Выпрацоўка сонечнай фотаэлектрычнай электраэнергіі стала самай перспектыўнай новай галіной энергетыкі ў свеце. У параўнанні з сонечнымі элементамі з полікрышталічнага крэмнію і аморфнага крэмнію, монакрышталічны крэмній, як матэрыял для фотаэлектрычнай вытворчасці энергіі, мае высокую эфектыўнасць фотаэлектрычнага пераўтварэння і выдатныя камерцыйныя перавагі, і стаў асноўным напрамкам сонечнай фотаэлектрычнай вытворчасці энергіі. Чахральскі (CZ) - адзін з асноўных метадаў атрымання монакрышталічнага крэмнію. У склад монакрышталічнай печы Чохральского ўваходзяць сістэма печы, вакуумная сістэма, газавая сістэма, сістэма цеплавога поля і электрычная сістэма кіравання. Сістэма цеплавога поля з'яўляецца адной з найважнейшых умоў для росту монакрышталічнага крэмнію, і на якасць монакрышталічнага крэмнію непасрэдна ўплывае размеркаванне тэмпературнага градыенту цеплавога поля.
Кампаненты цеплавога поля ў асноўным складаюцца з вугляродных матэрыялаў (графітавых матэрыялаў і кампазітных матэрыялаў з вугляроду/вугляроду), якія падзяляюцца на апорныя часткі, функцыянальныя часткі, награвальныя элементы, ахоўныя часткі, цеплаізаляцыйныя матэрыялы і г.д., у адпаведнасці з іх функцыямі, як паказана на малюнку 1. Паколькі памер монакрышталічнага крэмнію працягвае павялічвацца, патрабаванні да памеру кампанентаў цеплавога поля таксама растуць. Кампазітныя матэрыялы з вугляроду і вугляроду становяцца першым выбарам для матэрыялаў цеплавога поля для монакрышталічнага крэмнію дзякуючы яго стабільнасці памераў і выдатным механічным уласцівасцям.
У працэсе апрацоўкі монакрышталічнага крэмнію чахральца плаўленне крамянёвага матэрыялу прывядзе да пароў крэмнію і пырскаў расплаўленага крэмнію, што прывядзе да акрэмнення матэрыялаў з цеплавога поля вугляроду/вугляроду, а механічныя ўласцівасці і тэрмін службы матэрыялаў цеплавога поля вугляроду/вугляроду з'яўляюцца сур'ёзна пацярпеў. Такім чынам, як паменшыць эрозію ў выніку афарбоўвання вугляроду і вугляроду ў цеплавым полі і павялічыць тэрмін іх службы, стала адной з агульных праблем вытворцаў монакрышталічнага крэмнію і вугляроду/вугляроду ў цеплавым полі.Пакрыццё з карбіду крэмніястала першым выбарам для абароны павярхоўнага пакрыцця вугляродных/вугляродных матэрыялаў з цеплавым полем дзякуючы сваёй выдатнай устойлівасці да тэрмічнага ўдару і зносаўстойлівасці.
У гэтым артыкуле, пачынаючы з вугляродных/вугляродных матэрыялаў з цеплавым полем, якія выкарыстоўваюцца ў вытворчасці монакрышталічнага крэмнію, прадстаўлены асноўныя метады падрыхтоўкі, перавагі і недахопы пакрыцця з карбіду крэмнію. На гэтай аснове разглядаюцца прымяненне і прагрэс даследаванняў пакрыцця з карбіду крэмнію ў матэрыялах з цеплавым полем вуглярод/вуглярод у адпаведнасці з характарыстыкамі матэрыялаў з цеплавым полем з вугляроду/вугляроду, а таксама прапановы і напрамкі развіцця для абароны павярхоўнага пакрыцця матэрыялаў з цеплавым полем з вугляроду/вугляроду. вылучаюцца.
1 Тэхналогія падрыхтоўкіпакрыццё з карбіду крэмнія
1.1 Спосаб убудавання
Метад убудавання часта выкарыстоўваецца для падрыхтоўкі ўнутранага пакрыцця з карбіду крэмнію ў сістэме кампазітных матэрыялаў C/C-sic. У гэтым метадзе спачатку выкарыстоўваецца змешаны парашок для абкручвання кампазітнага матэрыялу вуглярод/вуглярод, а затым праводзіцца тэрмічная апрацоўка пры пэўнай тэмпературы. Серыя складаных фізіка-хімічных рэакцый адбываецца паміж змешаным парашком і паверхняй узору з адукацыяй пакрыцця. Яго перавага ў тым, што працэс просты, толькі адзін працэс можа падрыхтаваць шчыльныя матрычныя кампазітныя матэрыялы без расколін; Невялікае змяненне памеру ад нарыхтоўкі да канчатковага прадукту; Падыходзіць для любой структуры, армаванай валакном; Паміж пакрыццём і падкладкай можа ўтварыцца пэўны градыент складу, які добра спалучаецца з падкладкай. Аднак ёсць і недахопы, такія як хімічная рэакцыя пры высокай тэмпературы, якая можа пашкодзіць валакно, і механічныя ўласцівасці вугляроду/вугляроднай матрыцы пагаршаюцца. Аднастайнасць пакрыцця цяжка кантраляваць з-за такіх фактараў, як сіла цяжару, якая робіць пакрыццё няроўным.
1.2 Метад нанясення шлама
Метад нанясення шламавага пакрыцця заключаецца ў змешванні матэрыялу пакрыцця і злучнага ў сумесь, раўнамерным нанясенні шчоткай на паверхню матрыцы, пасля высыхання ў інэртнай атмасферы ўзор з пакрыццём спякаецца пры высокай тэмпературы, і можна атрымаць неабходнае пакрыццё. Перавагі ў тым, што працэс просты і лёгкі ў эксплуатацыі, а таўшчыню пакрыцця лёгка кантраляваць; Недахопам з'яўляецца нізкая трываласць счаплення паміж пакрыццём і падкладкай, нізкая ўстойлівасць пакрыцця да тэрмічнага ўдару і нізкая аднастайнасць пакрыцця.
1.3 Метад хімічнай паравой рэакцыі
Метад хімічнай паравой рэакцыі (CVR) - гэта метад працэсу, які выпарае цвёрды крэмніевы матэрыял у пары крэмнію пры пэўнай тэмпературы, а затым пары крэмнію дыфузіююць ва ўнутраную частку і паверхню матрыцы і ўступаюць у рэакцыю на месцы з вугляродам у матрыцы для атрымання карбід крэмнію. Яго перавагі ўключаюць аднастайную атмасферу ў печы, паслядоўную хуткасць рэакцыі і таўшчыню нанясення пакрытага матэрыялу ўсюды; Працэс просты і лёгкі ў эксплуатацыі, а таўшчыню пакрыцця можна кантраляваць, змяняючы ціск пароў крэмнію, час нанясення і іншыя параметры. Недахопам з'яўляецца тое, што на ўзор моцна ўплывае становішча ў печы, і ціск пароў крэмнію ў печы не можа дасягнуць тэарэтычнай аднастайнасці, што прыводзіць да нераўнамернай таўшчыні пакрыцця.
1.4 Метад хімічнага нанясення з парнай фазы
Хімічнае асаджэнне з пара (CVD) - гэта працэс, у якім вуглевадароды выкарыстоўваюцца ў якасці крыніцы газу і высокай чысціні N2/Ar у якасці газу-носьбіта для ўвядзення змешаных газаў у рэактар з хімічнай парай, і вуглевадароды раскладаюцца, сінтэзуюцца, дыфузіююць, адсарбуюцца і раствараюцца ў пэўная тэмпература і ціск для фарміравання цвёрдых плёнак на паверхні вугляродных/вугляродных кампазітных матэрыялаў. Яго перавага ў тым, што можна кантраляваць шчыльнасць і чысціню пакрыцця; Ён таксама падыходзіць для вырабаў больш складанай формы; Крышталічную структуру і марфалогію паверхні прадукту можна кантраляваць шляхам рэгулявання параметраў нанясення. Недахопы заключаюцца ў тым, што хуткасць нанясення занадта нізкая, працэс складаны, кошт вытворчасці высокі, і могуць быць дэфекты пакрыцця, такія як расколіны, дэфекты сеткі і дэфекты паверхні.
Падводзячы вынік, метад убудавання абмяжоўваецца яго тэхналагічнымі характарыстыкамі, якія падыходзяць для распрацоўкі і вытворчасці лабараторных і малагабарытных матэрыялаў; Спосаб нанясення пакрыцця не падыходзіць для масавай вытворчасці з-за яго дрэннай кансістэнцыі. Метад CVR можа задаволіць масавае вытворчасць буйнагабарытных вырабаў, але ён прад'яўляе больш высокія патрабаванні да абсталявання і тэхналогіі. CVD метад - ідэальны спосаб для падрыхтоўкіSIC пакрыццё, але яго кошт вышэй, чым метад CVR з-за цяжкасці ў кіраванні працэсам.
Час публікацыі: 22 лютага 2024 г