在全球能源转型的大背景下，随着不可再生能源的加速消耗，以太阳能、风能、水能、核能为代表的可再生能源开发利用愈发迫切。其中，太阳能凭借技术成熟、安全可靠等优势，成为可再生能源领域的发展重点。
光伏产业的高速发展带动了相关新材料产业的繁荣，石英坩埚、石英舟、石英瓶等石英部件在光伏制造中发挥着关键作用。石英坩埚用于盛装熔融硅，是生产硅棒、硅锭的必备容器；石英舟、管、瓶及清洗槽等在电池片生产的扩散、清洗等工艺环节承担着承载功能，确保硅材料的纯度和品质。然而，在部分关键制程中，石英部件的局限性逐渐凸显。
光伏制造用石英部件的主要应用
在太阳能光伏电池制造的热制程环节，如扩散、LPCVD（低压化学气相沉积）等工序中，碳化硅悬臂桨（杆）是核心装载部件。它能够精准保证硅片与炉管的同心度，实现扩散、钝化的均匀性，同时具备高温无污染、不变形、抗热震稳定性强、载重量大等特性，已成为光伏电池生产的标准配置。
与之形成鲜明对比的是传统石英舟和舟托，在软着陆扩散工艺流程中，需频繁将石英舟托连同硅片放入扩散炉内的石英管中。这种高频次操作极易导致石英舟托磨损，一旦出现裂纹或断裂，不仅会损坏下方的石英件、硅片，还可能造成价格昂贵且无法返修的碳化硅桨损毁，带来严重的经济损失。
在 LPCVD 环节，问题更为复杂。除了热应力影响，长期通入硅烷气体的工艺特性会在舟托和小舟表面形成硅涂层。由于涂层硅与石英的热膨胀系数差异显著，会加速舟托和小舟开裂，大幅缩短其使用寿命。通常情况下，普通石英舟、舟托在 LPCVD 工序中的寿命仅为 2 - 3 个月。频繁的停机清洗、维护和更换不仅降低了生产效率，而且随着高纯度石英砂供需持续紧张、价格居高不下，进一步压缩了企业的利润空间。
为解决这些难题，碳化硅陶瓷材料脱颖而出，成为替代部分石英部件的理想选择。碳化硅陶瓷具备卓越的机械强度、热稳定性、耐高温性、抗氧化性、抗热震性及耐化学腐蚀性，在冶金、机械、新能源和建材化工等多个领域均有广泛应用。
在光伏制造的 TOPcon 电池扩散、LPCVD、PECVD（等离子化学气相沉积）等热制程环节，碳化硅陶瓷展现出强大的性能优势。相较于传统石英材料，碳化硅陶瓷制成的舟托、小舟、管件制品不仅强度更高、热稳定性更好，能够在高温环境下保持稳定形态，而且使用寿命延长至石英材质的 5 倍以上，显著降低了使用成本和因维修导致的停产损失，同时其原料来源广泛，进一步增强了成本竞争力。
LPCVD碳化硅舟托与硼扩用碳化硅舟托
在各类碳化硅陶瓷中，反应烧结碳化硅（RBSC）凭借独特的性能脱颖而出。其烧结温度低、生产成本可控，且在烧结过程中几乎无体积收缩，尤其适合大尺寸复杂形状结构件的生产，是制备舟托、小舟、悬臂桨、炉管等关键部件的理想材料。目前，隆基绿能、晶科能源、一道新能源等光伏龙头企业已率先采用碳化硅舟托，开启了材料升级的新篇章。
碳化硅小舟同样前景广阔。在 LPCVD 和硼扩工艺中，石英舟寿命短、与碳化硅舟托配合度差的问题突出，容易引发晃舟、碎舟现象。而碳化硅小舟采用一体成型、整体加工工艺，形位公差控制严格，与碳化硅舟托适配性更佳，且因其高强度特性，因人为碰撞导致的碎裂情况大幅减少。
碳化硅舟
作为炉膛的核心传热部件，碳化硅炉管虽然在导热性、受热均匀性和热稳定性方面远超石英炉管，使用寿命可达石英管的 5 倍以上，但由于制造工艺复杂，成品率较低，目前仍处于研发阶段，尚未实现批量生产。
综上所述，碳化硅陶瓷材料在太阳能电池制造的多个环节，无论是产品性能还是成本效益，均展现出显著优势。其大规模应用将有效降低光伏企业的辅材投资成本，提升产品质量和市场竞争力。随着大尺寸碳化硅炉管、高纯碳化硅舟及舟托的技术突破和成本下降，碳化硅陶瓷有望成为推动光伏发电领域提升光能转化效率、降低行业成本的核心要素，为全球光伏新能源产业的高质量发展注入强劲动力。
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