„Quartz“ įrenginiai saulės elementų gamyboje

Saulės elementų gamybos linijoje yra iš pažiūros nepastebimas, bet esminis komponentas - didelio grynumo kvarco produktai. Jie nėra tiesiogiai susiję su fotoelektrine konversija, tačiau, kaip ir ištikimi sargybiniai, jie užtikrina, kad kiekvienas silicio vaflis „saugiai augtų“ aukštoje temperatūroje, ėsdinančiose dujose ir sudėtinguose procesuose. Būtent šie skaidrūs kvarco įtaisai palaiko efektyvų šiuolaikinės fotoelektrinės pramonės veikimą.

Ⅰ. „Quartz“: „Auksinis palaikantis vaidmuo“ saulės energijos gamyboje

Pagrindinė saulės elementų medžiaga yra silicis, o silicio perdirbimas yra neatsiejamas nuo aukštos temperatūros ir cheminio apdorojimo. Įprastos medžiagos vargu ar gali atlaikyti tokią ekstremalią aplinką, tačiau kvarcas (daugiausia sudarytas iš silicio dioksido) gali tai padaryti nepriekaištingai dėl trijų pagrindinių savybių:

A)Aukštos temperatūros atsparumas: Kvarco lydymosi temperatūra yra ne tokia didesnė kaip 1700 ℃, o saulės elementų difuzijos ir atkaitinimo procesai paprastai atliekami 800–1200 ℃ ℃. „Quartz“ įtaisai išlieka stabilūs aukštoje temperatūroje.

B)Aukštas grynumas: Saulės laipsnio kvartalo grynumas yra didesnis nei 99,99%, o tai neleidžia priemaišoms užteršti silicio plokštelių ir paveikti akumuliatoriaus efektyvumą.

C)Cheminis inertiškumas: Kvarcas vargu ar reaguoja su rūgštimis, šarmais ir dauguma dujų, ir ilgą laiką gali būti naudojamas net labai ėsdinančiose proceso dujose (tokiose kaip chloras ir vandenilio fluoras).

Šios savybės daro kvarcą nepakeičiama medžiaga saulės elementų gamyboje. Nuo silicio vaflių palaikymo iki proceso dujų pristatymo, kvarco įtaisai veikia per visą gamybos procesą.

Ⅱ. Kvarco „komanda“ saulės elementų gamybos linijoje

Fotoelektrinėse gamyklose kvarco produktai turi skirtingas formas ir funkcijas, kad užtikrintų tikslų kiekvieno proceso vykdymą. Toliau pateikiami keli pagrindiniai saulės elementų kvarco produktai:

1. Motinos valties vežėjas

Funkcija: Silicio plokštelių „pernešėjas“, kuriame valymo, difuzijos ir kitų procesų metu neša daug silicio plokštelių.

Savybės: Tiksliai suprojektuoti grioveliai užtikrina pastovų tarpo tarp silicio vaflių, kad būtų išvengta sukibimo esant aukštai temperatūrai.

2. „Quartz“ valtis

Funkcija: Naudojamas difuzijos krosnyse, PECVD (plazmoje sustiprintas cheminio garų nusėdimas) ir kita įranga, skirta silicio plokštelėms nešioti aukštai temperatūrai apdoroti.

Evoliucija: Ankstyvieji kvarco valtys buvo paprastos plokščių plokščių dizainai, tačiau dabar sukūrė optimizuotas konstrukcijas, tokias kaip banguotos formos ir pertvaros, kad pagerintų dujų srauto vienodumą.

3. Ilga valtis

Adaptacijos tendencija: Didėjant silicio plokštelių dydžiui (pvz., 182 mm ir 210 mm didelius silicio vaflius), ilgo valties ilgis taip pat padidėja, kad būtų užtikrinta, jog silicio plokštelės tolygiai kaitinami aukštos temperatūros krosnyje.

4. „Quartz“ butelis

Funkcija: Aukšto grynumo skysčių arba dujinių cheminių medžiagų, tokių kaip silicio šaltinio dujos (SIH₄), Dopantas (Pocl₃) ir kt.

Pagrindiniai reikalavimai: Ypač aukštas sandarinimas, kad būtų išvengta dujų nutekėjimo ar išorinio užteršimo.

5. Kvarco krosnies vamzdis

Pagrindiniai komponentai: Difuzijos krosnies ir atkaitinimo krosnies „širdis“, kur silicio vaflininkai dopuoja aukštą temperatūrą arba atkaitinamas.

Iššūkis: Esant ilgalaikei aukštai temperatūrai, kvarco krosnies vamzdeliams gali būti devitrifikuojama, todėl sumažėja stiprumas, todėl norint prailginti gyvenimą reikia specialaus gydymo.

6. Vamzdžių suvirinimas

Proceso sunkumai: „Quartz“ suvirinimui reikalinga vandenilio-deguonies liepsnos arba lazerinio suvirinimo technologija, kad būtų užtikrinta, jog suvirinime nėra burbuliukų ir įtrūkimų, kitaip jis gali nutrūkti aukšto ir žemos temperatūros ciklų metu.

7. „Quartz“ apvalkalai

Apsauginė funkcija: Apvyniokite termoelementą ar jutiklį, kad jis ilgą laiką galėtų stabiliai veikti korozinėje dujų aplinkoje.

8. Pagal dangtelį

Sandarinimas ir izoliacija: Užkirskite kelią šilumos nuostoliams ir izoliuoti išorinį orą, kad patektumėte į aukštos temperatūros reakcijos plotą.

Ⅲ. „Quartz“ prietaisų iššūkiai ir ateitis

Nors „Quartz“ užima svarbią fotoelektrinės gamybos poziciją, ji taip pat susiduria su tam tikrais iššūkiais:

● Gyvenimo trukmės klausimai: Esant ilgalaikei aukštai temperatūrai, kvarcas pamažu kristalizuosis, todėl sumažės stiprumas ir paprastai reikia pakeisti po 300–500 naudojimo būdų.

● Išlaidų spaudimas: Didelio grynumo kvarco smėlio ištekliai yra riboti, o pastaraisiais metais kainos labai svyravo, todėl pramonei paskatino sukurti kvarco produktus ar alternatyvas, kurių gyvenimo trukmė yra ilgesnė.

● Didelio dydžio adaptacija: Didėjant silicio plokštelių dydžiui, kvarco valtis, krosnies vamzdelius ir kitus prietaisus taip pat reikia atnaujinti atitinkamai, o tai kelia didesnius gamybos proceso reikalavimus.

Ateityje kvarco įtaisai gali vystytis kompozito kryptimi (pvz., „Quartz-Silicon“ karbido kompozicinės medžiagos) ir intelektualūs (integruoti jutikliai, skirti realiu laiku stebėti būseną), kad geriau patenkintų didelio efektyvumo saulės elementų gamybos poreikius.

Ⅳ. Išvada

Nors kvarco prietaisai nėra tiesiogiai susiję su energijos gamyba, jie yra saulės elementų gamybos „užkulisiniai didvyriai“. Nuo kvarco valčių, gabenančių silicio vafliuskvarco krosnies vamzdžiaiTai apsaugo procesą, jie užtikrina efektyvų ir stabilų kiekvieno saulės elemento gamybą. Tobulėjant fotoelektros technologijoms, kvarco produktai taip pat nuolat vystosi, ir toliau saugo švarios energijos ateitį.