Gốm sứ silicon carbide: ứng dụng trong ngành quang điện
Gốm silicon carbide có độ bền cơ học tốt, độ ổn định nhiệt, khả năng chịu nhiệt độ cao, khả năng chống oxy hóa, khả năng chống sốc nhiệt và khả năng chống ăn mòn hóa học, được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực nóng như luyện kim, máy móc, năng lượng mới, vật liệu xây dựng và hóa chất. Hiệu suất của nó cũng đủ để khuếch tán các tế bào TOPcon trong sản xuất quang điện, LPCVD (lắng đọng hơi hóa học áp suất thấp), PECVD (lắng đọng hơi hóa học plasma) và các liên kết quy trình nhiệt khác.
So với vật liệu thạch anh truyền thống, giá đỡ thuyền, thuyền và phụ kiện ống làm bằng vật liệu gốm silicon carbide có độ bền cao hơn, độ ổn định nhiệt tốt hơn, không bị biến dạng ở nhiệt độ cao và tuổi thọ cao hơn 5 lần so với vật liệu thạch anh. Chúng có thể giảm đáng kể chi phí sử dụng và tổn thất năng lượng do bảo trì và thời gian ngừng hoạt động. Chúng có lợi thế rõ ràng về chi phí và nhiều loại nguyên liệu thô.
Trong số đó, silicon carbide liên kết phản ứng (RBSC) có nhiệt độ thiêu kết thấp, chi phí sản xuất thấp và độ đặc vật liệu cao. Đặc biệt, hầu như không có hiện tượng co ngót thể tích trong quá trình thiêu kết phản ứng. Nó đặc biệt phù hợp để chế tạo các bộ phận kết cấu có kích thước lớn và hình dạng phức tạp. Do đó, nó phù hợp nhất để sản xuất các sản phẩm có kích thước lớn và phức tạp như giá đỡ thuyền, thuyền, mái chèo công xôn, ống lò, v.v.
Thuyền silicon carbide cũng có triển vọng phát triển lớn trong tương lai. Bất kể quy trình LPCVD hay quy trình khuếch tán bo, tuổi thọ của thuyền thạch anh tương đối thấp và hệ số giãn nở nhiệt của vật liệu thạch anh không nhất quán với vật liệu silicon carbide. Do đó, dễ có độ lệch trong quá trình khớp với giá đỡ thuyền silicon carbide ở nhiệt độ cao, có thể dẫn đến thuyền bị rung hoặc thậm chí vỡ. Thuyền silicon carbide áp dụng quy trình đúc tích hợp và quy trình xử lý tổng thể. Yêu cầu về dung sai hình dạng và vị trí của nó cao và nó hợp tác tốt hơn với giá đỡ thuyền silicon carbide. Ngoài ra, silicon carbide có độ bền cao và khả năng thuyền bị vỡ do va chạm của con người ít hơn nhiều so với thuyền thạch anh.
Ống lò là thành phần truyền nhiệt chính của lò, đóng vai trò làm kín và truyền nhiệt đồng đều. So với ống lò thạch anh, ống lò silicon carbide có độ dẫn nhiệt tốt, gia nhiệt đồng đều và độ ổn định nhiệt tốt. Tuổi thọ cao hơn 5 lần so với ống thạch anh. Tuy nhiên, độ khó chế tạo của ống lò silicon carbide rất cao và tỷ lệ năng suất cũng rất thấp. Nó vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu và phát triển và vẫn chưa được sản xuất hàng loạt.
Trong một so sánh toàn diện, cho dù về hiệu suất sản phẩm hay chi phí sử dụng, vật liệu gốm silicon carbide có nhiều ưu điểm hơn vật liệu thạch anh ở một số khía cạnh của lĩnh vực pin mặt trời. Việc ứng dụng vật liệu gốm silicon carbide trong ngành công nghiệp quang điện đã giúp các công ty quang điện giảm chi phí đầu tư vật liệu phụ trợ và nâng cao chất lượng sản phẩm cũng như khả năng cạnh tranh. Trong tương lai, với việc ứng dụng rộng rãi các ống lò silicon carbide kích thước lớn, thuyền silicon carbide có độ tinh khiết cao và giá đỡ thuyền, đồng thời liên tục giảm chi phí, việc ứng dụng vật liệu gốm silicon carbide trong lĩnh vực pin quang điện sẽ trở thành yếu tố then chốt trong việc nâng cao hiệu quả chuyển đổi năng lượng ánh sáng và giảm chi phí công nghiệp trong lĩnh vực phát điện quang điện, đồng thời có tác động quan trọng đến sự phát triển năng lượng mới quang điện.