Céramiques en carbure de silicium : applications dans l’industrie photovoltaïque
Les céramiques en carbure de silicium ont une bonne résistance mécanique, une bonne stabilité thermique, une résistance aux hautes températures, une résistance à l’oxydation, une résistance aux chocs thermiques et une résistance à la corrosion chimique, et sont largement utilisées dans les domaines chauds tels que la métallurgie, les machines, les nouvelles énergies, les matériaux de construction et les produits chimiques. Ses performances sont également suffisantes pour la diffusion des cellules TOPcon dans la fabrication photovoltaïque, le LPCVD (dépôt chimique en phase vapeur à basse pression), le PECVD (dépôt chimique en phase vapeur par plasma) et d’autres liens de processus thermiques.
Par rapport aux matériaux en quartz traditionnels, les supports de bateau, les bateaux et les raccords de tuyauterie en matériaux céramiques en carbure de silicium ont une résistance plus élevée, une meilleure stabilité thermique, aucune déformation à haute température et une durée de vie plus de 5 fois supérieure à celle des matériaux en quartz. Ils peuvent réduire considérablement le coût d’utilisation et la perte d’énergie causée par la maintenance et les temps d’arrêt. Ils présentent des avantages de coût évidents et une large gamme de matières premières.
Parmi eux, le carbure de silicium lié par réaction (RBSC) a une faible température de frittage, un faible coût de production et une densification élevée du matériau. En particulier, il n’y a presque pas de rétrécissement de volume pendant le processus de frittage de réaction. Il est particulièrement adapté à la préparation de pièces structurelles de grande taille et de forme complexe. Par conséquent, il est particulièrement adapté à la production de produits de grande taille et complexes tels que des supports de bateau, des bateaux, des pagaies en porte-à-faux, des tubes de four, etc.
Les bateaux en carbure de silicium ont également de grandes perspectives de développement à l’avenir. Quel que soit le procédé LPCVD ou le procédé de diffusion de bore, la durée de vie du bateau en quartz est relativement faible et le coefficient de dilatation thermique du matériau en quartz est incompatible avec celui du matériau en carbure de silicium. Par conséquent, il est facile d’avoir des écarts dans le processus de correspondance avec le support de bateau en carbure de silicium à haute température, ce qui peut entraîner des secousses ou même une rupture du bateau. Le bateau en carbure de silicium adopte un processus de moulage et de traitement global intégré. Ses exigences de tolérance de forme et de position sont élevées et il coopère mieux avec le support de bateau en carbure de silicium. De plus, le carbure de silicium présente une résistance élevée et la rupture des bateaux causée par une collision humaine est bien inférieure à celle des bateaux en quartz.
Le tube du four est le principal composant de transfert de chaleur du four, qui joue un rôle dans l’étanchéité et le transfert de chaleur uniforme. Par rapport aux tubes de four à quartz, les tubes de four en carbure de silicium ont une bonne conductivité thermique, un chauffage uniforme et une bonne stabilité thermique. La durée de vie est plus de 5 fois supérieure à celle des tubes de quartz. Cependant, la difficulté de fabrication des tubes de four en carbure de silicium est très élevée et le taux de rendement est également très faible. Il est encore au stade de la recherche et du développement et n’a pas encore été produit en série.
Dans une comparaison globale, que ce soit en termes de performances du produit ou de coût d’utilisation, les matériaux céramiques en carbure de silicium présentent plus d’avantages que les matériaux en quartz dans certains aspects du domaine des cellules solaires. L’application des matériaux céramiques en carbure de silicium dans l’industrie photovoltaïque a grandement aidé les entreprises photovoltaïques à réduire le coût d’investissement des matériaux auxiliaires et à améliorer la qualité et la compétitivité des produits. À l’avenir, avec l’application à grande échelle de tubes de four en carbure de silicium de grande taille, de nacelles en carbure de silicium de haute pureté et de supports de nacelles, et la réduction continue des coûts, l’application de matériaux céramiques en carbure de silicium dans le domaine des cellules photovoltaïques deviendra un facteur clé pour améliorer l’efficacité de la conversion de l’énergie lumineuse et réduire les coûts de l’industrie dans le domaine de la production d’énergie photovoltaïque, et aura un impact important sur le développement de la nouvelle énergie photovoltaïque.