دستگاه های کوارتز در تولید سلول های خورشیدی

در خط تولید سلولهای خورشیدی ، نوعی از مؤلفه های به ظاهر ناخوشایند اما مهم وجود دارد - محصولات کوارتز با خلوص بالا. آنها مستقیماً درگیر تبدیل فوتوالکتریک نیستند ، اما مانند نگهبانان وفادار ، اطمینان می دهند که هر ویفر سیلیکونی با خیال راحت در دمای بالا ، گازهای خورنده و فرآیندهای پیچیده "با خیال راحت" رشد می کند. این دستگاه های کوارتز شفاف هستند که از عملکرد کارآمد صنعت نوین فتوولتائیک پشتیبانی می کنند.

ⅰ کوارتز: "نقش حامی طلایی" در تولید انرژی خورشیدی

مواد اصلی سلولهای خورشیدی سیلیکون است و پردازش سیلیکون از درجه حرارت بالا و درمان شیمیایی جدا نیست. مواد معمولی به سختی نمی توانند در برابر چنین محیط های شدید مقاومت کنند ، اما کوارتز (که عمدتا از دی اکسید سیلیکون تشکیل شده است) می توانند به دلیل سه ویژگی اصلی آن ، این کار را کاملاً انجام دهند:

الف)مقاومت در برابر درجه حرارت بالا: نقطه ذوب کوارتز به اندازه بیش از 1700 ℃ است ، در حالی که فرآیندهای انتشار و بازپرداخت سلولهای خورشیدی معمولاً در 800-1200 انجام می شود. دستگاه های کوارتز در دماهای بالا پایدار هستند.

ب)خلوص بالا: خلوص کوارتز درجه خورشیدی بیش از 99.99 ٪ است که از آلودگی ویفرهای سیلیکون جلوگیری می کند و بر راندمان باتری تأثیر می گذارد.

ج)عدم ابعاد شیمیایی: کوارتز به سختی با اسیدها ، قلیایی ها و بیشتر گازها واکنش نشان می دهد و حتی در گازهای فرآیند بسیار فاسد (مانند کلر و فلوراید هیدروژن) برای مدت طولانی نیز قابل استفاده است.

این خصوصیات کوارتز را به یک ماده غیر قابل جبران در تولید سلول های خورشیدی تبدیل می کند. از حمایت ویفرهای سیلیکون گرفته تا تحویل گازهای فرآیند ، دستگاه های کوارتز در کل فرآیند تولید اجرا می شوند.

ⅱ کوارتز "تیم" در خط تولید سلول خورشیدی

در کارخانه های فتوولتائیک ، محصولات کوارتز برای اطمینان از اجرای دقیق هر فرآیند اشکال و کارکردهای مختلفی دارند. موارد زیر چندین محصول کوارتز کلیدی برای سلولهای خورشیدی است:

1. حامل قایق مادر

عمل: "حمل و نقل" ویفرهای سیلیکونی ، که تعداد زیادی ویفرهای سیلیکونی را در حین تمیز کردن ، انتشار و سایر فرآیندها حمل می کند.

ویژگی: شیارهای طراحی شده دقیق ، فاصله مداوم بین ویفرهای سیلیکون را برای جلوگیری از چسبندگی در دماهای بالا تضمین می کنند.

2. قایق کوارتز

عمل: در کوره های انتشار ، PECVD (رسوب بخار شیمیایی تقویت شده پلاسما) و سایر تجهیزات برای حمل ویفرهای سیلیکون برای پردازش با دمای بالا استفاده می شود.

تکامل: قایق های کوارتز اولیه طرح های ساده صفحه تخت بودند ، اما اکنون ساختارهای بهینه شده ای مانند شکل های موج دار و حفره ها را برای بهبود یکنواختی جریان گاز ایجاد کرده اند.

3. قایق بلند

روند سازگاری: با افزایش اندازه ویفرهای سیلیکون (مانند ویفرهای سیلیکونی 182 میلی متر و 210 میلی متر) ، طول قایق بلند نیز افزایش می یابد تا اطمینان حاصل شود که ویفرهای سیلیکون به طور مساوی در کوره با درجه حرارت بالا گرم می شوند.

4. بطری کوارتز

عمل: ذخیره و حمل و نقل مواد شیمیایی مایع با خلوص بالا یا گازی ، مانند گاز منبع سیلیکون (SIH₄) ، دوپانت (Pocl₃) و غیره.

الزامات کلیدی: آب بندی فوق العاده بلند برای جلوگیری از نشت گاز یا آلودگی خارجی.

5. لوله کوره کوارتز

اجزای اصلی: "قلب" کوره انتشار و کوره آنیل ، که در آن ویفرهای سیلیکون تحت دوپینگ یا بازپرداخت دما بالا قرار می گیرند.

چالش: تحت دمای طولانی مدت ، لوله های کوره کوارتز ممکن است تحت فشار قرار بگیرند و در نتیجه باعث کاهش قدرت می شوند ، بنابراین برای افزایش عمر ، درمان ویژه ای لازم است.

6. جوشکاری لوله

مشکلات پردازش: جوشکاری کوارتز به شعله اکسیژن هیدروژن یا فن آوری جوشکاری لیزر نیاز دارد تا اطمینان حاصل شود که جوش عاری از حباب و ترک است ، در غیر این صورت ممکن است در طول چرخه درجه حرارت بالا و پایین شکسته شود.

7. غلاف کوارتز

تابع محافظ: ترموکوپل یا سنسور را بپیچید تا بتواند آن را برای مدت طولانی در یک محیط گاز خورنده پایدار کار کند.

8 توسط کلاه

آب بندی و عایق: از اتلاف گرما جلوگیری کنید و از هوای خارج از هوا به منطقه واکنش درجه حرارت بالا جدا شوید.

ⅲ چالش ها و آینده دستگاه های کوارتز

اگرچه کوارتز موقعیت مهمی را در تولید فتوولتائیک اشغال می کند ، اما با برخی از چالش ها نیز روبرو است:

● مسائل مربوط به طول عمر: تحت درجه حرارت بالا طولانی مدت ، کوارتز به تدریج متبلور می شود و در نتیجه کاهش قدرت دارد و معمولاً پس از استفاده 300-500 نیاز به تعویض دارد.

● فشار: منابع شن و ماسه کوارتز با خلوص بالا محدود است و قیمت ها در سالهای اخیر بسیار نوسان کرده است و باعث می شود صنعت محصولات کوارتز یا گزینه های دیگر را با طول عمر طولانی تر توسعه دهد.

● سازگاری با اندازه بزرگ: با افزایش اندازه ویفرهای سیلیکون ، قایق های کوارتز ، لوله های کوره و سایر دستگاه ها نیز باید بر این اساس به روز شوند ، که این امر نیازهای بالاتری را در فرآیند تولید ایجاد می کند.

در آینده ، دستگاه های کوارتز ممکن است در جهت کامپوزیت (مانند مواد کامپوزیت کوارتز-سیلیکون کاربید) و هوشمند (سنسورهای یکپارچه برای نظارت بر وضعیت در زمان واقعی) توسعه یابد تا نیازهای تولید سلولهای خورشیدی با راندمان بالا را بهتر کند.

ⅳ پایان

اگرچه دستگاه های کوارتز به طور مستقیم در تولید برق شرکت نمی کنند ، اما آنها "قهرمانان پشت صحنه" تولید سلول های خورشیدی هستند. از قایق های کوارتز که ویفرهای سیلیکون را بهلوله های کورتز کوارتزکه از این روند محافظت می کند ، آنها از تولید کارآمد و پایدار هر سلول خورشیدی اطمینان می دهند. با پیشرفت فناوری فتوولتائیک ، محصولات کوارتز نیز به طور مداوم در حال تحول هستند و همچنان به حفظ آینده انرژی پاک ادامه می دهند.