A xeración de enerxía solar fotovoltaica converteuse na nova industria de enerxía máis prometedora do mundo. En comparación coas células solares de polisilicio e silicio amorfo, o silicio monocristalino, como material de xeración de enerxía fotovoltaica, ten unha alta eficiencia de conversión fotoeléctrica e vantaxes comerciais destacadas, e converteuse na corrente principal da xeración de enerxía solar fotovoltaica. Czochralski (CZ) é un dos principais métodos para preparar silicio monocristalino. A composición do forno monocristalino Czochralski inclúe sistema de forno, sistema de baleiro, sistema de gas, sistema de campo térmico e sistema de control eléctrico. O sistema de campo térmico é unha das condicións máis importantes para o crecemento do silicio monocristalino, e a calidade do silicio monocristalino está directamente afectada pola distribución do gradiente de temperatura do campo térmico.
Os compoñentes do campo térmico están compostos principalmente por materiais de carbono (materiais de grafito e materiais compostos de carbono/carbono), que se dividen en partes de soporte, partes funcionais, elementos de calefacción, pezas de protección, materiais de illamento térmico, etc., segundo as súas funcións, como móstrase na Figura 1. A medida que o tamaño do silicio monocristalino segue aumentando, tamén aumentan os requisitos de tamaño dos compoñentes do campo térmico. Os materiais compostos de carbono/carbono convértense na primeira opción para os materiais de campo térmico para o silicio monocristalino debido á súa estabilidade dimensional e excelentes propiedades mecánicas.
No proceso de silicio monocristalino czochralcian, a fusión do material de silicio producirá vapor de silicio e salpicaduras de silicio fundido, o que provoca a erosión por silicificación dos materiais de campo térmico de carbono/carbono, e as propiedades mecánicas e a vida útil dos materiais de campo térmico de carbono/carbono son. seriamente afectado. Polo tanto, como reducir a erosión por silicificación dos materiais de campo térmico de carbono/carbono e mellorar a súa vida útil converteuse nunha das preocupacións comúns dos fabricantes de silicio monocristalino e dos fabricantes de materiais de campo térmico de carbono/carbono.Revestimento de carburo de silicioconverteuse na primeira opción para a protección do revestimento de superficie de materiais de campo térmico de carbono/carbono debido á súa excelente resistencia ao choque térmico e resistencia ao desgaste.
Neste artigo, partindo dos materiais de campo térmico de carbono/carbono utilizados na produción de silicio monocristalino, introdúcense os principais métodos de preparación, vantaxes e inconvenientes do revestimento de carburo de silicio. Sobre esta base, a aplicación e o progreso da investigación do revestimento de carburo de silicio en materiais de campo térmico de carbono/carbono son revisados segundo as características dos materiais de campo térmico de carbono/carbono, e as suxestións e direccións de desenvolvemento para a protección do revestimento de superficie dos materiais de campo térmico de carbono/carbono. se presentan.
1 Tecnoloxía de preparación derevestimento de carburo de silicio
1.1 Método de incorporación
O método de incrustación úsase a miúdo para preparar o revestimento interno de carburo de silicio no sistema de material composto C/C-sic. Este método emprega primeiro po mesturado para envolver o material composto de carbono/carbono e despois realiza un tratamento térmico a unha determinada temperatura. Unha serie de complexas reaccións físico-químicas ocorren entre o po mesturado e a superficie da mostra para formar o revestimento. A súa vantaxe é que o proceso é sinxelo, só un só proceso pode preparar materiais compostos de matriz densa e sen fisuras; Pequeno cambio de tamaño da preforma ao produto final; Adecuado para calquera estrutura reforzada con fibra; Pódese formar un certo gradiente de composición entre o revestimento e o substrato, que está ben combinado co substrato. Non obstante, tamén hai desvantaxes, como a reacción química a alta temperatura, que pode danar a fibra, e as propiedades mecánicas da matriz de carbono/carbono diminuír. A uniformidade do revestimento é difícil de controlar, debido a factores como a gravidade, que fai que o revestimento sexa irregular.
1.2 Método de revestimento de purín
O método de revestimento de purín consiste en mesturar o material de revestimento e o aglutinante nunha mestura, cepillo uniformemente na superficie da matriz, despois de secar nunha atmosfera inerte, a mostra revestida sinteriza a alta temperatura e pódese obter o revestimento necesario. As vantaxes son que o proceso é sinxelo e fácil de operar, e o grosor do revestimento é fácil de controlar; A desvantaxe é que hai unha escasa forza de unión entre o revestimento e o substrato, a resistencia ao choque térmico do revestimento é pobre e a uniformidade do revestimento é baixa.
1.3 Método de reacción química en vapor
O método de reacción química de vapor (CVR) é un método de proceso que evapora o material de silicio sólido en vapor de silicio a unha determinada temperatura, e despois o vapor de silicio difúndese no interior e na superficie da matriz e reacciona in situ co carbono da matriz para producir carburo de silicio. As súas vantaxes inclúen atmosfera uniforme no forno, velocidade de reacción consistente e espesor de deposición do material revestido en todas partes; O proceso é sinxelo e fácil de operar, e o grosor do revestimento pódese controlar cambiando a presión de vapor de silicio, o tempo de deposición e outros parámetros. A desvantaxe é que a mostra está moi afectada pola posición no forno e a presión de vapor de silicio no forno non pode alcanzar a uniformidade teórica, o que provoca un grosor de revestimento irregular.
1.4 Método de deposición química en fase de vapor
A deposición química de vapor (CVD) é un proceso no que se utilizan hidrocarburos como fonte de gas e N2/Ar de alta pureza como gas portador para introducir gases mesturados nun reactor de vapor químico, e os hidrocarburos se descompoñen, sintetizan, difunden, adsorben e resólvense baixo certa temperatura e presión para formar películas sólidas na superficie dos materiais compostos de carbono/carbono. A súa vantaxe é que se pode controlar a densidade e pureza do revestimento; Tamén é axeitado para pezas de traballo con forma máis complexa; A estrutura cristalina e a morfoloxía superficial do produto pódense controlar axustando os parámetros de deposición. As desvantaxes son que a taxa de deposición é demasiado baixa, o proceso é complexo, o custo de produción é alto e pode haber defectos de revestimento, como gretas, defectos de malla e defectos de superficie.
En resumo, o método de incrustación limítase ás súas características tecnolóxicas, que é axeitado para o desenvolvemento e produción de materiais de laboratorio e de pequeno tamaño; O método de revestimento non é axeitado para a produción en masa debido á súa escasa consistencia. O método CVR pode satisfacer a produción en masa de produtos de gran tamaño, pero ten requisitos máis altos para equipos e tecnoloxía. O método CVD é un método ideal para a preparaciónRevestimento SIC, pero o seu custo é superior ao método CVR debido á súa dificultade no control do proceso.
Hora de publicación: 22-02-2024