Графитовые материалы играют очень важную роль в современной технологической промышленности и являются незаменимыми материалами в Cz-методе Чохральского кремниевого монокристаллического процесса в полупроводниковой промышленности. Поскольку графит обладает характеристиками термостойкости, хорошей электропроводности и высокой излучательной способности, он перерабатывается в эмаль, нагреватель, теплоизоляционную трубку и другие компоненты для теплового поля в печи Cz, которая играет роль нагрева, теплоизоляции, поддержки и защиты.
Обзор рынка PV
Глобальный: в 2017 году мировой рынок фотоэлектрических приборов сильно вырос: новые установленные мощности достигли 102 ГВт, прирост составил более 37% по сравнению с аналогичным периодом прошлого года, а совокупная фотоэлектрическая мощность - 495 ГВт, 6,8 ГВт в Японии, 12,5 ГВт в США, 8,8 ГВт в Европе, 9 ГВт в Индии;
Китай: новая установленная мощность 53 ГВт, рост более чем на 53,6% в годовом исчислении, занимающая первое место в мире в течение пяти лет подряд, с совокупной установленной мощностью 130 ГВт, занимающая первое место в мире в течение трех лет подряд, распределение стало новым ярким пятном в развитии рынка в 2017 году, в новом году Установленная мощность превышает 19 ГВт.

Применение изостатического графита
Приведенная выше таблица отражает внутренний спрос на изостатический графит. Спрос на фотоэлектрическую промышленность всегда составлял более 50%. Согласно данным опроса China Merchants Securities, в последние годы, с быстрым развитием фотоэлектрической промышленности и увеличением спроса на монокристаллы, фотоэлектрической промышленности и т. Д. Спрос на графит статического давления достиг 60%. В то же время, с точки зрения глобального спроса на изостатический графит, спрос в фотоэлектрической промышленности имеет самую высокую долю и самый быстрый рост, составляя более 50%.
Химические реакции в монокристаллических печах и их влияние на графитовые компоненты
Общая структура монокристаллической печи и используемые графитовые компоненты теплового поля показаны на рис. 1. Основные компоненты почти полностью изготовлены из изостатически спрессованного графита, кроме кварцевого тигля и теплоизоляционного войлока.
Химическая реакция в монокристаллической печи
Основываясь на общем опыте производства, мы суммировали химические реакции, которые происходят в тепловом поле печи Cz. Химическими элементами и соединениями, которые вызывают реакцию, являются Si (монокристаллический кремний), SiO 2 (кварцевый тигель) и C (графитовый элемент). Следовательно, в печи будут присутствовать следующие газы:
1si пар
Газообразный Sio, полученный в результате реакции 2si с кварцевым тиглем
Si (l) + sio2 (s) - 2sio (г) (1)
3 млн. Тонн газа, образующегося в результате реакции графитового тигля с кварцевым тиглем
C (S) + Si02 (ы) -si0 (г) + CO (г) (2)
Si0 (г) + 2C (ы) -SiC (ы) + CO (г) (3)
Влияние вышеуказанной реакции на основные компоненты графита
Влияние на тараканов
На внутренней боковой поверхности тигля часть R (желобок) рядом с расщепленной поверхностью расходуется на реакцию окисления, описанную выше (2) и (3), и ее толщина уменьшается. В то же время, благодаря влиянию формулы (3), объемное расширение происходит на внутренней боковой поверхности, вызывая деформацию тигля и растрескивание верхней части расщепленного лепестка.
На внешней стороне тигля происходит конденсация паров Si (в дальнейшем называемых «паром») из-за паров Si или газообразного Si, и возникает явление SiC (подобно покрытию из карбида кремния). Однако SiC образуется до толщины, более тонкой, чем внутренняя сторона.
3 Когда si на внешней стороне сильно испаряется, после нагревания испаренный si плавится и стекает, и, наконец, в части R остается капля.
Влияние на обогреватель
1 Верхняя часть тепловыделяющей части обращена к мокроте, температура высокая, а толщина и ширина становятся малыми из-за расхода, вызванного реакцией с сиогазом.
2 Нижняя часть нагревательной части имеет более низкую температуру, а также происходит испарение и образование карбида кремния.
Воздействие на защитный цилиндр
1 Внутренняя сторона реагирует с сиогазом с образованием SIC, который расширяет объем и может вызвать деформацию и трещины защитной трубки.
2 В случае низкой температуры нижняя часть внутренней стороны имеет явление испарения.
Основные характеристики изостатического графита для фотоэлектрической промышленности
плотность
Теоретическая плотность монокристалла графита составляет 2,26 г / см 3, обычно плотность искусственного графита составляет 1,5-1,9 г / см 3, плотность твердого пиролитического углерода может достигать 2,1 г / см 3, а плотность чистого графита является его качеством. Разделите на объем (включая все поры).
Механическая прочность
В отличие от других материалов, искусственный графит обладает прочностью на растяжение, изгиб и сжатие, которая увеличивается с повышением температуры, а когда он достигает 2200 К, его прочность уменьшается. При 2200 К прочность графита в два раза выше, чем при комнатной температуре. Графитовый материал, обычно используемый в фотоэлектрической промышленности, имеет прочность на сжатие 90-150 МПа и прочность на изгиб 40-65 МПа.
проводимость
В отличие от других металлов температурный коэффициент сопротивления графита отрицательный. Проводимость графита хорошая. Около абсолютного нуля, с несколькими свободными электронами, он действует как сам изолятор, и его проводимость увеличивается с ростом температуры. Графит является более проводящим, чем многие металлы, и его значение уменьшается с ростом температуры. Теплопроводность графита зависит от степени графитизации.
Тепловое расширение
Коэффициент теплового расширения графита расположен порядка 3 × 10-6К-1, что эквивалентно только 1/4 железа. Различные марки графита имеют разные значения коэффициента теплового расширения, которые также связаны с анизотропией и температурой графитового материала.
Удельная теплоемкость
Удельная теплоемкость графита сильно варьируется в интервале температур от 500К до 1500К, а также увеличивается с ростом температуры. Различные сорта графита имеют незначительное изменение удельной теплоемкости.
Термостойкость
Графит не плавится, но выдерживает температуру до 750К при 3900К. Графит обладает очень хорошей стойкостью к тепловому удару, поэтому его можно быстро нагревать или охлаждать, и с графитом проблем нет.
применимость
Графит легко обрабатывается, обладает хорошей прочностью и износостойкостью. Компоненты со сложной структурой и жесткими допусками могут быть получены путем чистовой обработки. Графит обладает хорошей смачиваемостью и не смачивается расплавленным стеклом или большинством металлов.
Анализ применения графитовых материалов в фотоэлектрической промышленности
Спрос на высокоэффективные батареи с фотоэлектрической четностью в сети значительно увеличил рост рынка монокристаллов, что привело к значительному увеличению спроса на монокристаллические детали из графита с тепловым полем. Годовой спрос превышает 16 200 тонн.
В настоящее время средняя стоимость монокристаллической промышленности составляет 50-65 юаней / кг, отличные предприятия могут достигать 50 юаней / кг или меньше, средняя стоимость поликристаллической промышленности составляет 28 юаней / кг, а стоимость превосходной печи для производства поликристаллического слитка может достигать 22 юаней / кг; графит; Тепловое поле составляет 20% стоимости монокристаллического некремния, а стоимость теплового поля поликристаллических слитков - около 16%.
Прогноз рынка графитовых материалов в фотоэлектрической промышленности
Фотогальванический счетчик электроэнергии близок к рынку, и ежегодная глобальная установленная мощность неуклонно растет. Предполагается, что установленная мощность через 19 лет превысит 122 ГВт.
Высокоэффективные батареи постепенно стали основным направлением рынка, и доля рынка монокристаллов постепенно расширилась. Ожидается, что доля рынка монокристаллов за 18 лет увеличится с 30% в прошлом году до 50%, а доля рынка монокристаллов, как ожидается, превысит 65% в 2020 году;
С расширением рынка фотогальваники спрос на графитовые детали для роста кристаллов также неуклонно растет в годовом исчислении. Тенденция развития теплового поля графита для монокристалла, фотогальванического монокристалла имеет опыт разработки более десяти лет, стоимость монокристалла уменьшается на 90%, и размер теплового поля также становится все больше и больше. Текущий основной размер рынка составляет 26 тепловых полей. Ожидается, что следующий год будет постепенно переходить. До 28 горячих точек. Большая часть отечественного изостатического графита используется в тепловом поле печи для выращивания монокристаллов, в то время как графитовый тигель, нагреватель и трубка для сохранения тепла последовательно окружены внешним слоем кварцевого тигля. При увеличении размера теплового поля требуется изостатический графит. Характеристики аксессуаров становятся все больше и больше.
По сравнению с обычным тепловым полем, тепловое поле очистки монокристаллов N-типа имеет среднюю ожидаемую продолжительность жизни около 50%, что является значительным увеличением, которое может хорошо отражать влияние чистоты теплового поля на качество монокристалла. В настоящее время выделяются высокоэффективные батареи, и требования к чистоте монокристаллов значительно улучшаются, особенно для жизни меньшинства. Срок службы очищенного теплового поля намного выше, чем у обычного теплового поля. Высокочистый графит является будущим направлением развития.
резюме
Высокая степень очистки и большой размер являются основными тенденциями развития графитовых деталей для фотоэлектрического монокристалла в будущем, композитные материалы C / C будут оказывать определенное влияние на детали из монокристаллического графита, но не будут полностью заменять графитовые детали, фотоэлектрическая промышленность является наиболее важным изостатическим графитом На рынке изостатически спрессованные графитовые детали будут расти вместе с быстрым ростом рынка фотоэлектрических систем, ожидается, что установленная мощность фотоэлектрических систем в 2020 году превысит 140 ГВт, а рынок изостатически прессованных графитовых деталей для выращивания кристаллов будет увеличен до 3 млрд. Юаней.