فلز سیلیکونکه به طور گسترده به عنوان سیلیکون صنعتی یا سیلیکون کریستالی نیز شناخته می شود، یک محصول متالوئیدی است که از ذوب کوارتز و عوامل کاهنده کربن در یک کوره قوس غوطه ور ساخته می شود. محتوای سیلیکون عنصر اولیه آن معمولاً از 98٪ تا 99.99٪ متغیر است. فلز سیلیکون که اغلب به عنوان "MSG صنعتی" نامیده می شود، به عنوان یک ماده خام ضروری برای سلول های فتوولتائیک خورشیدی، تراشه های نیمه هادی، مواد شیمیایی مبتنی بر سیلیکون-و آلیاژهای آلومینیوم با کارایی بالا عمل می کند. با انتقال اقتصاد جهانی به سمت انرژی های تجدیدپذیر و دیجیتالی شدن فراگیر، اهمیت استراتژیک فلز سیلیکون با خلوص{{7} بالا (مانند گریدهای خورشیدی و الکترونیکی) به اوج بی سابقه ای رسیده است. این راهنمای جامع به جزئیات تعریف، پردازش شیمیایی، درجهبندی تجاری، کاربردهای{9}}چند صنعت، و استراتژیهای خرید برای فلز سیلیکون، مطابق با آخرین استانداردهای بینالمللی و دادههای بازار تجاری میپردازد.
برای سوالات انبوه یا مشخصات سفارشی، لطفا با تیم تامین جهانی ما تماس بگیرید:
ایمیل:market@zanewmetal.com
WhatsApp/WeChat: +86 15518824805
سیلیکون متال چیست و چگونه به صورت حرفه ای تعریف می شود؟
در تجارت جهانی و علوم مواد،فلز سیلیکون (کد سیستم هماهنگ، کد HS: 2804.6900)به عنوان یک سیلیکون عنصری{0} با خلوص بالا که از طریق احیای کربنوترمی دی اکسید سیلیکون (SiO2) بدست می آید، تعریف می شود. اگرچه سیلیکون به دلیل خواص ترکیبی فلزی و غیرفلزی از نظر علمی به عنوان یک فلز در جدول تناوبی طبقهبندی میشود، اما به دلیل ظاهر نقرهای درخشان و نقش تاریخی غالب آن به عنوان یک عامل آلیاژی در صنایع متالورژی، در بازارهای جهانی بهعنوان فلز سیلیکون نامیده میشود.
از نظر ساختاری، فلز سیلیکون با سختی بالا، نقطه ذوب بالا (1414 درجه) و خواص نیمه هادی ذاتی آن مشخص می شود. در تجارت بینالمللی، به طور سیستماتیک بر اساس حداکثر آستانه مجاز سه ناخالصی اصلی آن: آهن (Fe)، آلومینیوم (Al) و کلسیم (Ca) به درجههای مختلف استاندارد طبقهبندی میشود. این تعاریف خاص شیمیایی مستقیماً ارزش بازار و سازگاری پایین دستی مواد را تعیین می کند.
فرآیند مدرن تولید فلز سیلیکون صنعتی چیست؟
تولید تجاری بزرگ-فلز سیلیکون صنعتی در درجه اول به مصرف انرژی- بالا بستگی دارداحیای کربناترمیک کوره قوس غوطه ور. جریان کار فناوری اصلی را می توان از طریق مراحل کلیدی زیر خلاصه کرد:
- تهیه مواد اولیه:سنگهای سیلیسی با خلوص بالا یا شن کوارتز حاوی بیش از 99 درصد SiO2 با دقت انتخاب میشوند. آنها با عوامل کاهنده کربنی کم{3}}از جمله کک نفتی، زغال سنگ قیر، زغال چوب و خرده چوب جفت می شوند.
- شارژ کوره:احیاکنندههای سیلیس و کربن در نسبتهای استوکیومتری دقیق مخلوط میشوند و بهطور پیوسته به منطقه دمای{0}بالای کوره قوس زیر آب وارد میشوند.
- ذوب قوس الکتریکی:الکترودهای گرافیتی در اعماق بار وارد می شوند تا قوس الکتریکی قدرتمندی را وارد کنند و دمای کوره هسته داخلی را تا 1800 تا 2000 درجه برساند. در این محدوده دما، واکنش شیمیایی پایه رخ می دهد:
SiO₂ + 2C → Si + 2CO↑ - پالایش و ریخته گری:سیلیکون مایع مذاب از ته کوره به یک ملاقه ضربه زده می شود. اکسیژن و هوای فشرده از طریق فرآیند پالایش ملاقه{1}}برای اکسیده شدن انتخابی و حذف ناخالصیهای کلسیم و آلومینیوم تزریق میشوند. سپس سیلیکون مذاب تصفیه شده در قالب های ریخته گری بزرگ ریخته می شود تا در شمش های سیلیکون جامد شود.
- خرد کردن و بسته بندی:پس از سرد شدن، شمشهای سیلیکون قبل از اینکه در کیسههای حجیم{7} مقاوم در برابر رطوبت مهر و موم شوند، تحت خرد کردن مکانیکی و مرتبسازی خودکار قرار میگیرند تا{0}}نیازهای اندازه دانه خاص را برآورده کنند.
چگونه می توان درجه ها و مشخصات فلز سیلیکون را تفسیر کرد؟
سیستمهای درجهبندی استاندارد برای فلز سیلیکون کاملاً از نامگذاری بینالمللی پیروی میکنند (مانند استاندارد ملی چین GB/T 2881-2014 یا استانداردهای ISO معادل). نمرات تجاری استاندارد با یک شاخص شماره گذاری سه یا چهار رقمی تعیین می شود که نشان دهنده حداکثر درصد مجاز آهن (Fe)، آلومینیوم (Al) و کلسیم (Ca) در ترکیب شیمیایی است.
تجزیه و تحلیل نمرات اصلی تجاری:
- درجه 553 (سیلیکون متال 553):میزان آهن کمتر یا مساوی 0.50 درصد، میزان آلومینیوم کمتر یا مساوی 0.50 درصد و محتوای کلسیم کمتر یا مساوی 0.30 درصد را نشان می دهد. این سیلیکون استاندارد متالورژی{4}}است که خلوص کلی سیلیکون را بیشتر یا برابر با 98.5% حفظ میکند.
- درجه 441 (سیلیکون متال 441):میزان آهن کمتر یا مساوی 0.40 درصد، میزان آلومینیوم کمتر یا مساوی 0.40 درصد و محتوای کلسیم کمتر یا مساوی 0.10 درصد را نشان می دهد. دارای خلوص سیلیکونی بیشتر یا برابر با 99.0٪ است و به طور گسترده در آلیاژهای آلومینیوم ساختاری و تولید مواد شیمیایی اساسی استفاده می شود.
- درجه 3303 (سیلیکون متال 3303):میزان آهن کمتر یا مساوی 0.30 درصد، میزان آلومینیوم کمتر یا مساوی 0.30 درصد و محتوای کلسیم کمتر یا مساوی 0.03 درصد را نشان می دهد. این نشان دهنده یک{4}سطح خلوص بالا با محتوای سیلیکون بیشتر یا برابر با 99.3٪ است که اغلب به عنوان پیش ساز شیمیایی ممتاز برای پلی سیلیکون درجه{{6} خورشیدی تهیه می شود.
- درجه 2202 (سیلیکون متال 2202):میزان آهن کمتر یا مساوی 0.20 درصد، میزان آلومینیوم کمتر یا مساوی 0.20 درصد و محتوای کلسیم کمتر یا مساوی 0.02 درصد را نشان می دهد. این گرید فوقالعاده خالص دارای محتوای سیلیکونی بیشتر یا برابر با 99.58 درصد است و معمولاً برای سنتزهای شیمیایی الکترونیکی تخصصی و آلیاژهای درجه یک هوافضا درجه یک{6}}در نظر گرفته شده است.
پارامترهای فنی دقیق فلز سیلیکون استاندارد چیست؟
جدول زیر مشخصات پارامترهای فنی را برای گریدهای جهانی فلز سیلیکون که بیشترین معامله را انجام می دهند، توضیح می دهد. همه پارامترها با آخرین-استانداردهای بازرسی شخص ثالث (مانند SGS، Eurofins، AHK) که در زنجیره های تأمین بین المللی استفاده می شود، مطابقت دارند:
| درجه | Si Min (%) | حداکثر آهن (%) | آل مکس (%) | حداکثر کلسیم (%) | فیلدهای کاربردی معمولی |
|---|---|---|---|---|---|
| 553 | 98.5% | 0.50% | 0.50% | 0.30% | افزودنی های استاندارد آلیاژ آلومینیوم، ریخته گری های ریخته گری، اکسید کننده ها برای تولید فولاد سازه ای. |
| 441 | 99.1% | 0.40% | 0.40% | 0.10% | چرخهای آلومینیومی خودرو با کارایی بالا-، اجزای ساختاری، مونومرهای سنتز سیلیکون اولیه. |
| 421 | 99.3% | 0.40% | 0.20% | 0.10% | مواد واسطه سیلیکون آلی{0}}شیمیایی، پلیمرهای صنعتی مناسب، مواد خام سیال سیلیکونی. |
| 3303 | 99.37% | 0.30% | 0.30% | 0.03% | پیش سازهای خام پلی سیلیکون فتوولتائیک (سنتز گاز تری کلروسیلان)، اجزای نوری الکترونیکی ممتاز. |
| 2202 | 99.58% | 0.20% | 0.20% | 0.02% | تولید زیرلایه ویفر نیمه هادی با خلوص فوق العاده-، آلیاژهای ویژه هوافضا پیشرفته. |
فلز سیلیکون چگونه در صنایع شیمیایی و سیلیکون کاربرد دارد؟
در بخش پردازش شیمیایی مدرن، فلز سیلیکون درجه شیمیایی- (عمدتاً گریدهای 421 و 411) به عنوان ستون اصلی سنتز عمل میکند.سیلیکون ها (پلیمرهای ارگانوسیلیکن). پودر فلز سیلیکون آسیاب شده با گاز متیل کلرید در یک راکتور بستر سیال از طریق فرآیند سنتز مستقیم روچو واکنش می دهد و دی متیل دی کلروسیلان به همراه مونومرهای ارگانوسیلانی مرتبط به دست می دهد.
از طریق هیدرولیز بعدی، تقطیر ترک-و پلیمریزاسیون تراکمی، این مونومرها به هزاران-محصول شیمیایی پاییندستی با ارزش تبدیل میشوند:
- لاستیک سیلیکونی:به دلیل پایداری حرارتی، واکنش شیمیایی کم، و خواص عایق الکتریکی آن بسیار ارزشمند است. این به طور گسترده در مهر و موم خودرو، قطعات پزشکی-، محصولات کودک مصرفی، و واشرهای صنعتی محافظ استفاده می شود.
- روغن ها و مایعات سیلیکونی:به طور گسترده به عنوان-روغن کننده های مصنوعی سطح بالا، مواد ضد کف{1} صنعتی، عوامل آزاد کننده قالب-و افزودنی های آرایشی{3}}ایمن برای پوست استفاده می شود.
- رزین ها و درزگیرهای سیلیکونی:مواد ساختاری مهم برای دیوارهای پرده شیشهای ساختاری، عایقهای معماری، و محفظههای بسته باتری در خودروهای الکتریکی (EVs) به دلیل مقاومت قوی در برابر اشعه ماوراء بنفش و کشش طولانی مدت-.
چرا فلز سیلیکون در صنعت متالورژی مدرن ضروری است؟
در بخش پیرومتالورژی سنتی، فلز سیلیکون درجه متالورژی- (عمدتاً گریدهای 553 و 441) به عنوان یک عامل حیاتی در دو زمینه اصلی عمل میکند:
1. تقویت کننده ساختاری برای آلیاژهای آلومینیوم:
مخلوط کردن سیلیکون در فرمولهای آلومینیومی (معمولاً بین 5 تا 13 درصد برای تشکیل آلیاژهای اصلی آلومینیم-سیلیکون/Al-Si) به طور قابلتوجهی سیالیت مذاب، مقاومت در برابر سایش ریختهگری و مقاومت در برابر ترک خوردگی آلیاژ را بهبود میبخشد. این مواد سیلیکونی-آلومینیوم{7}}سبک و با استحکام بالا به شدت در بلوکهای موتور خودرو، پیستونها، توپی چرخها و مجموعههای چارچوب هوافضا ادغام میشوند و باعث کاهش وزن خودرو و انتشار کربن کمتر میشوند.
2. عامل دی اکسید کننده ممتاز در فولادسازی:
در طول تصفیه فولاد کربن و فولاد ضد زنگ دقیق، سیلیکون عنصری به شدت با اکسیژن محلول در حمام فولاد مذاب واکنش می دهد تا دی اکسید سیلیکون (SiO2) تولید کند که به راحتی در لایه سرباره برای حذف شناور می شود. در مقایسه با فروسیلیس استاندارد، فلز سیلیکون خالص از وارد کردن ناخالصیهای همراه ناخواسته جلوگیری میکند. علاوه بر این، سیلیکون یک عنصر آلیاژی حیاتی در فولادهای الکتریکی (فولاد سیلیکونی) و فولادهای فنری است که به طور قابلتوجهی نفوذپذیری مغناطیسی هسته و محدودیتهای خستگی مکانیکی را افزایش میدهد.
چگونه درجات مختلف فلز سیلیکون مقایسه و کنتراست می شوند؟
درجات مختلف فلز سیلیکون تفاوتهای عمیقی را در ویژگیهای ساختاری، هزینههای پردازش، و محدودیتهای استقرار بین صنعتی- نشان میدهند. انتخاب گرید صحیح برای بهینه سازی نرخ بازده نهایی و هزینه های تولید حیاتی است:
- -سیلیکون متالورژیکی سطح پایین (مثلاً 553) در مقابل سیلیکون متالورژیکی سطح بالا- (مثلاً 441):درجه 553 دارای آستانه کلسیم نسبتاً آرام (تا 0.3٪) است که آن را برای ریخته گری های ساختاری و اکسید زدایی فولاد مناسب می کند. برعکس، گرید 441 کلسیم را به حداکثر 0.1% محدود میکند و محدودیتهای ازدیاد طول و چقرمگی شکست بیشتری را برای اجزای ساختاری خودرو و میلههای سیمکشی آلومینیومی ریز فراهم میکند.
- درجه سیلیکون شیمیایی-(مثلاً 421) در مقابل درجات پیش ساز فتوولتائیک (مثلاً 3303/2202):سیلیکون درجه{0}شیمیایی به صراحت محدودیتهای آلومینیوم و کلسیم را کنترل میکند تا انتخابپذیری سنتز شیمیایی و بازده مونومر را در واکنشهای بستر سیال به حداکثر برساند. در همین حال، زنجیرههای تامین مواد خام درجه{2} خورشیدی بر گرید 3303 و بالاتر تکیه میکنند زیرا محتوای آهن را به حداقل میرسانند (کمتر یا مساوی 0.3%)، که به طور قابلتوجهی بار فنی و مصرف انرژی را در طی مراحل تصفیه شیمیایی بعدی مانند فرآیند اصلاحشده زیمنس کاهش میدهد.
سیلیکون متال در مقابل فروسیلیکون و FesiZr: تفاوت های اصلی چیست؟
مدیران خرید صنعتی اغلب فلز سیلیکون خالص را با آن اشتباه می گیرندفروسیلیس (FeSi)وفروسیلیس زیرکونیوم (FeSiZr)آلیاژها اگرچه هر سه دارای غلظت بالایی از سیلیکون هستند، اما ساختارهای شیمیایی، ماتریسهای هزینه و کاربردهای نهایی{1}} متفاوتی دارند:
- ترکیب شیمیایی و خلوص:فلز سیلیکون یک عنصر تقریباً- خالص (Si بزرگتر یا برابر با 98.5٪) است که در آن آهن یک ناخالصی ناچیز است. فروسیلیس یک آلیاژ آهن-سیلیکون عمدی است (مانند FeSi75، حاوی تقریباً 75٪ سیلیکون و تعادل آن آهن است). فروسیلیکون زیرکونیوم یک فروآلیاژ کامپوزیت تخصصی است که با 2 تا 6 درصد زیرکونیوم (Zr) برای بهینه سازی ساختارهای ریخته گری تعبیه شده است.
- اقتصاد تولید:فلز سیلیکون نیازمند سنگ کوارتز فوق العاده با خلوص بالا و احیاکنندههای کربنی با خاکستر کم-که تحت پروفیلهای حرارتی کورههای قوس الکتریکی شدید{2}}است. به انرژی الکتریکی قابل توجهی نیاز دارد و بالاترین قیمت بازار را دارد. فروسیلیس و FeSiZr از آهن قراضه یا سنگ آهن در رژیم های حرارتی کمتر کوره استفاده می کنند که منجر به کاهش قابل توجه هزینه های تولید و قیمت ارزان تر در بازار می شود.
- عملکرد اولیه:فلز سیلیکون پیش ساز پایه پلی سیلیکون{0}فناوری بالا، پلیمرهای ارگانوسیلیک و ریخته گری تخصصی آلومینیوم است. فروسیلیس در صنعت فولاد فله به عنوان یک اکسیدزدای مقرون به صرفه و افزودنی آلیاژی استفاده می شود. فروسیلیکون زیرکونیوم به عنوان یک تلقیح و گرهساز درجه{4} در ریختهگریهای دقیق آهن خاکستری و انعطافپذیر عمل میکند، توزیع ورقههای گرافیت را تصفیه میکند، عیوب سرمایش را از بین میبرد و چقرمگی مکانیکی را بهبود میبخشد.
راهنمای خرید نهایی برای خرید جهانی فلز سیلیکون
برای ایمن سازی جریان های مواد قابل اعتماد، بهینه سازی هزینه های زنجیره تامین، و ارضای چارچوب های انطباق زیست محیطی در حال تحول، ZhenAn به متخصصان تدارکات جهانی توصیه می کند که استراتژی های منبع یابی صنعتی زیر را اجرا کنند:
- Align Specific Element Trace Tolerances:صرفاً به طبقه بندی های درجه کلان (مثلاً "553") تکیه نکنید. از آنجایی که فرآیندهای پایین دستی می توانند به عناصر کمیاب بسیار حساس باشند، همیشه آستانه های صریح ppm{4}}(قسمت در میلیون) برای عناصر مضر خاصی مانند فسفر (P)، بور (B)، تیتانیوم (Ti) و کربن کل (C) تعیین کنید.
- اجرای بازرسی اجباری قبل از ارسال-(PSI):سطوح فلزی سیلیکونی خام به راحتی می توانند ذرات سرباره را به دام بیندازند یا در طول ذخیره سازی تحت اکسیداسیون سطحی قرار گیرند. همیشه آزمایشگاههای مستقل شخص ثالث (مانند SGS، Eurofins، یا CCIC) را موظف کنید-نمونهگیری تصادفی، تجزیه و تحلیل غربال ذرات مش، بررسی یکپارچگی بستهبندی، و طیفسنجی انتشار نوری کامل (OES) را در بندر بارگیری انجام دهند.
- بررسی ردپای کربن و انطباق با ESG:با مقرراتی مانند مکانیسم تنظیم مرز کربن (CBAM) اتحادیه اروپا که کاملاً فعال است، کالاهای صنعتی{0} با انرژی بالا با بررسی دقیق زیست محیطی مواجه هستند. تأسیسات تولیدی که از زیرساخت های انرژی تجدیدپذیر (مانند نیروگاه های آبی یا آرایه های خورشیدی) برای عملیات کوره استفاده می کنند، اولویت بندی کنید و برای کاهش بدهی های مالیاتی کربن، اطلاعات گواهی شده ISO 14067 محصول کربن ردپای (PCF) را درخواست کنید.
فلز سیلیکون چه نقشی در صنعت انرژی خورشیدی دارد؟
با گسترش تصاعدی بخش انرژی های تجدیدپذیر جهانی،فلز سیلیکون به عنوان ماده اولیه غیر قابل جایگزینی برای صنعت فتوولتائیک خورشیدی (PV) ظهور کرده است.. از سنگهای کوارتز معمولی گرفته تا ماژولهای خورشیدی با راندمان بالا-که الکتریسیته پاک تولید میکنند، فلز سیلیکون فیزیک اصلی این فناوری را تشکیل میدهد. ساختار زنجیره تامین معمولی به شرح زیر جریان دارد:
در سراسر زنجیره ارزش انرژی خورشیدی، فلز سیلیکون زیربنای عملکردهای حیاتی و موقعیت های استراتژیک زیر است:
- ماده پایه مطلق برای-پلی سیلیکون درجه خورشید (SoG-Si):رسانه تولید انرژی آرایههای خورشیدی بر-ویفرهای سیلیکونی کریستالی با خلوص بالا متکی است. برای تولید این مواد، فلز سیلیکون متالورژیکی (معمولاً با درجه-بالا 3303 یا 441) باید به عنوان پیش ماده اولیه شیمیایی تهیه شود.
- پایه برای راندمان تبدیل فوتوالکتریک بالا:راندمان تبدیل انرژی سلول خورشیدی به شدت به کمال کریستالی و خلوص ویفر سیلیکونی تمام شده بستگی دارد. خلوص پایه ورودی فلز سیلیکون اولیه مستقیماً بر نرخ تبدیل شیمیایی و بارهای انرژی پالایش در طول مراحل رسوب فاز بعدی گاز- حاکم است.
- محرک اصلی ساختار هزینه ماژول خورشیدی:به عنوان کالای عمده بالادستی اولیه، نوسانات قیمت فلز سیلیکون خام از طریق شمش های پلی سیلیکون، ویفرها و سلول ها منتشر می شود. قیمت گذاری در بازار آن به طور مستقیم بر هزینه نهایی ساخت در هر وات ($/W) و بازگشت سرمایه کلی (ROI) برای تاسیسات خورشیدی در مقیاس جهانی{1} تأثیر می گذارد.
سوالات متداول مفصل
بینش فنی کلیدی در مورد فلز سیلیکون در فتوولتائیک
Q1: فلز سیلیکون چه نقشی در صنعت انرژی خورشیدی (فتوولتائیک) دارد؟
A1:فلز سیلیکون به عنوان بلوک ساختمانی اساسی و مواد خام بالادستی برای کل زنجیره تامین فتوولتائیک خورشیدی (PV) عمل می کند. نقش اصلی آن تبدیل دی اکسید سیلیکون طبیعی و غیر رسانا به سیلیکون تک عنصری خام- مناسب برای پالایش شیمیایی عمیق است. سلول های سیلیکونی کریستالی تعبیه شده در پنل های خورشیدی تجاری اساساً از این فلز سیلیکون صنعتی فرآوری شده مشتق شده اند. بدون عرضه پایدار و با کیفیت بالا-فلز سیلیکون بالادست، تصفیه پایین دست به پلی سیلیکون فوق- خالص، کشیدن شمش تک کریستالی و ساخت سلول خورشیدی غیرممکن خواهد بود.
Q2: فلز سیلیکون چگونه برای تولید پلی سیلیکون و ویفرهای خورشیدی{1} استفاده می شود؟
A2:تبدیل فلز سیلیکون خام به ویفرهای خورشیدی با کارایی بالا- شامل یک فرآیند بسیار پیچیده متالورژی، شیمیایی و پالایش فیزیکی است. ابتدا، فلز سیلیکون صنعتی به صورت مکانیکی به پودر ریز خرد می شود و به یک راکتور بستر سیال وارد می شود. در اینجا، با گاز هیدروژن کلرید بی آب (HCl) در حضور یک کاتالیزور برای سنتز تری کلروسیلان گازی (SiHCl3 یا TCS) واکنش می دهد. این گاز تری کلروسیلان از طریق ستونهای تقطیر چند مرحلهای تقطیر جزئی دقیقی انجام میدهد تا ناخالصیهای ناچیز را تا سطح ppt (قسمت در تریلیون) جدا کرده و از بین ببرد. سپس گاز تری کلروسیلان فوق{6}تصفیه شده با هیدروژن با خلوص بالا ترکیب میشود و به یک راکتور رسوب بخار شیمیایی بسته (CVD) تزریق میشود، جایی که روی رشتههای سیلیکونی گرم شده در دمای 1100 درجه رسوب میکند. این فرآیند میلههای متراکمی از{10}}پلیسیلیکون درجهی خورشیدی (SoG-Si) را رشد میدهد و به خلوص مواد بین 6N و 9N (99.9999% تا 99.9999999%) دست مییابد. این تکههای پلی سیلیکون با خلوص بالا{17}متعاقباً در بوتههای کوارتز در داخل کوره تک کریستالی Czochralski (CZ) ذوب میشوند تا شمشهای سیلیکونی تک-را بکشند. در نهایت، این شمشها با استفاده از ارههای سیم الماسی پرسرعت{20}}به ویفرهای خورشیدی بسیار نازک-بریده میشوند.
Q3: چرا فلز سیلیکون{1}}با خلوص بالا برای کارایی فتوولتائیک حیاتی است؟
A3:ورودیهای خام{0} با خلوص بالا ضروری هستند زیرا سلولهای خورشیدی از طریق اثر فتوولتائیک، الکتریسیته تولید میکنند، که متکی بر حرکت بدون مانع-جفتهای الکترون القایی- نور در سراسر اتصال ap{3}} است. اگر فلز سیلیکون اولیه حاوی سطوح ناخالصی بالایی باشد که از تصفیه شیمیایی اولیه فرار می کند، آن اتم های آلاینده شبکه کریستالی اتمی ویفر نهایی را مختل می کنند. این عیوب میکروسکوپی "تحریف های شبکه" محلی ایجاد می کنند و مراکز بازترکیب عمیق- را در شکاف باند الکترونیکی مواد تشکیل می دهند. در نتیجه، هنگامی که نور خورشید، الکترون های ظرفیت را به باند رسانایی تحریک می کند، آن حامل های بار به دام می افتند و قبل از خروج به عنوان جریان الکتریکی در این مکان های نقص دوباره ترکیب می شوند. این انرژی نور را به گرمای اتلاف تبدیل می کند و باعث افت شدید بازده کلی تبدیل فوتوالکتریک ماژول خورشیدی می شود.
Q4: چه ناخالصی هایی در فلز سیلیکون بر عملکرد سلول خورشیدی تأثیر می گذارد؟
A4:در میان عناصر کمیاب مختلف موجود در فلز سیلیکون، سه گروه اصلی از ناخالصی ها بیشترین آسیب را به عملکرد سلول های خورشیدی پایین دست وارد می کنند:
1. فلزات واسطه (به عنوان مثال آهن آهن، تیتانیوم تیتانیوم، کروم کروم، وانادیوم V):حتی در غلظتهای ppb (قسمت در میلیارد)، این عناصر حالتهای انرژی عمیق را در شکاف باند سیلیکونی ایجاد میکنند. آنها بهعنوان تلههای الکترونی بسیار کارآمد عمل میکنند و طول عمر حامل اقلیت را به شدت کاهش میدهند و مستقیماً ولتاژ مدار باز و جریان مدار کوتاه- سلول خورشیدی را کاهش میدهند.
2. عناصر گروه III و گروه V (عمدتاً بور B و فسفر P):بور و فسفر بهعنوان مواد ناخالص طبیعی عمل میکنند که هدایت الکتریکی سیلیکون{0}}نوع P یا نوع N- را تعیین میکنند. اگر این عناصر به شدت در مواد خام نوسان داشته باشند، کنترل مقاومت الکتریکی در طول رشد کریستال های تک کریستالی را بسیار دشوار می کند و منجر به رتبه بندی توان نامنظم در سلول های خورشیدی تمام شده می شود.
3. آلاینده های غیر فلزی (کربن C و اکسیژن O):کربن بیش از حد باعث تشکیل کاربید سیلیکون میکروسکوپی (SiC) در طی ریختهگری شمش میشود. این اجزای سخت اغلب باعث شکستن سیم الماسی، ترک خوردگی ویفر، و ترکهای ریز-داخلی در حین برش-سرعت بالا میشوند و نرخ بازده مکانیکی را کاهش میدهند.
Q5: فلز سیلیکون چگونه به ساختار هزینه تولید پنل خورشیدی کمک می کند؟
A5:فلز سیلیکون که در اوج مطلق زنجیره تامین قرار دارد، به عنوان موتور اقتصادی اولیه برای انتقال هزینه پایین دست عمل می کند. در حالی که به شکل فلزی خام خود در صورتحساب مواد (BOM) پنل خورشیدی تمام شده دیده نمی شود، نشان دهنده نسبت مصرف سفت و سخت تقریباً 1.15 تا 1.20 کیلوگرم فلز سیلیکون به ازای هر کیلوگرم پلی سیلیکون تصفیه شده است. در نتیجه، قیمت گذاری بازار آن به طور مستقیم بر هزینه های تولید پلی سیلیکون تأثیر می گذارد. هنگامی که قیمت جهانی فلز سیلیکون افزایش می یابد، هزینه های پلی سیلیکون به سرعت افزایش می یابد و باعث افزایش قیمت ویفرها، سلول ها و ماژول ها می شود. علاوه بر این، خلوص پایه فلز سیلیکون به طور فیزیکی بر هزینههای کلی تولید تأثیر میگذارد. منبع یابی فلز سیلیکون با عیار پایین- و بسیار آلوده، پالایشگاه های پلی سیلیکون را مجبور می کند تا حلقه های بازیافت تقطیر را افزایش داده و چرخه های پردازش شیمیایی را گسترش دهد. این امر به طور قابل توجهی مصرف برق و معرف شیمیایی را افزایش می دهد و هزینه تولید یکپارچه پنل های خورشیدی نهایی را افزایش می دهد.
Q6: تفاوت بین سیلیکون درجه متالورژی-و درجه حرارت خورشیدی- چیست؟
A6:متالورژی-سیلیکون درجه و سیلیکون خورشیدی{1}}به طور قابل توجهی در معیارهای خلوص، ساختارهای فیزیکی، ردپای تولید و قیمت بازار متفاوت است:
1. تقسیم خلوص:سیلیکون متالورژیکی-گرید سیلیکون (MG-Si)، که معمولاً به عنوان فلز سیلیکون استاندارد شناخته میشود، دارای مشخصات خلوصی از 98.5٪ تا 99.7٪ (تقریباً خلوص 2N) است که ناخالصیهای عنصری آن بر حسب درصد یا قسمت در هزار اندازهگیری میشود. خورشیدی-گرید سیلیکون (SoG-Si) حداقل آستانه خلوص 99.9999% تا 99.999999% (خلوص 6N تا 8N+) را می طلبد که حضور کل آلاینده را به شدت به مقیاس ppm یا ppb محدود می کند.
2. ظاهر فیزیکی و ارزش گذاری تجاری:سیلیکون متالورژیکی به صورت-تکه های فلزی خاکستری تیره، ناهموار و شکسته با سطوح قابل مشاهده سرباره و مرزهای کریستالی غیریکنواخت- ظاهر می شود. به عنوان یک کالای عمده با قیمت هر تن متریک (MT) معامله می شود. سیلیکون درجه خورشید{3}}بهعنوان تکههای متراکم آینهای-خیلی درخشان، نقرهای یا مهرههای یکنواخت صاف کاملاً عاری از آلودگیهای سطحی به نظر میرسد و از فناوری برتر{5}}قیمتگذاری سطحی فرمان میدهد.
Q7: فلز سیلیکون چگونه به مواد فتوولتائیک تصفیه می شود؟
A7:پالایش صنعتی-فلز سیلیکون درجه یک به برق-تولید مواد فتوولتائیک در سطح جهانی به هر یک از این مواد شیمیایی وابسته است.فرآیند زیمنس اصلاح شدهیااستاندارد راکتور بستر سیال سیلان (FBR)..
تحت مسیر غالب اصلاحشده زیمنس، فرآیند با واکنش پودر فلز سیلیکون خرد شده با گاز HCl سیال داغ برای تبدیل شیمیایی سیلیکون جامد به تری کلروسیلان مایع (TCS) آغاز میشود. این واسطه شیمیایی از مجموعه ای از ستون های تقطیر کسری عبور می کند که از اختلافات جزئی نقطه جوش برای جداسازی و پاکسازی کلریدهای آهن، آلومینیوم، کلسیم، بور و فسفر استفاده می کنند. سپس گاز تری کلروسیلان فوق{2}تصفیه شده با هیدروژن{3}تبخیر شده با خلوص بالا مخلوط میشود و به راکتورهای رسوبگذاری زنگ{4} مهر و موم شده زیمنس تزریق میشود. در داخل، رشته های سیلیکونی با خلوص بالا-حامل U شکل-به صورت الکتریکی تا 1100 درجه گرم می شوند. همانطور که مخلوط گاز با میله های داغ تماس می گیرد، یک کاهش شیمیایی دقیق رخ می دهد و لایه به لایه اتم های سیلیکون خالص رسوب می کند. طی صدها ساعت، این رشتهها به ساختارهای میلهای سیلیکونی ضخیم{12}خیلی خالص تبدیل میشوند که متعاقباً برداشت میشوند و برای ریختهگری ویفر تککریستالی به تکههای پلیسیلیکونی تمیز تجزیه میشوند.
Q8: چرا تقاضا برای فلز سیلیکون در بازارهای انرژی تجدیدپذیر افزایش می یابد؟
A8:گسترش جهانی تهاجمی ظرفیتهای تولید انرژیهای تجدیدپذیر، کاتالیزور اصلی است که تقاضای فلز سیلیکون را به چرخه رشد ساختاری پایدار هدایت میکند. تولید فتوولتائیک خورشیدی با توجه به اهداف بینالمللی بیطرفی کربن و الزامات اجرای توافقنامه آب و هوای پاریس، به سریعترین-منبع رو به رشد ظرفیت انرژی جدید{2}}در مقیاس مقیاس جهانی در سراسر جهان تبدیل شده است. تاسیسات خورشیدی جهانی سالانه با سرعتی سریع در حال رشد هستند. علاوه بر این، از آنجایی که صنعت خورشیدی کاملاً به سمت معماریهای سلول خورشیدی-N{6} با کارایی بالا (مانند فناوریهای سلول TOPCon، HJT و BC) تغییر میکند، الزامات خلوص برای ویفرهای سیلیکونی زیرین بسیار سختتر شده است. این توسعه مستقیماً تقاضای ثابتی را برای گریدهای فلزی سیلیکونی با کیفیت-با ناخالصی کم (مانند- خلوص 3303 و 2202 بالا) ایجاد میکند. همزمان، تجاری سازی مواد آند کامپوزیت کربن سیلیکونی-در نسل بعدی باتریهای لیتیوم{15}} یونی EV EV به عنوان یک محرک رشد تقاضای ثانویه برای پیش سازهای سیلیکونی فوقالعاده-در حال ظهور است. این گسترش دو بخش{19}}تقاضای بلندمدت برای فلز سیلیکون با عیار بالا را در بازارهای ذخیرهسازی انرژی و انرژیهای تجدیدپذیر جهانی تضمین میکند.
بازدید کنیدhttps://www.metal-alloy.com/برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد محصول اگر مایل به کسب اطلاعات بیشتر در مورد قیمت محصول هستید یا تمایل به خرید دارید، لطفا ایمیل بزنیدmarket@zanewmetal.com. به محض دیدن پیام شما با شما تماس خواهیم گرفت.
گواهینامه های متالورژی و مواد جدید ZhenAn
