Mae'r broses dwf o silicon monocrystalline yn cael ei wneud yn gyfan gwbl yn y maes thermol. Mae maes thermol da yn ffafriol i wella ansawdd y crisialau ac mae ganddo effeithlonrwydd crisialu uwch. Mae dyluniad y maes thermol i raddau helaeth yn pennu'r newidiadau mewn graddiannau tymheredd yn y maes thermol deinamig a llif y nwy yn y siambr ffwrnais. Mae'r gwahaniaeth yn y deunyddiau a ddefnyddir yn y maes thermol yn pennu bywyd gwasanaeth y maes thermol yn uniongyrchol. Mae maes thermol afresymol nid yn unig yn anodd tyfu crisialau sy'n bodloni gofynion ansawdd, ond hefyd ni allant dyfu monocrystalline cyflawn o dan ofynion proses penodol. Dyna pam mae'r diwydiant silicon monocrystalline tynnu'n uniongyrchol yn ystyried dylunio maes thermol fel y dechnoleg fwyaf craidd ac yn buddsoddi gweithlu ac adnoddau materol enfawr mewn ymchwil a datblygu maes thermol.
Mae'r system thermol yn cynnwys amrywiol ddeunyddiau maes thermol. Dim ond yn fyr y byddwn yn cyflwyno'r deunyddiau a ddefnyddir yn y maes thermol. O ran y dosbarthiad tymheredd yn y maes thermol a'i effaith ar dynnu grisial, ni fyddwn yn ei ddadansoddi yma. Mae'r deunydd maes thermol yn cyfeirio at y strwythur a'r rhan inswleiddio thermol yn y siambr ffwrnais gwactod o dwf grisial, sy'n hanfodol ar gyfer creu dosbarthiad tymheredd priodol o amgylch y toddi lled-ddargludyddion a'r grisial.
1. deunydd strwythur cae thermol
Y deunydd ategol sylfaenol ar gyfer y dull tynnu uniongyrchol i dyfu silicon monocrystalline yw graffit purdeb uchel. Mae deunyddiau graffit yn chwarae rhan bwysig iawn mewn diwydiant modern. Gellir eu defnyddio fel cydrannau strwythurol maes gwres megisgwresogyddion, tiwbiau tywys, crucibles, tiwbiau inswleiddio, hambyrddau crucible, ac ati wrth baratoi silicon monocrystalline gan y dull Czochralski.
Deunyddiau graffityn cael eu dewis oherwydd eu bod yn hawdd eu paratoi mewn cyfeintiau mawr, yn gallu cael eu prosesu ac yn gallu gwrthsefyll tymereddau uchel. Mae gan garbon ar ffurf diemwnt neu graffit ymdoddbwynt uwch nag unrhyw elfen neu gyfansoddyn. Mae deunyddiau graffit yn eithaf cryf, yn enwedig ar dymheredd uchel, ac mae eu dargludedd trydanol a thermol hefyd yn eithaf da. Mae ei dargludedd trydanol yn ei gwneud yn addas fel agwresogydddeunydd. Mae ganddo gyfernod dargludedd thermol boddhaol, sy'n caniatáu i'r gwres a gynhyrchir gan y gwresogydd gael ei ddosbarthu'n gyfartal i'r crucible a rhannau eraill o'r maes gwres. Fodd bynnag, ar dymheredd uchel, yn enwedig dros bellteroedd hir, y prif ddull trosglwyddo gwres yw ymbelydredd.
Mae rhannau graffit yn cael eu gwneud i ddechrau o ronynnau carbonaidd mân wedi'u cymysgu â rhwymwr a'u ffurfio trwy allwthio neu wasgu isostatig. Mae rhannau graffit o ansawdd uchel fel arfer yn cael eu pwyso'n isostatig. Mae'r darn cyfan yn cael ei garboneiddio yn gyntaf ac yna'n cael ei graffiteiddio ar dymheredd uchel iawn, yn agos at 3000 ° C. Mae'r rhannau a brosesir o'r darnau cyfan hyn fel arfer yn cael eu puro mewn awyrgylch sy'n cynnwys clorin ar dymheredd uchel i gael gwared â halogiad metel i fodloni gofynion y diwydiant lled-ddargludyddion. Fodd bynnag, hyd yn oed ar ôl puro priodol, mae lefel yr halogiad metel yn nifer o orchmynion maint yn uwch na'r hyn a ganiateir ar gyfer deunyddiau monocrystalline silicon. Felly, rhaid bod yn ofalus wrth ddylunio maes thermol i atal halogiad y cydrannau hyn rhag mynd i mewn i'r arwyneb toddi neu grisial.
Mae deunyddiau graffit ychydig yn athraidd, sy'n ei gwneud hi'n hawdd i'r metel sy'n weddill y tu mewn gyrraedd yr wyneb. Yn ogystal, gall y silicon monocsid sy'n bresennol yn y nwy purge o amgylch yr wyneb graffit dreiddio i'r rhan fwyaf o ddeunyddiau ac adweithio.
Roedd gwresogyddion ffwrnais silicon monocrystalline cynnar wedi'u gwneud o fetelau anhydrin fel twngsten a molybdenwm. Gydag aeddfedrwydd cynyddol technoleg prosesu graffit, mae priodweddau trydanol y cysylltiad rhwng cydrannau graffit wedi dod yn sefydlog, ac mae gwresogyddion ffwrnais silicon monocrystalline wedi disodli twngsten, molybdenwm a gwresogyddion deunyddiau eraill yn llwyr. Ar hyn o bryd, y deunydd graffit a ddefnyddir fwyaf yw graffit isostatig. mae technoleg paratoi graffit isostatig fy ngwlad yn gymharol yn ôl, ac mae'r rhan fwyaf o'r deunyddiau graffit a ddefnyddir yn y diwydiant ffotofoltäig domestig yn cael eu mewnforio o dramor. Mae gweithgynhyrchwyr graffit isostatig tramor yn bennaf yn cynnwys SGL yr Almaen, Tokai Carbon Japan, Japan's Toyo Tanso, ac ati. Mewn ffwrneisi silicon monocrystalline Czochralski, weithiau defnyddir deunyddiau cyfansawdd C / C, ac maent wedi dechrau cael eu defnyddio i gynhyrchu bolltau, cnau, crucibles, llwyth platiau a chydrannau eraill. Mae cyfansoddion carbon / carbon (C / C) yn gyfansoddion carbon wedi'u hatgyfnerthu â ffibr carbon gyda chyfres o briodweddau rhagorol megis cryfder penodol uchel, modwlws penodol uchel, cyfernod ehangu thermol isel, dargludedd trydanol da, caledwch torri asgwrn uchel, disgyrchiant penodol isel, ymwrthedd sioc thermol, ymwrthedd cyrydiad, a gwrthsefyll tymheredd uchel. Ar hyn o bryd, fe'u defnyddir yn eang mewn awyrofod, rasio, bioddeunyddiau a meysydd eraill fel deunyddiau strwythurol newydd sy'n gwrthsefyll tymheredd uchel. Ar hyn o bryd, mae'r prif dagfeydd a wynebir gan ddeunyddiau cyfansawdd C/C domestig yn dal i fod yn faterion cost a diwydiannu.
Mae yna lawer o ddeunyddiau eraill a ddefnyddir i wneud caeau thermol. Mae gan graffit wedi'i atgyfnerthu â ffibr carbon briodweddau mecanyddol gwell; ond mae'n ddrutach ac mae ganddo ofynion eraill ar gyfer dylunio.Silicon carbid (SiC)yn ddeunydd gwell na graffit mewn sawl agwedd, ond mae'n llawer drutach ac yn anodd paratoi rhannau cyfaint mawr. Fodd bynnag, defnyddir SiC yn aml fel acotio CVDi gynyddu bywyd rhannau graffit sy'n agored i nwy silicon monocsid cyrydol, a gall hefyd leihau halogiad o graffit. Mae'r gorchudd carbid silicon CVD trwchus yn atal halogion y tu mewn i'r deunydd graffit microporous rhag cyrraedd yr wyneb yn effeithiol.
Un arall yw carbon CVD, a all hefyd ffurfio haen drwchus uwchben y rhan graffit. Gellir defnyddio deunyddiau eraill sy'n gwrthsefyll tymheredd uchel, megis molybdenwm neu ddeunyddiau ceramig a all gydfodoli â'r amgylchedd, lle nad oes risg o halogi'r toddi. Fodd bynnag, mae cerameg ocsid yn gyffredinol yn gyfyngedig o ran eu cymhwysedd i ddeunyddiau graffit ar dymheredd uchel, ac nid oes llawer o opsiynau eraill os oes angen inswleiddio. Un yw boron nitrid hecsagonol (a elwir weithiau'n graffit gwyn oherwydd priodweddau tebyg), ond mae'r priodweddau mecanyddol yn wael. Yn gyffredinol, defnyddir molybdenwm yn rhesymol ar gyfer sefyllfaoedd tymheredd uchel oherwydd ei gost gymedrol, cyfradd trylediad isel mewn crisialau silicon, a chyfernod gwahanu isel iawn o tua 5 × 108, sy'n caniatáu rhywfaint o halogiad molybdenwm cyn dinistrio'r strwythur grisial.
2. deunyddiau inswleiddio thermol
Y deunydd inswleiddio a ddefnyddir amlaf yw ffelt carbon mewn gwahanol ffurfiau. Mae ffelt carbon wedi'i wneud o ffibrau tenau, sy'n gweithredu fel inswleiddio oherwydd eu bod yn rhwystro ymbelydredd thermol sawl gwaith dros bellter byr. Mae'r ffelt carbon meddal yn cael ei wehyddu i ddalennau cymharol denau o ddeunydd, sydd wedyn yn cael eu torri i'r siâp a ddymunir a'u plygu'n dynn i radiws rhesymol. Mae ffelt wedi'i halltu yn cynnwys deunyddiau ffibr tebyg, a defnyddir rhwymwr sy'n cynnwys carbon i gysylltu'r ffibrau gwasgaredig i wrthrych mwy solet a siâp. Gall defnyddio dyddodiad anwedd cemegol carbon yn lle rhwymwr wella priodweddau mecanyddol y deunydd.
Yn nodweddiadol, mae wyneb allanol y ffelt halltu inswleiddio thermol wedi'i orchuddio â gorchudd graffit parhaus neu ffoil i leihau erydiad a gwisgo yn ogystal â halogiad gronynnol. Mae mathau eraill o ddeunyddiau inswleiddio thermol carbon hefyd yn bodoli, megis ewyn carbon. Yn gyffredinol, mae deunyddiau graffitized yn amlwg yn ffafrio oherwydd bod graffitization yn lleihau arwynebedd y ffibr yn fawr. Mae'r defnydd o'r deunyddiau arwyneb uchel hyn yn cael ei leihau'n fawr, ac mae'n cymryd llai o amser i bwmpio'r ffwrnais i wactod addas. Un arall yw deunydd cyfansawdd C / C, sydd â nodweddion rhagorol megis pwysau ysgafn, goddefgarwch difrod uchel a chryfder uchel. Yn cael ei ddefnyddio mewn meysydd thermol i ddisodli rhannau graffit yn lleihau'n sylweddol amlder ailosod rhannau graffit, yn gwella ansawdd monocrystalline a sefydlogrwydd cynhyrchu.
Yn ôl y dosbarthiad deunydd crai, gellir rhannu ffelt carbon yn ffelt carbon polyacrylonitrile, ffelt carbon yn seiliedig ar viscose, a ffelt carbon sy'n seiliedig ar draw.
Mae gan ffelt carbon polyacrylonitrile gynnwys lludw mawr. Ar ôl triniaeth tymheredd uchel, mae'r ffibr sengl yn mynd yn frau. Yn ystod y llawdriniaeth, mae'n hawdd cynhyrchu llwch i lygru amgylchedd y ffwrnais. Ar yr un pryd, gall y ffibr fynd i mewn i fandyllau a llwybr anadlol y corff dynol yn hawdd, sy'n niweidiol i iechyd pobl. Mae gan ffelt carbon sy'n seiliedig ar viscose berfformiad inswleiddio thermol da. Mae'n gymharol feddal ar ôl triniaeth wres ac nid yw'n hawdd cynhyrchu llwch. Fodd bynnag, mae trawstoriad y ffibr crai sy'n seiliedig ar viscose yn afreolaidd, ac mae yna lawer o rhigolau ar yr wyneb ffibr. Mae'n hawdd cynhyrchu nwyon fel C02 o dan awyrgylch ocsideiddio ffwrnais silicon CZ, gan achosi dyddodiad elfennau ocsigen a charbon yn y deunydd silicon monocrystalline. Mae'r prif wneuthurwyr yn cynnwys SGL Almaeneg a chwmnïau eraill. Ar hyn o bryd, y mwyaf cyffredin a ddefnyddir yn y diwydiant monocrystalline lled-ddargludyddion yw ffelt carbon traw, sydd â pherfformiad insiwleiddio thermol gwaeth na ffelt carbon sy'n seiliedig ar viscose, ond mae gan ffelt carbon sy'n seiliedig ar drawiad burdeb uwch ac allyriadau llwch is. Ymhlith y cynhyrchwyr mae Kureha Chemical o Japan ac Osaka Gas.
Oherwydd nad yw siâp ffelt carbon yn sefydlog, mae'n anghyfleus i weithredu. Nawr mae llawer o gwmnïau wedi datblygu deunydd inswleiddio thermol newydd yn seiliedig ar ffelt carbon wedi'i halltu â charbon. Mae ffelt carbon wedi'i halltu, a elwir hefyd yn ffelt caled, yn ffelt carbon gyda siâp penodol ac eiddo hunangynhaliol ar ôl i ffelt meddal gael ei drwytho â resin, wedi'i lamineiddio, ei halltu a'i garbonio.
Mae ansawdd twf silicon monocrystalline yn cael ei effeithio'n uniongyrchol gan yr amgylchedd thermol, ac mae deunyddiau inswleiddio thermol ffibr carbon yn chwarae rhan allweddol yn yr amgylchedd hwn. Mae ffelt meddal inswleiddio thermol ffibr carbon yn dal i fod â mantais sylweddol yn y diwydiant lled-ddargludyddion ffotofoltäig oherwydd ei fantais cost, effaith inswleiddio thermol ardderchog, dyluniad hyblyg a siâp y gellir ei addasu. Yn ogystal, bydd ffelt inswleiddio thermol caled ffibr carbon yn cael mwy o le datblygu yn y farchnad deunydd maes thermol oherwydd ei gryfder penodol a'i weithrediad uwch. Rydym wedi ymrwymo i ymchwil a datblygu ym maes deunyddiau inswleiddio thermol, ac yn gwneud y gorau o berfformiad cynnyrch yn barhaus i hyrwyddo ffyniant a datblygiad y diwydiant lled-ddargludyddion ffotofoltäig.
Amser postio: Mehefin-12-2024