Proizvodnja solarne fotonaponske energije postala je najperspektivnija nova energetska industrija na svijetu. U poređenju sa solarnim ćelijama od polisilicijuma i amorfnog silicijuma, monokristalni silicijum, kao fotonaponski materijal za proizvodnju energije, ima visoku fotoelektričnu konverziju i izvanredne komercijalne prednosti, te je postao glavna struja solarne fotonaponske proizvodnje energije. Czochralski (CZ) je jedna od glavnih metoda za pripremu monokristalnog silicijuma. Sastav monokristalne peći Czochralski uključuje sistem peći, vakuumski sistem, gasni sistem, sistem termičkog polja i električni sistem upravljanja. Sistem termičkog polja je jedan od najvažnijih uslova za rast monokristalnog silicijuma, a na kvalitet monokristalnog silicijuma direktno utiče distribucija temperaturnog gradijenta toplotnog polja.
Komponente termičkog polja uglavnom se sastoje od ugljičnih materijala (grafitnih materijala i ugljik/ugljičnih kompozitnih materijala), koji se prema svojim funkcijama dijele na potporne dijelove, funkcionalne dijelove, grijaće elemente, zaštitne dijelove, materijale za toplinsku izolaciju, itd. prikazano na slici 1. Kako veličina monokristalnog silicijuma nastavlja da raste, tako se povećavaju i zahtjevi za veličinom za komponente termičkog polja. Ugljik/ugljik kompozitni materijali postaju prvi izbor za termičke materijale za monokristalni silicijum zbog njegove dimenzijske stabilnosti i odličnih mehaničkih svojstava.
U procesu czochralcian monokristalnog silicijuma, taljenje silicijumskog materijala će proizvesti silicijumsku paru i rastopljeni silicijum, što će rezultirati erozijom ugljika/ugljika toplotnog polja ugljika/ugljika, a mehanička svojstva i vijek trajanja materijala ugljik/ugljik termičkih polja su ozbiljno pogođeni. Stoga, kako smanjiti eroziju silicifikacije ugljičnih/ugljičnih materijala za termička polja i poboljšati njihov vijek trajanja, postalo je jedna od uobičajenih briga proizvođača monokristalnog silicija i proizvođača materijala ugljik/ugljik.Prevlaka od silicijum karbidaje postao prvi izbor za zaštitu površinskih premaza ugljičnih/ugljičnih materijala za termičko polje zbog svoje odlične otpornosti na termički udar i otpornosti na habanje.
U ovom radu, polazeći od ugljičnih/ugljičnih termičkih materijala koji se koriste u proizvodnji monokristalnog silicijuma, predstavljeni su glavni načini pripreme, prednosti i nedostaci prevlake od silicijum karbida. Na osnovu toga, razmatra se primjena i napredak istraživanja silicij karbidnih prevlaka u materijalima ugljik/ugljik termičkih polja prema karakteristikama ugljičnih/ugljičnih materijala termičkog polja, te prijedlozi i pravci razvoja zaštite površinskih premaza ugljičnih/ugljičnih materijala termičkog polja. su izneseni.
1 Tehnologija pripreme odpremaz od silicijum karbida
1.1 Metoda ugradnje
Metoda ugradnje se često koristi za pripremu unutrašnjeg premaza od silicijum karbida u sistemu kompozitnih materijala C/C-sic. Ova metoda prvo koristi miješani prah za omotavanje kompozitnog materijala ugljik/ugljik, a zatim se provodi toplinska obrada na određenoj temperaturi. Između pomiješanog praha i površine uzorka dolazi do niza složenih fizičko-hemijskih reakcija kako bi se formirao premaz. Njegova prednost je u tome što je proces jednostavan, samo jedan proces može pripremiti guste matrične kompozitne materijale bez pukotina; Mala promjena veličine od predforme do konačnog proizvoda; Pogodno za bilo koju strukturu ojačanu vlaknima; Između premaza i podloge može se formirati određeni gradijent sastava koji se dobro kombinuje sa podlogom. Međutim, postoje i nedostaci, kao što su hemijska reakcija na visokoj temperaturi, koja može oštetiti vlakno, i mehanička svojstva karbonske/ugljične matrice opadaju. Ujednačenost premaza je teško kontrolisati, zbog faktora kao što je gravitacija, koja čini premaz neravnim.
1.2 Metoda nanošenja suspenzije
Metoda nanošenja suspenzije je da se materijal za oblaganje i vezivo pomiješa u smjesu, ravnomjerno nanese četkom po površini matrice, nakon sušenja u inertnoj atmosferi, obloženi uzorak se sinterira na visokoj temperaturi i može se dobiti potreban premaz. Prednosti su u tome što je proces jednostavan i lak za rukovanje, a debljina premaza se lako kontrolira; Nedostatak je što postoji slaba čvrstoća vezivanja između premaza i podloge, a otpornost premaza na termički udar je slaba, a ujednačenost premaza je niska.
1.3 Metoda kemijske reakcije s parom
Metoda kemijske reakcije pare (CVR) je procesna metoda koja isparava čvrsti silicijumski materijal u silicijumsku paru na određenoj temperaturi, a zatim silicijumska para difundira u unutrašnjost i površinu matrice, te reagira in situ s ugljikom u matrici kako bi nastao silicijum karbida. Njegove prednosti uključuju ujednačenu atmosferu u peći, dosljednu brzinu reakcije i debljinu obloženog materijala posvuda; Proces je jednostavan i lak za rukovanje, a debljina premaza se može kontrolisati promjenom tlaka pare silicijuma, vremena taloženja i drugih parametara. Nedostatak je što na uzorak u velikoj mjeri utiče položaj u peći, a pritisak pare silicijuma u peći ne može dostići teorijsku uniformnost, što rezultira neujednačenom debljinom premaza.
1.4 Metoda hemijskog taloženja parom
Hemijsko taloženje pare (CVD) je proces u kojem se ugljovodonici koriste kao izvor plina, a N2/Ar visoke čistoće kao plin nosač za uvođenje miješanih plinova u reaktor hemijske pare, a ugljovodonici se razlažu, sintetiziraju, difundiraju, adsorbiraju i razlažu pod određene temperature i tlaka za stvaranje čvrstih filmova na površini ugljik/ugljik kompozitnih materijala. Njegova prednost je što se gustoća i čistoća premaza mogu kontrolirati; Pogodan je i za radni komad složenijeg oblika; Kristalna struktura i morfologija površine proizvoda mogu se kontrolisati podešavanjem parametara taloženja. Nedostaci su u tome što je stopa taloženja preniska, proces je složen, troškovi proizvodnje su visoki, a mogu postojati i defekti premaza, kao što su pukotine, defekti mreže i površinski nedostaci.
Ukratko, metoda ugradnje je ograničena na svoje tehnološke karakteristike, što je pogodno za razvoj i proizvodnju laboratorijskih i malih materijala; Način premazivanja nije pogodan za masovnu proizvodnju zbog svoje loše konzistencije. CVR metoda može zadovoljiti masovnu proizvodnju proizvoda velikih dimenzija, ali ima veće zahtjeve za opremom i tehnologijom. CVD metoda je idealna metoda za pripremuSIC premaz, ali je njegova cijena veća od CVR metode zbog poteškoća u kontroli procesa.
Vrijeme objave: Feb-22-2024