Kvartsiseadmed päikeseelementide tootmisel

Päikeserakkude tootmisliinis on olemas näiliselt silmapaistmatu, kuid üliolulise komponendi - kõrge puhtusarjaga kvarttoodete tüüp. Nad ei ole otseselt seotud fotoelektrilise muundamisega, kuid nagu lojaalsed valvurid, tagavad nad, et iga räni vahvel "kasvab" ohutult kõrgel temperatuuril, söövitavates gaaside ja keerukate protsessidega. Just need läbipaistvad kvartsiseadmed toetavad kaasaegse fotogalvaanilise tööstuse tõhusat toimimist.

Ⅰ. Quartz: päikeseenergia tootmise “kuldne toetav roll”

Päikeserakkude südamik on räni ja räni töötlemine on lahutamatu kõrge temperatuuri ja keemilise töötlemise tõttu. Tavalised materjalid ei suuda selliseid äärmuslikke keskkondi vaevalt vastu pidada, kuid kvarts (koosneb peamiselt ränidioksiidist) saab seda suurepäraselt teha selle kolme peamise omaduse tõttu:

A)Kõrge temperatuurikindlus: Quartzi sulamispunkt on nii kõrge kui 1700 ℃, samal ajal kui päikeserakkude difusiooni ja lõõmutamisprotsessid viiakse tavaliselt läbi 800-1200 ℃ juures. Kvartsiseadmed püsivad kõrgel temperatuuril stabiilsed.

B)Kõrge puhtus: Päikesekvaliteedi kvartsi puhtus on üle 99,99%, mis takistab lisandite saastumist räni vahvleid ja mõjutab aku tõhusust.

C)Keemiline inerdus: Kvarts reageerib vaevalt hapete, leeliste ja enamiku gaasidega ning seda saab pikka aega kasutada isegi väga söövitavates protsessigaasides (näiteks kloori ja vesinikfluoriidi).

Need omadused muudavad kvartsist päikeseelementide tootmisel asendamatu materjali. Räni vahvlite toetusest kuni protsessigaaside tarnimiseni läbivad kvartsiseadmed kogu tootmisprotsessi.

Ⅱ. Quartz "meeskond" päikeseelementide tootmisliinil

Fotogalvaanilistes tehastes on kvartitoodetel erinevad vormid ja funktsioonid, et tagada iga protsessi täpne täitmine. Järgnevalt on toodud mitmed peamised kvartsitooted päikeseelementide jaoks:

1. Emapaadikandja

Funktsioon: Räni vahvlite "transporter", mis kandis puhastamise, difusiooni ja muude protsesside ajal suurt hulka räni vahvleid.

Omadused: Täpselt kujundatud sooned tagavad räni vahvlite vahelise järjepideva vahekauguse, et vältida adhesiooni kõrgel temperatuuril.

2. kvartspaat

Funktsioon: Kasutatakse difusiooniahjudes, PECVD (plasma tugevdatud keemiline aurude ladestumine) ja muud seadmed räni vahvlite kandmiseks kõrgtemperatuuri töötlemiseks.

Evolutsioon: Varased kvartsist paadid olid lihtsad lameplaadi kujundused, kuid on nüüd välja töötanud optimeeritud struktuurid, näiteks lainelised kujundid ja defleklid, et parandada gaasi voolu ühtlust.

3. Pikk paat

Kohanemissuund: Kuna räni vahvlite suurus suureneb (näiteks 182 mm ja 210 mm suured räni vahvlid), suureneb pika paadi pikkus ka, et veenduda, et räni vahvleid kuumutatakse ühtlaselt kõrge temperatuuriga ahjus.

4. kvartsi pudel

Funktsioon: Suure puhtusarja vedeliku või gaasiliste kemikaalide, näiteks räni allikagaasi (Sih₄), Dopant (POCL₃) ladustamine ja transportimine jne

Põhinõuded: Ülimalt kõrge tihendamine gaasi lekke või välise saastumise vältimiseks.

5. Kvartsiahju toru

Põhikomponendid: Difusiooniahju ja lõõmutamisahju "süda", kus räni vahvlid läbivad kõrgtemperatuurilise dopingu või lõõmutamise.

Väljakutse: Pikaajaliste kõrgete temperatuuride korral võivad kvarts-ahjutorud läbi viia devitrifikatsiooni, mille tulemuseks on tugevuse vähenemine, seetõttu on eluea pikendamiseks vaja spetsiaalset ravi.

6. torukeevitamine

Töötlemisraskused: Quartzi keevitamine nõuab vesiniku-hapniku leegi või laserkeevitustehnoloogiat, et veenduda, et keevisõmblus pole mullidest ja pragudest, vastasel juhul võib see kõrge ja madala temperatuuriga tsüklite ajal puruneda.

7. kvartskestad

Kaitsefunktsioon: Mähkige termopaar või andur, et see saaks pikka aega stabiilselt töötada söövitavas gaasikeskkonnas.

8. kork

Pitseerimine ja isolatsioon.

Ⅲ. Quartzi seadmete väljakutsed ja tulevik

Kuigi Quartz on oluline positsioon fotogalvaanilises tootmises, seisab ta silmitsi ka mõnede väljakutsetega:

● Elueaga seotud probleemid: Pikaajaliste kõrgete temperatuuride korral kristalliseerub kvarts järk-järgult, mille tulemuseks on tugevuse vähenemine ja see tuleb tavaliselt asendada pärast 300–500 kasutust.

● Kulusurve: Kõrge puhtusastmega kvartsliivaressursid on piiratud ja hinnad on viimastel aastatel suuresti kõikunud, ajendades tööstust välja töötama kvartsitooted või alternatiivid pikema elueaga.

● Suure suurusega kohanemine: Ränivahvrite suuruse suurenemisel tuleb vastavalt täiendada ka kvartpaadid, ahjutorud ja muud seadmed, mis seab tootmisprotsessile kõrgemad nõuded.

Tulevikus võivad kvartsiseadmed areneda komposiidi (näiteks kvarts-silicon karbiidi komposiitmaterjalide) ja intelligentsete (integreeritud andurid reaalajas oleku jälgimiseks) suunas, et paremini rahuldada ülitõhusate päikesepatareide tootmisvajadusi.

Ⅳ. Järeldus

Kuigi kvartsiseadmed ei ole otseselt elektritootmisega seotud, on need päikeseelementide tootmise "kulissidetagused kangelased". Räni vahvleid vedavatest kvartsist paatidestkvartiahju torudmis kaitsevad protsessi, tagavad need iga päikeseelemendi tõhusa ja stabiilse tootmise. Fotogalvaanilise tehnoloogia edenemisega arenevad ka kvarttooted pidevalt, jätkates puhta energia tuleviku kaitset.