碳化硅陶瓷在光伏领域的应用与研究
随着太阳能光伏行业的发展,扩散炉、LPCVD炉是太阳能电池片生产的主要设备,其中舟、舟托、炉管、悬臂桨为其核心部件,直接影响着太阳能电池片的有效性能。
传统的舟和舟托为石英材质,寿命较低,导致电池成本居高不下。碳化硅陶瓷具有优越良好的机械强度、热稳定性、耐高温性、抗氧化性、抗热震性及耐化学腐蚀性,采用碳化硅陶瓷舟、舟托,能够有效避免其磨损及断裂,提高工艺的稳定性并延长使用寿命。
碳化硅陶瓷材料在光伏领域未来的主要向着纯度更高、承载能力更强、装片量更高、成本更低的趋势发展。
领域和优势
碳化硅陶瓷在光伏电池领域应用的主要产品有碳化硅舟托、碳化硅小舟、碳化硅炉管、碳化硅悬臂桨、碳化硅杆、碳化硅保护管等等。其中,碳化硅舟托、碳化硅小舟是取代原有的石英舟托、小舟,由于优势明显,发展迅速,已成为光伏电池片生产工艺过程中关键载具材料方面的良好选择。
反应烧结碳化硅陶瓷是光伏电池领域应用广泛的碳化硅陶瓷,其优势是烧结温度低、生产成本低、材料致密化程度较高,特别是反应烧结过程中几乎不产生体积收缩,特别适合大尺寸复杂形状结构件的制备,因此适合于生产舟托、小舟、悬臂桨、炉管等大尺寸复杂产品。

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发展趋势
目前已有多家光伏企业开始使用碳化硅舟托。LPCVD用碳化硅舟托通常是单舟托,每个舟托可以放置10-12个小舟,长度也从1900mm向2700mm发展,承载要求也从50kg逐步向80kg发展。

用于硼扩的碳化硅舟托,由于硼扩的使用温度高,在高温下舟托里的杂质容易挥发出来对电池片造成污染,进而影响电池片的转换效率,因此对舟托材料的纯度有更高的要求。
碳化硅小舟未来很有发展前景,碳化硅小舟如下图所示。因为碳化硅小舟直接与电池片接触,因此即使在LPCVD工序,也要有很高的纯度,以防止污染硅片。碳化硅舟的难点在于机加工。碳化硅陶瓷是典型的硬脆型难加工材料,而小舟的形位公差要求非常严格。

综合来看,碳化硅陶瓷材料在光伏领域未来的主要向着纯度更高、承载能力更强、装片量更高、成本更低的趋势发展。
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应用意义
碳化硅陶瓷舟托、小舟、管件制品强度更高,热稳定性更好,且寿命更高,可显著降低使用成本及维修停线造成的常能损失,成本优势明显。无论是产品性能和使用成本,碳化硅陶瓷材料在太阳能电池领域的应用都比石英材料更具有优势,对光伏企业减少辅材投资成本,提高产品质量和竞争力有着巨大的帮助。







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