Výroba solární fotovoltaické energie se stala světově nejslibnějším novým energetickým průmyslem. Ve srovnání se solárními články z polysilikonu a amorfního křemíku má monokrystalický křemík jako materiál pro výrobu fotovoltaické energie vysokou účinnost fotoelektrické konverze a vynikající komerční výhody a stal se hlavním proudem výroby solární fotovoltaické energie. Czochralski (CZ) je jednou z hlavních metod přípravy monokrystalického křemíku. Složení Czochralského monokrystalické pece zahrnuje pecní systém, vakuový systém, plynový systém, systém tepelného pole a elektrický řídicí systém. Systém tepelného pole je jednou z nejdůležitějších podmínek pro růst monokrystalického křemíku a kvalita monokrystalického křemíku je přímo ovlivněna rozložením teplotního gradientu tepelného pole.
Komponenty tepelného pole jsou složeny převážně z uhlíkových materiálů (grafitové materiály a uhlíkové/uhlíkové kompozitní materiály), které se podle funkcí dělí na nosné části, funkční části, topná tělesa, ochranné části, tepelně izolační materiály atd. jak je znázorněno na obrázku 1. Jak se velikost monokrystalického křemíku stále zvětšuje, zvyšují se také požadavky na velikost složek tepelného pole. Kompozitní materiály uhlík/uhlík se staly první volbou pro materiály tepelného pole pro monokrystalický křemík díky své rozměrové stabilitě a vynikajícím mechanickým vlastnostem.
V procesu czochralcianského monokrystalického křemíku bude tavení křemíkového materiálu produkovat křemíkové páry a rozstřikování roztaveného křemíku, což má za následek erozi křemíku uhlík/uhlík materiálů tepelného pole a mechanické vlastnosti a životnost materiálů tepelného pole uhlík/uhlík jsou vážně postižena. Proto, jak snížit erozi křemíku uhlíkových/uhlíkových materiálů tepelného pole a zlepšit jejich životnost, se stalo jedním ze společných zájmů výrobců monokrystalického křemíku a výrobců materiálů pro tepelné pole uhlík/uhlík.Povlak z karbidu křemíkuse stala první volbou pro ochranu povrchových povlaků uhlíkových/uhlíkových materiálů tepelného pole díky své vynikající odolnosti proti tepelným šokům a odolnosti proti opotřebení.
V tomto článku jsou představeny hlavní způsoby přípravy, výhody a nevýhody povlaků z karbidu křemíku, počínaje materiály tepelného pole uhlík/uhlík používanými při výrobě monokrystalického křemíku. Na tomto základě je posouzena aplikace a pokrok ve výzkumu povlakování karbidu křemíku v materiálech s tepelným polem uhlík/uhlík podle charakteristik materiálů s tepelným polem uhlík/uhlík a návrhy a směry vývoje pro ochranu povrchových povlaků materiálů s tepelným polem uhlík/uhlík. jsou předloženy.
1 Technologie přípravypovlak z karbidu křemíku
1.1 Způsob vkládání
Metoda zalévání se často používá k přípravě vnitřního povlaku z karbidu křemíku v systému kompozitních materiálů C/C-sic. Tato metoda nejprve používá směsný prášek k obalení uhlíkového/uhlíkového kompozitního materiálu a poté provádí tepelné zpracování při určité teplotě. Mezi smíšeným práškem a povrchem vzorku dochází k řadě složitých fyzikálně-chemických reakcí za vzniku povlaku. Jeho výhodou je, že proces je jednoduchý, pouze jediným procesem lze připravit husté matricové kompozitní materiály bez trhlin; Malá změna velikosti od předlisku po konečný produkt; Vhodné pro jakoukoli strukturu vyztuženou vlákny; Mezi povlakem a substrátem se může vytvořit určitý gradient složení, který se dobře kombinuje se substrátem. Existují však i nevýhody, jako je chemická reakce při vysoké teplotě, která může poškodit vlákno, a mechanické vlastnosti matrice uhlík/uhlík klesají. Rovnoměrnost povlaku se obtížně kontroluje kvůli faktorům, jako je gravitace, která způsobuje nerovnoměrnost povlaku.
1.2 Metoda nanášení kaše
Metodou nanášení kaše je smíchání nátěrového materiálu a pojiva do směsi, rovnoměrné nanesení kartáče na povrch matrice, po vysušení v inertní atmosféře se potažený vzorek slinuje při vysoké teplotě a lze získat požadovaný nátěr. Výhodou je, že proces je jednoduchý a snadno ovladatelný a tloušťka povlaku se snadno ovládá; Nevýhodou je špatná pevnost spojení mezi povlakem a substrátem a nízká odolnost povlaku proti tepelnému šoku a nízká stejnoměrnost povlaku.
1.3 Metoda chemické reakce par
Metoda chemické reakce v parách (CVR) je procesní metoda, která při určité teplotě odpařuje pevný křemíkový materiál na křemíkové páry a poté křemíkové páry difundují do vnitřku a povrchu matrice a in situ reaguje s uhlíkem v matrici za vzniku karbid křemíku. Mezi jeho výhody patří stejnoměrná atmosféra v peci, stálá reakční rychlost a tloušťka nanášení potaženého materiálu všude; Proces je jednoduchý a snadno ovladatelný a tloušťku povlaku lze řídit změnou tlaku par křemíku, doby depozice a dalších parametrů. Nevýhodou je, že vzorek je značně ovlivněn polohou v peci a tlak křemíkových par v peci nemůže dosáhnout teoretické rovnoměrnosti, což má za následek nerovnoměrnou tloušťku povlaku.
1.4 Metoda chemické depozice par
Chemická depozice z plynné fáze (CVD) je proces, ve kterém se uhlovodíky používají jako zdroj plynu a vysoce čistý N2/Ar jako nosný plyn pro zavádění směsných plynů do chemického parního reaktoru a uhlovodíky se rozkládají, syntetizují, difundují, adsorbují a štěpí za určitá teplota a tlak k vytvoření pevných filmů na povrchu uhlíkových/uhlíkových kompozitních materiálů. Jeho výhodou je, že lze řídit hustotu a čistotu povlaku; Je vhodný i pro tvarově složitější obrobky; Krystalovou strukturu a povrchovou morfologii produktu lze řídit úpravou parametrů depozice. Nevýhody jsou, že rychlost nanášení je příliš nízká, proces je složitý, výrobní náklady jsou vysoké a mohou se vyskytnout defekty povlaku, jako jsou praskliny, defekty sítě a defekty povrchu.
Stručně řečeno, způsob zalévání je omezen na své technologické vlastnosti, které jsou vhodné pro vývoj a výrobu laboratorních a malorozměrových materiálů; Metoda nanášení není vhodná pro hromadnou výrobu pro svou špatnou konzistenci. Metoda CVR může splnit hromadnou výrobu produktů velkých rozměrů, ale má vyšší požadavky na vybavení a technologii. Metoda CVD je ideální metodou pro přípravuSIC povlak, ale její cena je vyšší než u metody CVR kvůli její obtížnosti při řízení procesu.
Čas odeslání: 22. února 2024