Кварцови устройства в производството на слънчеви клетки

В производствената линия на слънчевите клетки има вид на пръв поглед незабележими, но важни компоненти - кварцови продукти с висока чист. Те не участват пряко във фотоелектрическата конверсия, но като лоялни охранители, те гарантират, че всяка силициева вафла "расте" безопасно при висока температура, корозивни газове и сложни процеси. Именно тези прозрачни кварцови устройства поддържат ефективната работа на съвременната фотоволтаична индустрия.

Ⅰ. Кварц: „Златната поддържаща роля“ в производството на слънчева енергия

Основният материал на слънчевите клетки е силиций, а обработката на силиций е неразделна от висока температура и химическа обработка. Обикновените материали трудно издържат на такава екстремна среда, но кварцът (главно съставен от силициев диоксид) може да го направи перфектно поради трите си основни характеристики:

А)Висока температурна съпротивление: Точката на топене на кварца е толкова висока, колкото над 1700 ℃, докато процесите на дифузия и отгряване на слънчевите клетки обикновено се извършват при 800-1200 ℃. Кварцовите устройства остават стабилни при високи температури.

Б)Висока чистота: Чистотата на кварца със слънчев клас е над 99,99%, което не позволява на примесите да замърсят силициевите вафли и да повлияят на ефективността на батерията.

В)Химическа инертност: Кварцът почти не реагира с киселини, алкали и повечето газове и може да се използва дълго време дори в силно корозивни процесорни газове (като хлор и водороден флуорид).

Тези свойства правят кварца незаменим материал при производството на слънчеви клетки. От подкрепата на силициевите вафли до доставката на процесорни газове, кварцовите устройства преминават през целия производствен процес.

Ⅱ. Кварцов "екип" на производствената линия на слънчевите клетки

Във фотоволтаичните фабрики кварцовите продукти имат различни форми и функции, за да гарантират точното изпълнение на всеки процес. Следват няколко ключови кварцови продукта за слънчеви клетки:

1. Носител на майка лодка

Функция: „Транспортерът“ на силициевите вафли, носещи голям брой силиконови вафли по време на почистване, дифузия и други процеси.

Характеристики: Прецизно проектирани канали гарантират постоянно разстояние между силиконовите вафли, за да се избегне адхезия при високи температури.

2. Кварцовата лодка

Функция: Използва се в дифузионни пещи, PECVD (отлагане на химически пари, подобрено от плазмените) и друго оборудване за пренасяне на силициеви вафли за обработка с висока температура.

Еволюция: Ранните кварцови лодки бяха прости дизайни с плоски плочи, но сега са разработили оптимизирани структури като вълнообразни форми и прегради за подобряване на равномерността на газовия поток.

3. Дълга лодка

Тенденция на адаптиране: Тъй като размерът на силициевите вафли се увеличава (като 182 мм и 210 мм големи силициеви вафли), дължината на дългата лодка също се увеличава, за да се гарантира, че силициевите вафли се нагряват равномерно във високотемпературната пещ.

4. Кварцова бутилка

Функция: Съхранение и транспортиране на течни или газообразни химикали с висока чистота, като газ от силиконов източник (SIH₄), допант (Pocl₃) и др.

Основни изисквания: Ултрависоко уплътняване за предотвратяване на изтичане на газ или външно замърсяване.

5. Кварцовата пещ

Основни компоненти: „Сърцето“ на дифузионната пещ и пещта за отгряване, където силиконовите вафли претърпяват високотемпературни допинг или отгряване.

Предизвикателство: При дългосрочни високи температури кварцовите пещни тръби могат да претърпят девитрификация, което води до намаляване на силата, така че е необходимо специално лечение за удължаване на живота.

6. Заваряване на тръба

Трудности в процеса: Кварцовото заваряване изисква водород-кислороден пламък или лазерна заваръчна технология, за да се гарантира, че заварката е без мехурчета и пукнатини, в противен случай може да се счупи по време на цикли с висока и ниска температура.

7. Кварцови обвивки

Защитна функция: Увийте термодвойката или сензора, за да може да работи стабилно за дълго време в корозивна газова среда.

8. По капачка

Уплътняване и изолация: Предотвратяване на загубата на топлина и изолирайте външния въздух да навлизат в зоната на реакция с висока температура.

Ⅲ. Предизвикателства и бъдеще на кварцовите устройства

Въпреки че кварцът заема важна позиция във фотоволтаичното производство, той също е изправен пред някои предизвикателства:

● Проблеми с живота: При дългосрочни високи температури кварцът постепенно ще кристализира, което води до намаляване на якостта и обикновено трябва да бъде заменен след 300-500 употреби.

● Налягане на разходите: Кварцовите пясъчни ресурси с висока чистота са ограничени, а цените се колебаеха значително през последните години, което накара индустрията да разработи кварцови продукти или алтернативи с по-дълъг живот.

● Адаптация с голям размер: Тъй като размерът на силициевите вафли се увеличава, кварцовите лодки, пещните тръби и други устройства също трябва да бъдат модернизирани съответно, което поставя по -високи изисквания към производствения процес.

В бъдеще кварцовите устройства могат да се развият в посока на композитни (като кварцово-силициев карбид композитни материали) и интелигентни (интегрирани сензори за наблюдение на състоянието в реално време), за да се отговори на по-добре производствените нужди на високоефективните слънчеви клетки.

Ⅳ. Заключение

Въпреки че кварцовите устройства не участват пряко в производството на електроенергия, те са „задкулисни герои“ на производството на слънчеви клетки. От кварцовите лодки, които носят силиконови вафли доКварцови пещни тръбикоито защитават процеса, те гарантират ефективното и стабилно производство на всяка слънчева клетка. С развитието на фотоволтаичната технология кварцовите продукти също непрекъснато се развиват, продължавайки да защитават бъдещето на чистата енергия.