最近,SNEC光伏展在上海举行。

在光伏展上,有很多碳纤维元素出现,说明碳纤维作为一种高端的基础材料,在众多领域有突出的应用。

碳纤维及复合材料在光伏领域的应用-复合材料网
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上图所展示的材料是碳-碳复合材料,它是碳纤维及其织物增强的碳基体复合材料。具有低密度(<2.0g/cm3)、高强度、高比模量、高导热性、低膨胀系数、摩擦性能好,以及抗热冲击性能好、尺寸稳定性高等优点,是如今在1650℃以上应用的少数备选材料,最高理论温度更高达2600℃,因此被认为是最有发展前途的高温材料之一。光伏产业中所使用的碳碳复合材料主要是用于制造坩埚,作为熔炼多晶硅或单晶硅的器皿,在氢化炉热场、直拉单晶热场、多晶铸锭炉热场、太阳能电池镀膜等工艺作为关键设备。

以往此类坩埚主要利用高纯石墨制造,但高纯石墨为国外控制,而且随着拉硅单晶炉和多晶铸锭炉生产设备的大型化,石墨材料难以满足。碳碳复合材料具有可设计性和良好的热物理性能,和石墨热场材料相比,具有非常大的优势。

碳碳复合材料坩埚具有较高的技术含量和难度,目前国内已经有多家企业突破了技术难关,具备了生产能力。

碳纤维复合材料的高强高模、低密度,在轻量化方面作用明显,光伏行业也不例外,如作为硅片支架等。

其他方面,碳纤维在光伏行业也作为明显。

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上图是光伏用的碳纤维刮胶片。

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光伏电池生产过程中,丝网印刷的效果将直接影响电池的转换效率,印刷核心是印刷后银浆的纵横比。因此对屏幕,银浆和刮刀的要求越来越高。目前,闸线的要求越来越精细,从最初的60um进入目前的30um,甚至更细;而碳纤维刮刀的轻量化作用,可以做到更精细。

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上图是碳纤维辊,可以用于光伏膜的生产、分切中。传统的金属辊筒,自身重量大,机器启动速度慢,惯性大,不仅耗能多、原料损耗大,对生产效率也产生一定的影响。而碳纤维辊具备轻量化、不易磨损、压力均匀、易调节、高精度等优点。

随着碳纤维及复合材料技术的成熟,已经人们研究的深入,碳纤维及复合材料在光伏行业的应用将会越来越多!

作者简介:

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严兵,江苏澳盛复合材料科技有限公司技术总监,教育部工程教育认证专家,中国塑料加工工业协会专家组成员,中国复合材料学会会员,江苏复合材料学会常务理事,苏州大学产业导师。多年从事纤维、粉体增强的高分子基复合材料的研发、生产的技术工作,开发了多项产品投入市场,创造良好的经济效益,在科学期刊发表论文20多篇,申请专利多项,其中20多项已经授权。