


未来随着光伏逆变器顺应2030年碳达峰、2060年碳中和目标的提出,意味着以太阳能光伏发电为主要推动力的新能源时代已经来临。目前全球光伏产业发展前景广阔,而中国处于光伏产能制造业的前端,形成了全球最完善的光伏产业链,占全球光伏供应能力的80%以上。而光伏也是先进陶瓷的一大应用市场,那么先进陶瓷材料在光伏领域中又会有哪些应用呢?以下列举几个例子。
光伏逆变器是光伏发电系统的核心,而陶瓷覆铜板在光伏逆变器中发挥重要的作用。光伏逆变器的上游原材料主要为电子元器件(IGBT、电容、电阻、电抗器、PCB等)、结构件(机柜、机箱等)和辅助材料,其中,IGBT是光伏逆变器的核心器件,对逆变器的物料成本、失效率、电能转换效率起着决定性作用,占光伏逆变器价值量的15%至20%。
IGBT模块内部结构主要由底板、陶瓷绝缘基板、焊接材料和其他封装材料组成。光伏逆变器要求稳定的输出频率、较小的波形失真度、稳定的输出电压/电流等。为了提高逆变电路的效率,保证逆变器在高温户外长期稳定地工作,延长和提高产品的使用寿命,制造商采用目前较稳定较可靠的陶瓷覆铜板。陶瓷覆铜板具有很大的优势:
为了缩小太阳能发电与化石燃料发电的成本竞争,美国普渡大学开发了一种新的材料和制造工艺,可以将太阳能储存为热能,更有效地发电。这种材料叫陶瓷-金属复合材料板材,由陶瓷碳化锆和金属钨制成。
研发这种材料的价值在于:正常集中式太阳能发电厂通过使用镜子或透镜将太阳能转化为电能,将大量光线集中到一个小区域,从而产生热量传递给熔盐。然后将来自熔融盐的热量转移到“工作”流体,超临界二氧化碳,其膨胀并用于旋转涡轮机以产生电力。为了使太阳能电力更便宜,涡轮发动机就需要更多的热量产生电力。
而将热量从热熔融盐传递到工作流体的热交换器,目前由不锈钢或镍基合金制成,这些合金在所需的较高温度和超临界二氧化碳的高压下变得太软。据悉,陶瓷-金属复合材料板材可以定制成能够成功承受生成所需的高温,高压超临界二氧化碳电力比今天的换热器更有效率,且成本更低。
随着技术完善,最终,这项技术将允许可再生太阳能大规模渗透到电网中,大量减少化学电力生产中的二氧化碳。
塔式太阳能热发电系统因其具有聚光比高(200~1000kW/㎡)、热力循环温度高、热损耗小、系统简单且效率高的特点在太阳能发电上被大力推崇。吸热器作为塔式太阳能热发电的核心器件,需要承受比自然光强200-300倍的辐射强度,工作温度可高达一千℃以上,所以其性能对热发电系统的稳定运行和工作效率非常重要。传统的金属材料吸热体工作温度受限,使得瓷吸热材料成为新的研究热点。以下几种陶瓷材料可被用作吸热体材料:
当今的晶体硅光伏产业正朝着更薄、更高效的电池片方向发展,而当硅片的的厚度小于少数载流子的扩散长度时,电池表面的复合速率对电池效率的影响就会更加明显。硅材料中存在大量的杂质、缺陷密度和表面态,它们会在禁带间隙中引入多余的能级,成为少数载流子的复合中心,所以通过对晶体硅表面进行钝化降低硅材料表面活性,提高少数载流予的寿命,对提高电池效率意义重大。
目前高效率的实验室太阳能电池晶体硅表面的钝化工艺主要包括热氧化SiO2、原子层沉积Al2O3,由于硅材料的体寿命对于高温过程具有敏感性,从而限制了热氧化SiO2钝化工艺的应用。原子层沉积Al2O3的沉积温度低,且氧化铝薄膜具有优异的场效应钝化和化学钝化特性,同时氧化铝薄膜及其叠层具有良好的热稳定性,满足丝网印刷和高温烧结的传统工业太阳电池工艺的要求。
在晶体硅太阳能电池中Al2O3钝化可以通过原子层沉积的方法来改善太阳能电池的表面钝化质量,降低表面的复合速率,进而提高太阳能电池的转换效率。常用于发射极及背面局部扩散太阳能电池(PERL)和钝化发射极及钝化背面太阳能电池(PERC)两种结构,是提高太阳能电池转换效率的绝佳帮手。随着研究的深入和技术的不断进步,氧化铝钝化薄膜会取得更大的进展,并将在太阳电池工业生产中得到广泛的应用。
目前,太阳能电池的主要材料有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜材料等,而石英陶瓷坩埚是用于生产多晶硅锭的容器,是多晶硅生产过程中除多晶硅原料外消耗量最大的消耗品。其生产技术难度大、原料纯度要求高、使用环境苛刻,要在1550℃的高温下一次性连续工作50个小时以上,是多晶硅生产过程中不可替代的关键耗材。
此外,面对高纯度多晶硅原料供不应求的局面,许多国家都根据多晶硅铸锭原理开展了多晶硅原料的熔炼提纯工作,石英陶瓷坩埚在其中也发挥了同样重要的作用。因此,石英陶瓷坩埚与多晶硅光伏产业具有密不可分、相互依存的关系。目前我国光伏行业已经基本掌握了太阳能电池制造、多晶硅生产等关键工艺技术,依托“一带一路”等建设引导产业规模快速提升,有力拉动对光伏用石英陶瓷产品的巨大市场需求。
首批嘉宾阵容(排名不分先后)报告持续增加中……
1
会议
组织
沈阳星光技术陶瓷有限公司
材能时代
山西中电科电子装备有限公司
广州志橙半导体有限公司
沈阳大华千野仪表有限公司
北京广信国能科技有限公司
武汉华科三维科技有限公司
大连信德新材料科技有限公司
沈阳北真真空科技有限公司
盘锦翔龙研磨科技有限公司
江苏东方四通科技股份有限公司
中科红外(北京)科技有限公司
江苏铁锚科技股份有限公司
威海叁星飞荣纳米科技有限公司
沈阳三特真空科技有限公司
······
会议时间:
2
会议
形式
3
会议
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(学生代表需凭有效学生证件,本科生、硕士生和博士生均可)
账户信息:
账户名称:北京材能时代数字科技有限公司
开户行:中国工商银行股份有限公司北京荣华中路支行
账 号:0200300109100107040
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开票注意事项:
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接收邮箱:caineng9959@163.com
4
住宿
安排
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酒店地址:沈阳新世界酒店(辽宁省沈阳市和平区青年大街416号)
住宿标准:单间协议价:550 元/间(单早)
标间协议价:600元/间(双早)
5
联系
方式
参会、参展、宣传及赞助事宜
联 系 人:刘萌萌
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已报名
企业
7
会议
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8
往届
会议

