Cerâmica de carboneto de silício: aplicações na indústria fotovoltaica

A cerâmica de carboneto de silício tem boa resistência mecânica, estabilidade térmica, resistência a altas temperaturas, resistência à oxidação, resistência ao choque térmico e resistência à corrosão química, e é amplamente utilizada em áreas quentes, como metalurgia, máquinas, novas energias, materiais de construção e produtos químicos. O seu desempenho é também suficiente para a difusão de células TOPcon no fabrico fotovoltaico, LPCVD (deposição química de vapor a baixa pressão), PECVD (deposição química de vapor plasmático) e outros elos de processos térmicos.

Em comparação com os materiais tradicionais de quartzo, os suportes para barcos, barcos e acessórios para tubos feitos de materiais cerâmicos de carboneto de silício têm maior resistência, melhor estabilidade térmica, nenhuma deformação a altas temperaturas e uma vida útil de mais de 5 vezes a dos materiais de quartzo. Podem reduzir significativamente o custo de utilização e a perda de energia causada pela manutenção e pelo tempo de inatividade. Têm vantagens óbvias de custo e uma grande variedade de matérias-primas.

Entre eles, o carboneto de silício ligado por reação (RBSC) apresenta uma baixa temperatura de sinterização, um baixo custo de produção e uma elevada densificação do material. Em particular, quase não há contracção de volume durante o processo de sinterização por reacção. É particularmente adequado para a preparação de peças estruturais de grandes dimensões e formatos complexos. Por conseguinte, é mais adequado para a produção de produtos complexos e de grande porte, tais como suportes para barcos, barcos, remos cantilever, tubos de forno, etc.

Os barcos de carboneto de silício também têm grandes perspetivas de desenvolvimento no futuro. Independentemente do processo LPCVD ou do processo de difusão de boro, a vida útil do barco de quartzo é relativamente baixa e o coeficiente de expansão térmica do material de quartzo é inconsistente com o do material de carboneto de silício. Por isso, é fácil haver desvios no processo de combinação com o porta-barcos de carboneto de silício a alta temperatura, o que pode fazer com que o barco trema ou até se parta. O barco de carboneto de silício adota uma rota integrada de moldagem e processo de processamento geral. Os seus requisitos de tolerância de forma e posição são elevados e coopera melhor com o suporte para barcos de carboneto de silício. Além disso, o carboneto de silício tem uma elevada resistência e a quebra do barco provocada pela colisão humana é muito menor do que a dos barcos de quartzo.

O tubo do forno é o principal componente de transferência de calor do forno, que desempenha um papel na selagem e na transferência uniforme de calor. Comparativamente aos tubos de forno de quartzo, os tubos de forno de carboneto de silício têm uma boa condutividade térmica, aquecimento uniforme e boa estabilidade térmica. A vida útil é mais de 5 vezes superior à dos tubos de quartzo. No entanto, a dificuldade de fabrico dos tubos de forno de carboneto de silício é muito elevada e a taxa de rendimento também é muito baixa. Ainda está em fase de investigação e desenvolvimento e ainda não foi produzido em massa.

Numa comparação abrangente, quer em termos de desempenho do produto, quer em termos de custo de utilização, os materiais cerâmicos de carboneto de silício têm mais vantagens do que os materiais de quartzo em certos aspetos do campo das células solares. A aplicação de materiais cerâmicos de carboneto de silício na indústria fotovoltaica ajudou muito as empresas fotovoltaicas a reduzir o custo de investimento dos materiais auxiliares e a melhorar a qualidade e a competitividade dos produtos. No futuro, com a aplicação em larga escala de tubos de forno de carboneto de silício de grande porte, barcos de carboneto de silício de alta pureza e suportes para barcos, e a redução contínua de custos, a aplicação de materiais cerâmicos de carboneto de silício no campo das células fotovoltaicas tornar-se-á um fator chave na melhoria da eficiência da conversão de energia luminosa e na redução dos custos da indústria no campo da geração de energia fotovoltaica, e terá um impacto importante no desenvolvimento de novas energias fotovoltaicas.