Quali sono le applicazioni delle ceramiche al nitruro di alluminio e al carburo di silicio nel solare fotovoltaico?

Con l'accelerazione della transizione energetica globale, l'industria del solare fotovoltaico, in quanto componente importante dell'energia pulita, si sta sviluppando rapidamente. In questo processo, l'applicazione di materiali ad alte prestazioni è fondamentale per migliorare l'efficienza e l'affidabilità dei sistemi fotovoltaici. Le ceramiche al nitruro di alluminio (AlN) e al carburo di silicio (SiC), due materiali ad alte prestazioni, hanno mostrato ampie prospettive di applicazione nel campo del solare fotovoltaico grazie alle loro proprietà fisiche e chimiche uniche.

Applicazione della ceramica al nitruro di alluminio nel solare fotovoltaico
（1） Gestione termica
Ceramica al nitruro di alluminio sono diventati un materiale ideale per la gestione della dissipazione del calore dei moduli fotovoltaici grazie alla loro elevata conducibilità termica (conducibilità termica teorica fino a 320 W/(m - K), che può raggiungere oltre 150 W/(m - K) nelle applicazioni pratiche) e alle eccellenti proprietà di isolamento elettrico. Nei moduli fotovoltaici, i dissipatori di calore in ceramica di nitruro di alluminio possono ridurre efficacemente la temperatura di esercizio del modulo, migliorando così l'efficienza di conversione fotoelettrica. Ad esempio, nei sistemi fotovoltaici ad alta densità di potenza, i dissipatori di calore in ceramica di nitruro di alluminio possono condurre e dissipare rapidamente il calore, riducendo il degrado dell'efficienza causato dalle alte temperature.
（2） Materiale di imballaggio
La ceramica al nitruro di alluminio può essere utilizzata anche per l'imballaggio dei moduli fotovoltaici. L'elevata durezza, la resistenza all'usura e la buona stabilità chimica consentono di proteggere efficacemente i moduli fotovoltaici dall'erosione ambientale esterna e di prolungarne la vita utile. Inoltre, l'elevata conducibilità termica della ceramica di nitruro di alluminio aiuta a dissipare rapidamente il calore all'interno dello strato di incapsulamento, migliorando ulteriormente le prestazioni dei moduli fotovoltaici.
（3） Produzione di batterie
Le ceramiche al nitruro di alluminio possono essere utilizzate come materiali elettrodici e strati di passivazione nel processo di produzione delle celle solari. Come materiale elettrodico, l'elevata conduttività e stabilità della ceramica al nitruro di alluminio può migliorare l'efficienza di conversione fotoelettrica delle batterie. Come strato di passivazione, la ceramica al nitruro di alluminio può ridurre efficacemente la perdita composita sulla superficie delle celle solari, migliorando la tensione a circuito aperto e la corrente di cortocircuito delle celle.

Applicazione delle ceramiche di carburo di silicio nel solare fotovoltaico
（1） Veicolo per la produzione di celle a batteria
Le ceramiche al carburo di silicio svolgono un ruolo cruciale nel processo di produzione delle celle fotovoltaiche. Rispetto ai tradizionali materiali in quarzo, le ceramiche in carburo di silicio hanno una migliore stabilità termica, una maggiore resistenza e una maggiore durata. Veicoli come supporti per imbarcazioni, casse per imbarcazioni e raccordi per tubi realizzati in ceramica di carburo di silicio possono mantenere la stabilità in ambienti ad alta temperatura, senza rilasciare sostanze nocive, e hanno una durata di vita superiore a 1 anno, riducendo significativamente i costi di produzione.
（2） Sistema di generazione di energia solare termica
Le ceramiche al carburo di silicio sono materiali ideali per assorbire il calore nei sistemi di generazione di energia solare termica a torre. Questo sistema è molto apprezzato per l'elevato rapporto di concentrazione, l'alta temperatura del ciclo termico e la bassa perdita termica. L'assorbitore di calore in ceramica di carburo di silicio può lavorare a temperature elevate, superiori a 1000 ℃, e sopportare un'intensità di radiazioni pari a 200-300 volte l'intensità della luce naturale. L'elevata resistenza, l'ampia superficie specifica, la resistenza alla corrosione, all'ossidazione e il buon isolamento termico ne fanno la scelta ideale per i sistemi di generazione di energia solare termica.
（3） Inverter fotovoltaico
Le ceramiche in carburo di silicio possono essere utilizzate anche come materiali per la dissipazione del calore e l'alloggiamento degli inverter fotovoltaici. La sua eccellente resistenza alle alte temperature, all'umidità e alla corrosione gli consente di mantenere un funzionamento stabile in ambienti difficili. I radiatori in ceramica di carburo di silicio possono ridurre efficacemente la temperatura di esercizio degli inverter, migliorando l'affidabilità e la durata del sistema.

Le ceramiche al nitruro di alluminio e le ceramiche al carburo di silicio presentano vantaggi unici nel campo del fotovoltaico solare. Le ceramiche al nitruro di alluminio sono diventate un materiale ideale per la dissipazione del calore e l'imballaggio dei moduli fotovoltaici, grazie alla loro elevata conducibilità termica e alle eccellenti proprietà di isolamento elettrico; le ceramiche al carburo di silicio hanno mostrato ampie prospettive di applicazione nei componenti ad alta temperatura e nei sistemi di generazione di energia termica, grazie alle loro caratteristiche di resistenza alle alte temperature, alla corrosione e all'elevata resistenza.