Fotogalvaanilisest päikeseenergia tootmisest on saanud maailma kõige lootustandvam uus energiatööstus. Võrreldes polüräni ja amorfse räni päikesepatareidega on monokristallilisel ränil fotogalvaanilise energiatootmismaterjalina kõrge fotoelektrilise muundamise efektiivsus ja silmapaistvad kaubanduslikud eelised ning sellest on saanud fotogalvaanilise päikeseenergia tootmise peavool. Czochralski (CZ) on üks peamisi meetodeid monokristallilise räni valmistamiseks. Czochralski monokristallilise ahju koostis sisaldab ahjusüsteemi, vaakumsüsteemi, gaasisüsteemi, soojusvälja süsteemi ja elektrilist juhtimissüsteemi. Termovälja süsteem on üks olulisemaid tingimusi monokristallilise räni kasvuks ning monokristallilise räni kvaliteeti mõjutab otseselt soojusvälja temperatuurigradiendi jaotus.
Soojusvälja komponendid koosnevad peamiselt süsinikmaterjalidest (grafiitmaterjalid ja süsinik/süsinik komposiitmaterjalid), mis jagunevad vastavalt nende funktsioonidele tugiosadeks, funktsionaalseteks osadeks, kütteelementideks, kaitseosadeks, soojusisolatsioonimaterjalideks jne. näidatud joonisel 1. Kuna monokristallilise räni suurus kasvab jätkuvalt, suurenevad ka soojusvälja komponentide suurusenõuded. Süsinik/süsinik komposiitmaterjalidest saab monokristallilise räni termovälja materjalide esimene valik tänu selle mõõtmete stabiilsusele ja suurepärastele mehaanilistele omadustele.
Czochralcian monokristallilise räni protsessis tekitab räni materjali sulamine räni auru ja sula räni pritsmeid, mille tulemuseks on süsiniku / süsiniku soojusvälja materjalide silifitseerimise erosioon ning süsiniku / süsiniku soojusvälja materjalide mehaanilised omadused ja kasutusiga tõsiselt mõjutatud. Seetõttu on monokristallilise räni ja süsiniku/süsinik soojusvälja materjalide tootjate üheks ühiseks murekohaks saanud süsinik/süsinik soojusvälja materjalide rändumise erosiooni vähendamine ja nende kasutusea parandamine.Ränikarbiidkateon saanud esimeseks valikuks süsinik/süsinik termovälja materjalide pinnakatte kaitseks tänu oma suurepärasele soojuslöögikindlusele ja kulumiskindlusele.
Käesolevas töös, alustades monokristallilise räni tootmisel kasutatavatest süsinik/süsinik termovälja materjalidest, tutvustatakse ränikarbiidkatte peamisi valmistamisviise, eeliseid ja puudusi. Selle põhjal vaadatakse läbi süsinik/süsinik soojusvälja materjalides kasutatava ränikarbiidkatte rakendamine ja uurimistöö vastavalt süsinik/süsinik termovälja materjalide omadustele ning soovitustele ja arengusuundadele süsinik/süsinik termovälja materjalide pinnakatte kaitseks. esitatakse.
1 Valmistamise tehnoloogiaränikarbiidi kate
1.1 Manustamisviis
Manustusmeetodit kasutatakse sageli ränikarbiidi sisemise katte valmistamiseks C / C-sic komposiitmaterjalide süsteemis. Selle meetodi puhul kasutatakse esmalt segatud pulbrit süsinik/süsinik komposiitmaterjali mähkimiseks ja seejärel kuumtöötlus teatud temperatuuril. Katte moodustamiseks toimub segatud pulbri ja proovi pinna vahel rida keerulisi füüsikalis-keemilisi reaktsioone. Selle eeliseks on see, et protsess on lihtne, ainult ühe protsessiga saab valmistada tihedaid, pragudeta maatrikskomposiitmaterjale; Väikese suuruse muutus eelvormist lõpptooteks; Sobib kõikidele kiududega tugevdatud struktuuridele; Katte ja aluspinna vahele võib moodustada teatud koostise gradient, mis on aluspinnaga hästi ühendatud. Siiski on ka puudusi, nagu keemiline reaktsioon kõrgel temperatuuril, mis võib kiudu kahjustada, ja süsiniku/süsiniku maatriksi mehaanilised omadused halvenevad. Katte ühtlust on raske kontrollida selliste tegurite tõttu nagu gravitatsioon, mis muudab katte ebaühtlaseks.
1.2 Lägaga katmise meetod
Lägaga katmise meetod on kattematerjali ja sideaine segamine seguks, maatriksi pinnale ühtlaselt pintseldamine, pärast kuivatamist inertses atmosfääris, kaetud proov paagutatakse kõrgel temperatuuril ja vajalik kate saadakse. Eelised on see, et protsess on lihtne ja hõlpsasti kasutatav ning katte paksust on lihtne kontrollida; Puuduseks on see, et katte ja aluspinna vahel on nõrk nakkuvus, katte soojuslöögikindlus on halb ja katte ühtlus on madal.
1.3 Keemilise aurureaktsiooni meetod
Keemilise aurureaktsiooni (CVR) meetod on protsessimeetod, mis aurustab tahke ränimaterjali teatud temperatuuril räni auruks ja seejärel difundeerub räni aur maatriksi sisemusse ja pinnale ning reageerib kohapeal maatriksis oleva süsinikuga. ränikarbiid. Selle eelised hõlmavad ühtlast atmosfääri ahjus, ühtlast reaktsioonikiirust ja kaetud materjali sadestumise paksust kõikjal; Protsess on lihtne ja hõlpsasti kasutatav ning katte paksust saab reguleerida räni aururõhku, sadestusaega ja muid parameetreid muutes. Puuduseks on see, et proovi mõjutab suuresti asend ahjus ja räni aururõhk ahjus ei jõua teoreetilise ühtluseni, mille tulemuseks on ebaühtlane katte paksus.
1.4 Keemilise aurustamise-sadestamise meetod
Keemiline aurustamine-sadestamine (CVD) on protsess, mille käigus kasutatakse gaasiallikana süsivesinikke ja kandegaasina kõrge puhtusastmega N2/Ar-i, et viia segagaasid keemilise aurureaktorisse, ning süsivesinikud lagundatakse, sünteesitakse, hajutatakse, adsorbeeritakse ja lahustatakse. teatud temperatuur ja rõhk, et moodustada süsinik/süsinik komposiitmaterjalide pinnale tahked kiled. Selle eeliseks on see, et katte tihedust ja puhtust saab kontrollida; See sobib ka keerukama kujuga tooriku jaoks; Toote kristallstruktuuri ja pinnamorfoloogiat saab kontrollida sadestamise parameetrite reguleerimisega. Puuduseks on see, et sadestuskiirus on liiga madal, protsess on keeruline, tootmiskulud on kõrged ja võib esineda katte defekte, nagu praod, võrgudefektid ja pinnadefektid.
Kokkuvõttes on kinnistamismeetod piiratud selle tehnoloogiliste omadustega, mis sobib labori- ja väikesemõõtmeliste materjalide arendamiseks ja tootmiseks; Katmismeetod ei sobi masstootmiseks oma halva konsistentsi tõttu. CVR-meetod suudab rahuldada suurte toodete masstootmist, kuid sellel on kõrgemad nõuded seadmetele ja tehnoloogiale. CVD meetod on ideaalne meetod ettevalmistamiseksSIC kate, kuid selle maksumus on protsessi juhtimise raskuste tõttu kõrgem kui CVR-meetodil.
Postitusaeg: 22.02.2024