Dispositivi al quarzo nella produzione di celle solari

Nella linea di produzione delle celle solari, esiste un tipo di componente apparentemente poco appariscente ma cruciale - prodotti in quarzo ad alta purezza. Non sono direttamente coinvolti nella conversione fotoelettrica, ma come le guardie fedeli, assicurano che ogni wafer di silicio "cresca" in sicurezza a temperature elevate, gas corrosivi e processi complessi. Sono questi dispositivi al quarzo trasparenti che supportano il funzionamento efficiente della moderna industria fotovoltaica.

Ⅰ. Quartz: il "ruolo di supporto d'oro" nella produzione di energia solare

Il materiale centrale delle celle solari è il silicio e l'elaborazione del silicio è inseparabile dall'alta temperatura e dal trattamento chimico. I materiali ordinari difficilmente possono resistere a ambienti così estremi, ma il quarzo (principalmente composto da biossido di silicio) può farlo perfettamente a causa delle sue tre caratteristiche principali:

UN)Resistenza ad alta temperatura: Il punto di fusione del quarzo è alto quanto oltre 1700 ℃, mentre i processi di diffusione e ricottura delle celle solari vengono generalmente eseguiti a 800-1200 ℃. I dispositivi di quarzo rimangono stabili ad alte temperature.

B)Elevata purezza: La purezza del quarzo di livello solare è superiore al 99,99%, il che impedisce alle impurità di contaminare i wafer di silicio e influenzare l'efficienza della batteria.

C)Inerzia chimica: Il quarzo non reagisce a malapena con acidi, alcali e la maggior parte dei gas e può essere utilizzato a lungo anche in gas di processo altamente corrosivi (come fluoro di cloro e idrogeno).

Queste proprietà rendono il quarzo un materiale insostituibile nella produzione di celle solari. Dal supporto dei wafer di silicio alla consegna di gas di processo, i dispositivi di quarzo sono attraverso l'intero processo di produzione.

Ⅱ. "Team" di quarzo sulla linea di produzione delle celle solari

Nelle fabbriche fotovoltaiche, i prodotti al quarzo hanno forme e funzioni diverse per garantire l'esecuzione precisa di ciascun processo. Di seguito sono riportati diversi prodotti in quarzo per celle solari:

1. Madre Carrier

Funzione: Il "trasportatore" dei wafer di silicio, che trasporta un gran numero di wafer di silicio durante la pulizia, la diffusione e altri processi.

Caratteristiche: Le scanalature progettate con precisione garantiscono una spaziatura costante tra i wafer di silicio per evitare l'adesione ad alte temperature.

2. Boat di quarzo

Funzione: Utilizzato in forni di diffusione, PECVD (deposizione di vapore chimico migliorato al plasma) e altre attrezzature per trasportare wafer di silicio per l'elaborazione ad alta temperatura.

Evoluzione: Le prime barche al quarzo erano semplici design a piastra piatta, ma ora hanno sviluppato strutture ottimizzate come forme ondulate e deflettori per migliorare l'uniformità del flusso di gas.

3. Barca lunga

Tendenza dell'adattamento: All'aumentare delle dimensioni dei wafer di silicio (come wafer di silicio di 182 mm e 210 mm), la lunghezza della barca lunga aumenta anche per garantire che i wafer di silicio siano uniformemente riscaldati nella fornace ad alta temperatura.

4. bottiglia di quarzo

Funzione: Stoccaggio e trasporto di sostanze chimiche liquide o gassose ad alta purezza, come il gas di sorgente di silicio (SIH₄), Dopant (Pocl₃), ecc.

Requisiti chiave: Sigillatura ultra-alta per prevenire perdite di gas o contaminazione esterna.

5. Tubo del forno al quarzo

Componenti principali: Il "cuore" della fornace di diffusione e della fornace di ricottura, dove i wafer di silicio subiscono doping o ricottura ad alta temperatura.

Sfida: A temperature elevate a lungo termine, i tubi del forno al quarzo possono sottoporsi alla devitrificazione, con conseguente riduzione della resistenza, quindi è necessario un trattamento speciale per prolungare la vita.

6. Saldatura del tubo

Difficoltà di processo: La saldatura al quarzo richiede una fiamma dell'ossigeno idrogeno o la tecnologia di saldatura laser per garantire che la saldatura sia priva di bolle e fessure, altrimenti potrebbe rompersi durante i cicli di temperatura alta e bassa.

7. guaine di quarzo

Funzione protettiva: Avvolgi la termocoppia o il sensore per consentirgli di funzionare stabilmente a lungo in un ambiente a gas corrosivo.

8. Di Cap

Sigillatura e isolamento: impedire la perdita di calore e isolare l'aria esterna di entrare nell'area di reazione ad alta temperatura.

Ⅲ. Sfide e futuro dei dispositivi di quarzo

Sebbene il quarzo occupa una posizione importante nella produzione fotovoltaica, deve anche affrontare alcune sfide:

● Problemi di durata della vita: A temperature elevate a lungo termine, il quarzo si cristallizza gradualmente, con conseguente riduzione della resistenza e di solito deve essere sostituito dopo 300-500 usi.

● Pressione dei costi: Le risorse di sabbia al quarzo ad alta purezza sono limitate e i prezzi hanno oscillato notevolmente negli ultimi anni, spingendo l'industria a sviluppare prodotti in quarzo o alternative con una durata più lunga.

● Adattamento di grandi dimensioni: All'aumentare delle dimensioni dei wafer di silicio, le barche al quarzo, i tubi del forno e altri dispositivi devono essere aggiornati di conseguenza, il che pone requisiti più elevati nel processo di produzione.

In futuro, i dispositivi al quarzo possono svilupparsi nella direzione del composito (come materiali compositi in carburo di quarzo-silicio) e intelligenti (sensori integrati per monitorare lo stato in tempo reale) per soddisfare meglio le esigenze di produzione delle celle solari ad alta efficienza.

Ⅳ. Conclusione

Sebbene i dispositivi al quarzo non siano direttamente coinvolti nella generazione di energia, sono gli "eroi dietro le quinte" della produzione di cellule solari. Dalle barche al quarzo che trasportano wafer di silicio alTubi da forno al quarzoche proteggono il processo, assicurano la produzione efficiente e stabile di ciascuna cella solare. Con il progresso della tecnologia fotovoltaica, anche i prodotti in quarzo sono in continua evoluzione, continuando a salvaguardare il futuro dell'energia pulita.