıdır, xarici ölkələrdən ixrac olunan yüksək saflıq kvars qumunun miqdarı və spesifikasiyaları ciddi şəkildə idarə olunur. Yüksək təmizlik kvars qum materiallarının sıx tədarükü yüngülləşdirilmədi və fotovoltaik sənayenin inkişafını məhdudlaşdırdı. Eyni zamanda, kvars materiallarının aşağı olması və aşağı səviyyəyə səbəb olan asan zərər, batareya texnologiyasının inkişafı ciddi şəkildə məhdudlaşdırılıb. Buna görə də, ölkələrimin xarici texnoloji blokadalarından qurtulmaq üçün böyük əhəmiyyət kəsb edir, kvars materiallarının tədricən silikon karbid keramika materialları ilə tədqiqat aparır.

Hərtərəfli müqayisədə, məhsulun performansı və ya istifadəsi başa çatması, silikon karbid keramik materiallarının ərizəsi, günəş hüceyrələri sahəsində tətbiqi kvars materiallarından daha əlverişlidir. Fotovoltaik sənayesindəki silikon karbid keramik materiallarının tətbiqi, fotovoltaik şirkətlərin köməkçi materialların investisiya dəyərini azaltmaq və məhsulun keyfiyyətini və rəqabət qabiliyyətini artırmaq üçün fotooltaik şirkətlər üçün böyük köməkdir. Gələcəkdə böyük ölçülü geniş miqyaslı tətbiqi iləSilikon karbid soba boruları, yüksək təmizlik silikon karbid qayıqları və gəmilərin davamlı azalması və fotovoltaik hüceyrələr sahəsində silikon karbid keramik materiallarının tətbiqi, fotovoltaik elektrik enerjisi istehsalının səmərəliliyinin yaxşılaşdırılması və fotovoltaik yeni enerjinin inkişafına əhəmiyyətli təsir göstərəcəkdir.