Silisyum karbür seramikler: fotovoltaik endüstri uygulamaları
Silisyum karbür seramikler iyi mekanik mukavemete, termal kararlılığa, yüksek sıcaklık direncine, oksidasyon direncine, termal şok direncine ve kimyasal korozyon direncine sahiptir ve metalurji, makine, yeni enerji, yapı malzemeleri ve kimyasallar gibi sıcak alanlarda yaygın olarak kullanılır. Performansı ayrıca TOPcon hücrelerinin fotovoltaik üretimde, LPCVD’de (düşük basınçlı kimyasal buhar biriktirme), PECVD’de (plazma kimyasal buhar biriktirme) ve diğer termal işlem bağlantılarında difüzyonu için yeterlidir.
Geleneksel kuvars malzemelerle karşılaştırıldığında, silisyum karbür seramik malzemelerden yapılmış tekne destekleri, tekneler ve boru bağlantı parçaları daha yüksek mukavemete, daha iyi termal kararlılığa, yüksek sıcaklıklarda deformasyona uğramamaya ve kuvars malzemelerden 5 kat daha uzun bir ömre sahiptir. Kullanım maliyetini ve bakım ve duruştan kaynaklanan enerji kaybını önemli ölçüde azaltabilirler. Açık maliyet avantajlarına ve çok çeşitli hammaddelere sahiptirler.
Bunlar arasında reaksiyonla bağlanmış silisyum karbür (RBSC) düşük sinterleme sıcaklığına, düşük üretim maliyetine ve yüksek malzeme yoğunluğuna sahiptir. Özellikle reaksiyon sinterleme işlemi sırasında hacimsel küçülme neredeyse hiç olmaz. Özellikle büyük boyutlu ve karmaşık şekilli yapısal parçaların hazırlanması için uygundur. Bu nedenle, tekne destekleri, tekneler, konsol kürekleri, fırın tüpleri vb. gibi büyük boyutlu ve karmaşık ürünlerin üretimi için en uygunudur.
Silisyum karbür teknelerin gelecekte de büyük gelişme beklentileri vardır. LPCVD işlemi veya bor difüzyon işlemi ne olursa olsun, kuvars teknenin ömrü nispeten düşüktür ve kuvars malzemenin termal genleşme katsayısı silisyum karbür malzemeninkiyle tutarsızdır. Bu nedenle, yüksek sıcaklıkta silisyum karbür tekne tutucusuyla eşleşme sürecinde sapmalar olması kolaydır ve bu da teknenin sallanmasına veya hatta kırılmasına yol açabilir. Silisyum karbür tekne, entegre bir kalıplama ve genel işleme süreci yolunu benimser. Şekil ve konum toleransı gereksinimleri yüksektir ve silisyum karbür tekne tutucusuyla daha iyi işbirliği yapar. Ek olarak, silisyum karbür yüksek mukavemete sahiptir ve insan çarpışmasından kaynaklanan tekne kırılması kuvars teknelere göre çok daha azdır.
Fırın borusu, sızdırmazlık ve düzgün ısı transferinde rol oynayan fırının ana ısı transfer bileşenidir. Kuvars fırın borularıyla karşılaştırıldığında, silisyum karbür fırın boruları iyi termal iletkenliğe, düzgün ısıtmaya ve iyi termal stabiliteye sahiptir. Hizmet ömrü kuvars borularının 5 katından fazladır. Ancak, silisyum karbür fırın borularının üretim zorluğu çok yüksektir ve verim oranı da çok düşüktür. Hala araştırma ve geliştirme aşamasındadır ve henüz seri üretime geçmemiştir.
Kapsamlı bir karşılaştırmada, ister ürün performansı ister kullanım maliyeti açısından olsun, silisyum karbür seramik malzemeler, güneş pili alanının belirli yönlerinde kuvars malzemelerden daha fazla avantaja sahiptir. Silisyum karbür seramik malzemelerin fotovoltaik endüstrisinde uygulanması, fotovoltaik şirketlerinin yardımcı malzemelerin yatırım maliyetini düşürmesine ve ürün kalitesini ve rekabet gücünü artırmasına büyük ölçüde yardımcı olmuştur. Gelecekte, büyük boyutlu silisyum karbür fırın tüplerinin, yüksek saflıkta silisyum karbür teknelerin ve tekne desteklerinin geniş ölçekte uygulanması ve maliyetlerin sürekli olarak azaltılmasıyla, silisyum karbür seramik malzemelerin fotovoltaik hücreler alanında uygulanması, ışık enerjisi dönüşümünün verimliliğini artırmada ve fotovoltaik güç üretim alanındaki endüstri maliyetlerini düşürmede önemli bir faktör haline gelecek ve fotovoltaik yeni enerjinin geliştirilmesinde önemli bir etkiye sahip olacaktır.