Güneş hücresi üretiminde kuvars cihazlar

Güneş hücrelerinin üretim hattında, görünüşte göze çarpmayan ama önemli bir bileşen - yüksek saflıkta kuvars ürünleri vardır. Doğrudan fotoelektrik dönüşüme dahil değildirler, ancak sadık korumalar gibi, her silikon gofretin yüksek sıcaklık, aşındırıcı gazlar ve karmaşık süreçlerde "güvenli bir şekilde" büyümesini sağlarlar. Modern fotovoltaik endüstrinin verimli çalışmasını destekleyen bu şeffaf kuvars cihazlardır.

Ⅰ. Kuvars: Güneş Enerjisi Üretiminde “Altın Destekleyici Rol”

Güneş hücrelerinin çekirdek malzemesi silikondur ve silikonun işlenmesi yüksek sıcaklık ve kimyasal işlemden ayrılamaz. Sıradan malzemeler bu tür aşırı ortamlara pek dayanamaz, ancak kuvars (esas olarak silikon dioksitten oluşur) üç ana özelliği nedeniyle mükemmel bir şekilde yapabilir:

A)Yüksek sıcaklık direnci: Kuvars'ın erime noktası 1700 ℃ kadar yüksekken, güneş hücrelerinin difüzyon ve tavlama süreçleri genellikle 800-1200 ℃'de gerçekleştirilir. Kuvars cihazları yüksek sıcaklıklarda sabit kalır.

B)Yüksek saflık: Güneş sınıfı kuvarsın saflığı%99,99'un üzerindedir, bu da safsızlıkların silikon gofretleri kirletmesini ve pil verimliliğini etkilemesini önler.

C)Kimyasal inertlik: Kuvars asitler, alkaliler ve çoğu gaz ile neredeyse hiç reaksiyona girmez ve yüksek aşındırıcı proses gazlarında (klor ve hidrojen florür gibi) bile uzun süre kullanılabilir.

Bu özellikler kuvars'ı güneş pili üretiminde yeri doldurulamaz bir malzeme haline getirir. Silikon gofretlerin desteğinden proses gazlarının teslimine kadar, kuvars cihazlar tüm üretim süreci boyunca çalışır.

Ⅱ. Güneş hücresi üretim hattında kuvars "takımı"

Fotovoltaik fabrikalarda, kuvars ürünleri her işlemin kesin olarak yürütülmesini sağlamak için farklı formlara ve işlevlere sahiptir. Güneş hücreleri için birkaç anahtar kuvars ürünü aşağıdadır:

1. Ana Tekne Taşıyıcısı

İşlev: Temizlik, difüzyon ve diğer işlemler sırasında çok sayıda silikon gofret taşıyan silikon gofretlerin "taşıyıcısı".

Özellikler: Hassas olarak tasarlanmış oluklar, yüksek sıcaklıklarda yapışmayı önlemek için silikon gofretler arasında tutarlı bir aralık sağlar.

2. Kuvars Teknesi

İşlev: Difüzyon fırınlarında kullanılır, yüksek sıcaklık işlemesi için silikon gofretleri taşımak için PECVD (plazma geliştirilmiş kimyasal buhar birikimi) ve diğer ekipmanlar.

Evrim: Erken kuvars tekneler basit düz plaka tasarımlarıydı, ancak şimdi gaz akışı homojenliğini artırmak için dalgalı şekiller ve bölmeler gibi optimize edilmiş yapılar geliştirdi.

3. Uzun bot

Uyarlama eğilimi: Silikon gofretlerin büyüklüğü arttıkça (182mm ve 210mm büyük silikon gofret gibi), uzun teknenin uzunluğu, silikon gofretlerin yüksek sıcaklık fırında eşit olarak ısıtılmasını sağlamak için artar.

4. Kuvars Şişesi

İşlev: Silikon Kaynak Gazı (SIH₄), Dopant (POCL₃), vb.

Temel Gereksinimler: Gaz sızıntısını veya dış kontaminasyonu önlemek için ultra yüksek sızdırmazlık.

5. Kuvars fırın tüpü

Çekirdek bileşenler: Silikon gofretlerin yüksek sıcaklık doping veya tavlama geçirdiği difüzyon fırının ve tavlama fırınının "kalbi".

Meydan okumak: Uzun süreli yüksek sıcaklıklar altında, kuvars fırın tüpleri devitrifikasyona maruz kalabilir, bu da mukavemet azalmasına neden olabilir, bu nedenle ömrü uzatmak için özel tedavi gereklidir.

6. Tüp kaynağı

Süreç zorlukları: Kuvars kaynağı, kaynağın kabarcık ve çatlak içermediğinden emin olmak için hidrojen-oksijen alev veya lazer kaynak teknolojisi gerektirir, aksi takdirde yüksek ve düşük sıcaklık döngüleri sırasında kırılabilir.

7. Kuvars Kılıflar

Koruyucu işlev: Termokupl'u veya sensörü, aşındırıcı bir gaz ortamında uzun süre stabil bir şekilde çalışmasını sağlamak için sarın.

8. Cap

Sızdırmazlık ve yalıtım: Isı kaybını önleyin ve dış havanın yüksek sıcaklık reaksiyon alanına girmesini izleyin.

Ⅲ. Kuvars cihazlarının zorlukları ve geleceği

Quartz, fotovoltaik üretimde önemli bir konuma sahip olsa da, bazı zorluklarla da karşı karşıya:

● Yaşam Sorunları: Uzun süreli yüksek sıcaklıklar altında, kuvars yavaş yavaş kristalleşecek, bu da mukavemetin azalmasına neden olacak ve genellikle 300-500 kullanımından sonra değiştirilmesi gerekir.

● Maliyet baskısı: Yüksek saflıkta kuvars kum kaynakları sınırlıdır ve fiyatlar son yıllarda büyük ölçüde dalgalanmış ve endüstrinin daha uzun ömürlü kuvars ürünleri veya alternatifleri geliştirmesini istemektedir.

● Büyük boyutlu uyarlama: Silikon gofretlerin büyüklüğü arttıkça, kuvars tekneler, fırın tüpleri ve diğer cihazların da buna göre yükseltilmesi gerekir, bu da üretim sürecine daha yüksek gereksinimler getirir.

Gelecekte, kuvars cihazlar, yüksek verimli güneş hücrelerinin üretim ihtiyaçlarını daha iyi karşılamak için kompozit (kuvars-silicon karbür kompozit malzemeler gibi) ve akıllı (gerçek zamanlı olarak entegre sensörler) yönünde gelişebilir.

Ⅳ. Çözüm

Kuvars cihazlar doğrudan enerji üretimine dahil olmasa da, bunlar güneş pili üretiminin "perde arkası kahramanları" dır. Silikon gofret taşıyan kuvars teknelerindenkuvars fırın tüpleriSüreci koruyan, her güneş hücresinin verimli ve kararlı üretimini sağlarlar. Fotovoltaik teknolojinin ilerlemesiyle, kuvars ürünleri de sürekli gelişmekte ve temiz enerjinin geleceğini korumaya devam etmektedir.