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石墨材料在光伏行业中的应用

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石墨材料在光伏行业中的应用


  • 石墨材料在光伏行业中的应用

     石墨材料在光伏行业中的应用 

  石墨是碳质元素结晶矿物,它的结晶格架为六边形层状结构,石墨质软,黑灰色,有油腻感,具有耐高温、导电、导热等优良性能,因此有着良好的应用前景,尤其是近年来光伏行业的快速发展,促使石墨材料的应用更加广泛。本文主要针对高纯石墨的生产方法及在光伏行业生产中的实际应用进行分析,并结合光伏行业生产特点,对高纯石墨材料未来的发展进行讨论。

  石墨材料可以分为天然石墨和人造石墨,而天然石墨因为粉体形态较多使其应用受到限制,因此发展高纯石墨变得越来越重要;高纯石墨在光伏生产中的应用随着近年来光伏行业的快速发展而得到急速升温。光伏行业从基础原料硅矿到最终光伏系统应用的流程如图1所示。

石墨加工


随着太阳能光伏产业的快速发展,对其进出原料单晶硅电池和多晶硅电池需求日益增多,近年来呈规模化生产的单晶硅加工工厂及多晶硅加工工厂如雨后春笋般建成;因此生产单晶硅和多晶硅所需要的原辅材料也日益剧增,而高纯石墨就是这些原辅材料中重要的一种,高纯石墨的发展同样也促进了高品质单晶硅和多晶硅的生产,因此高纯石墨在光伏行业有着举足轻重的作用。


石墨的特性 

石墨因为其特殊的结构,具有如下特殊的性质:

①耐高温性,石墨的熔点为3850+-50℃,沸点为4250℃,即使经超高温电弧灼烧,重量的损失也很小,热膨胀系数也很小;石墨强度随温度提高而加强,在200℃时,石墨强度提高一倍;

②优良的导电、导热性,石墨的导电性比一般的非金属高一百倍,导热性超过钢、铁、铅等金属材料,其导热系数随温度升高而降低,甚至在较高的温度下,成绝缘体,系数越小;

③润滑性,石墨的润滑性能取决于石墨鳞片的大小,鳞片越大,石墨摩擦润滑性能越好;

④化学稳定性,石墨在常温下有良好的化学稳定性,能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀;

⑤可塑性,石墨的韧性好,可碾成很薄的薄片;

⑥抗热震性,石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏,温度突变时,石墨的体积变化不大,不会产生裂变。

从以上石墨的居多优良特性中可以看出,石墨作为一种工业生产原料,有着很多独特的优点,因此石墨材料在工业生产中有着广泛的应用,尤其是在光伏行业快速发展的今天,石墨材料得到了更加普遍的应用。


光伏行业石墨材料的发展建议

随着太阳能光伏行业的不断发展,太阳能光伏材料生产过程中的原辅材料需要也在日益剧增,因此针对光伏行业石墨材料的发展方向应该根据光伏行业特有的特点进行研究,其未来发展方向应该从以下几个方面进行:

(l)太阳能光伏行业所需要的石墨材料是超细、高纯等特征,因此可以将超细、高纯作为石墨深加工的两个核心问题来研究,不同的粉碎途径对石墨的提纯工艺有一定影响,剥片提纯有利于保护石墨的大鳞片,但耐腐蚀的磨矿介质损耗直接影响酸法提纯的效果。应将粉碎、提纯工艺作为整个流程设计,避免人为因素干扰,生产高纯超细石墨粉。

(2)目前光伏行业生产中石墨材料能够耐高温,但是使用寿命不够长,使得生产中耗材较多;因此需要进一步开发新型石墨材料,使其能够在保持现有高纯石墨的耐高温、抗氧化等特点,还能够增强机械强度,延长使用寿命。这样可以减少太阳能光伏生产中石墨耗材量,大大降低太阳能够光伏生产成本。

(3)开展高纯石墨复合材料的应用研究,碳碳材料、高纯石墨及等静压石墨等材料越来越多的被进行研究,对一些性能的改善可以更好将高纯石墨材料应用于光伏行业生产中,这些以高纯石墨材料为基础的改进材料是未来的发展的主流方向。

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