Solcelleproduktion er blevet verdens mest lovende nye energiindustri. Sammenlignet med solceller af polysilicium og amorft silicium har monokrystallinsk silicium, som et fotovoltaisk elproduktionsmateriale, en høj fotoelektrisk konverteringseffektivitet og enestående kommercielle fordele og er blevet hovedstrømmen af solenergiproduktion. Czochralski (CZ) er en af de vigtigste metoder til fremstilling af monokrystallinsk silicium. Sammensætningen af Czochralski monokrystallinsk ovn inkluderer ovnsystem, vakuumsystem, gassystem, termisk feltsystem og elektrisk kontrolsystem. Det termiske feltsystem er en af de vigtigste betingelser for væksten af monokrystallinsk silicium, og kvaliteten af monokrystallinsk silicium påvirkes direkte af temperaturgradientfordelingen af det termiske felt.
Termiske feltkomponenter er hovedsageligt sammensat af kulstofmaterialer (grafitmaterialer og kulstof/kulstof-kompositmaterialer), som er opdelt i støttedele, funktionelle dele, varmeelementer, beskyttelsesdele, varmeisoleringsmaterialer osv. efter deres funktioner, som f.eks. vist i figur 1. Efterhånden som størrelsen af monokrystallinsk silicium fortsætter med at stige, er størrelseskravene til termiske feltkomponenter også stigende. Kulstof/carbon kompositmaterialer bliver det første valg til termiske feltmaterialer til monokrystallinsk silicium på grund af dets dimensionsstabilitet og fremragende mekaniske egenskaber.
I processen med czochralcian monokrystallinsk silicium vil smeltningen af siliciummateriale producere siliciumdamp og smeltet siliciumsprøjt, hvilket resulterer i silicificeringserosion af kulstof/kulstof termiske feltmaterialer, og de mekaniske egenskaber og levetid for kulstof/kulstof termiske feltmaterialer er alvorligt ramt. Derfor er det blevet en af de almindelige bekymringer for producenter af monokrystallinsk silicium og producenter af kulstof/kulstof termiske feltmaterialer, hvordan man kan reducere forkiseldannelseserosion af kulstof/kulstof termiske feltmaterialer og forbedre deres levetid.Siliciumcarbid belægninger blevet det første valg til overfladebelægningsbeskyttelse af kulstof/kulstof termiske feltmaterialer på grund af dets fremragende termiske stødmodstand og slidstyrke.
I dette papir introduceres de vigtigste fremstillingsmetoder, fordele og ulemper ved siliciumcarbidbelægning, med udgangspunkt i kulstof/kulstof-termiske feltmaterialer, der anvendes i monokrystallinsk siliciumproduktion. På dette grundlag gennemgås anvendelsen og forskningsfremskridtene for siliciumcarbidbelægning i kulstof/kulstof termiske feltmaterialer i henhold til egenskaberne for kulstof/kulstof termiske feltmaterialer og forslag og udviklingsretninger for overfladebelægningsbeskyttelse af kulstof/kulstof termiske feltmaterialer er fremsat.
1 Forberedelsesteknologi afsiliciumcarbid belægning
1.1 Indlejringsmetode
Indlejringsmetoden bruges ofte til at forberede den indre belægning af siliciumcarbid i C/C-sic kompositmaterialesystem. Denne metode bruger først blandet pulver til at pakke kulstof/kulstof-kompositmaterialet og udfører derefter varmebehandling ved en bestemt temperatur. En række komplekse fysisk-kemiske reaktioner forekommer mellem det blandede pulver og overfladen af prøven for at danne belægningen. Dens fordel er, at processen er enkel, kun en enkelt proces kan fremstille tætte, revnefrie matrixkompositmaterialer; Lille størrelsesændring fra præform til slutprodukt; Velegnet til enhver fiberforstærket struktur; Der kan dannes en vis sammensætningsgradient mellem belægningen og substratet, som er godt kombineret med substratet. Der er dog også ulemper, såsom den kemiske reaktion ved høj temperatur, som kan beskadige fiberen, og de mekaniske egenskaber ved kulstof/kulstofmatrix falder. Ensartetheden af belægningen er svær at kontrollere, på grund af faktorer som tyngdekraften, som gør belægningen ujævn.
1.2 Gyllebelægningsmetode
Opslæmningsbelægningsmetode er at blande belægningsmaterialet og bindemidlet i en blanding, jævnt børste på overfladen af matrixen, efter tørring i en inert atmosfære, sintres den belagte prøve ved høj temperatur, og den nødvendige belægning kan opnås. Fordelene er, at processen er enkel og nem at betjene, og belægningstykkelsen er nem at kontrollere; Ulempen er, at der er dårlig bindingsstyrke mellem belægningen og substratet, og belægningens termiske stødmodstand er dårlig, og belægningens ensartethed er lav.
1.3 Kemisk dampreaktionsmetode
Kemisk dampreaktion (CVR) metode er en procesmetode, der fordamper fast siliciummateriale til siliciumdamp ved en bestemt temperatur, og derefter diffunderer siliciumdampen ind i matrixens indre og overflade og reagerer in situ med kulstof i matrixen for at producere siliciumcarbid. Dens fordele omfatter ensartet atmosfære i ovnen, ensartet reaktionshastighed og aflejringstykkelse af belagt materiale overalt; Processen er enkel og nem at betjene, og belægningstykkelsen kan styres ved at ændre siliciumdamptryk, afsætningstid og andre parametre. Ulempen er, at prøven er stærkt påvirket af positionen i ovnen, og siliciumdamptrykket i ovnen kan ikke nå den teoretiske ensartethed, hvilket resulterer i ujævn belægningstykkelse.
1.4 Kemisk dampaflejringsmetode
Kemisk dampaflejring (CVD) er en proces, hvor kulbrinter bruges som gaskilde og høj renhed N2/Ar som bæregas til at indføre blandede gasser i en kemisk dampreaktor, og kulbrinterne nedbrydes, syntetiseres, diffunderes, adsorberes og opløses under vis temperatur og tryk for at danne faste film på overfladen af kulstof/kulstof kompositmaterialer. Dens fordel er, at tætheden og renheden af belægningen kan kontrolleres; Den er også velegnet til emner med mere kompleks form; Produktets krystalstruktur og overflademorfologi kan styres ved at justere aflejringsparametrene. Ulemperne er, at afsætningshastigheden er for lav, processen er kompleks, produktionsomkostningerne er høje, og der kan være belægningsfejl, såsom revner, maskedefekter og overfladefejl.
Sammenfattende er indlejringsmetoden begrænset til dens teknologiske egenskaber, som er velegnet til udvikling og produktion af laboratorie- og små materialer; Belægningsmetoden er ikke egnet til masseproduktion på grund af dens dårlige konsistens. CVR-metoden kan imødekomme masseproduktion af produkter i store størrelser, men den har højere krav til udstyr og teknologi. CVD-metoden er en ideel metode til at forberedeSIC belægning, men dens omkostninger er højere end CVR-metoden på grund af dens vanskeligheder med processtyring.
Indlægstid: 22-2-2024