A napelemes fotovoltaikus energiatermelés a világ legígéretesebb új energiaiparává vált. A poliszilícium és az amorf szilícium napelemekkel összehasonlítva a monokristályos szilícium, mint fotovoltaikus energiatermelő anyag, magas fotoelektromos átalakítási hatékonysággal és kiemelkedő kereskedelmi előnyökkel rendelkezik, és a napelemes napelemes energiatermelés fő áramkörévé vált. A Czochralski (CZ) az egyik fő módszer a monokristályos szilícium előállítására. A Czochralski monokristályos kemence összetétele kemencerendszerből, vákuumrendszerből, gázrendszerből, termikus mezőrendszerből és elektromos vezérlőrendszerből áll. A termikus térrendszer az egyik legfontosabb feltétele a monokristályos szilícium növekedésének, és a monokristályos szilícium minőségét közvetlenül befolyásolja a termikus tér hőmérsékleti gradiens eloszlása.
A hőmező komponensei főként karbon anyagokból (grafit anyagok és szén/szén kompozit anyagok) épülnek fel, amelyek funkciójuk szerint tartórészekre, funkcionális részekre, fűtőelemekre, védőrészekre, hőszigetelő anyagokra stb. Az 1. ábrán látható. Ahogy a monokristályos szilícium mérete folyamatosan növekszik, a termikus térkomponensek méretigénye is nő. A szén/szén kompozit anyagok méretstabilitásuk és kiváló mechanikai tulajdonságaik miatt a monokristályos szilícium termikus mező anyagai közül az elsők közé tartoznak.
A czochralcián monokristályos szilícium folyamatában a szilícium anyag megolvadása szilíciumgőzt és olvadt szilícium fröccsenést eredményez, ami a szén/szén hőmező anyagok szilícifikációs erózióját eredményezi, és a szén/szén hőmező anyagok mechanikai tulajdonságai és élettartama megváltozik. súlyosan érintett. Ezért a szén/szén hőmező anyagok szilícifikációs eróziójának csökkentése és élettartamuk javítása a monokristályos szilícium gyártók és a szén/szén hőmező anyagok gyártóinak egyik közös gondja lett.Szilícium-karbid bevonatkiváló hősokkállósága és kopásállósága miatt a szén/szén hőmező anyagok felületi bevonatvédelmének első számú választása lett.
Ebben a cikkben a monokristályos szilícium gyártásban használt szén/szén termikus mező anyagokból kiindulva bemutatjuk a szilícium-karbid bevonat főbb előállítási módjait, előnyeit és hátrányait. Ennek alapján áttekintjük a szén/szén hőmezős anyagokban a szilícium-karbid bevonat alkalmazását és kutatási előrehaladását a szén/szén hőmező anyagok jellemzői szerint, és javaslatokat és fejlesztési irányokat fogalmazunk meg a szén/szén hőmező anyagok felületi bevonatvédelmére. előterjesztik.
1 Elkészítési technológia aszilícium-karbid bevonat
1.1 Beágyazás módja
A beágyazási módszert gyakran használják szilícium-karbid belső bevonat elkészítésére C/C-sic kompozit anyagrendszerben. Ez a módszer először kevert port használ a szén/szén kompozit anyag beburkolására, majd egy bizonyos hőmérsékleten hőkezelést hajt végre. A bekevert por és a minta felülete között összetett fizikai-kémiai reakciók sorozata megy végbe a bevonat kialakításához. Előnye, hogy az eljárás egyszerű, egyetlen eljárással lehet sűrű, repedésmentes mátrix kompozit anyagokat előállítani; Kis méretváltozás az előformától a végtermékig; Bármilyen szálerősítésű szerkezethez alkalmas; A bevonat és az aljzat között bizonyos összetételi gradiens alakulhat ki, amely jól kombinálható az aljzattal. Vannak azonban hátrányai is, mint például a magas hőmérsékleten végbemenő kémiai reakció, amely károsíthatja a szálat, és a szén/szén mátrix mechanikai tulajdonságai romlanak. A bevonat egyenletességét nehéz ellenőrizni olyan tényezők miatt, mint például a gravitáció, ami a bevonatot egyenetlenné teszi.
1.2 Zagyos bevonási módszer
A szuszpenziós bevonási módszer a bevonóanyag és a kötőanyag keverékbe keverése, a mátrix felületén egyenletes ecsettel, inert atmoszférában történő szárítás után a bevont mintát magas hőmérsékleten szinterelik, és a szükséges bevonat előállítható. Előnye, hogy az eljárás egyszerű és könnyen kezelhető, a bevonat vastagsága pedig könnyen szabályozható; Hátránya, hogy gyenge a tapadási szilárdság a bevonat és az aljzat között, valamint a bevonat hősokkállósága gyenge, a bevonat egyenletessége alacsony.
1.3 Kémiai gőzreakció módszer
A kémiai gőzreakció (CVR) olyan eljárás, amely szilárd szilícium anyagot szilíciumgőzné párologtat el egy bizonyos hőmérsékleten, majd a szilíciumgőz a mátrix belsejébe és felületébe diffundál, és in situ reakcióba lép a mátrixban lévő szénnel, így keletkezik. szilícium-karbid. Előnyei közé tartozik az egyenletes légkör a kemencében, az egyenletes reakciósebesség és a bevont anyag lerakódási vastagsága mindenhol; Az eljárás egyszerű és könnyen kezelhető, a bevonat vastagsága pedig a szilícium gőznyomás, a lerakódási idő és egyéb paraméterek változtatásával szabályozható. Hátránya, hogy a mintát nagymértékben befolyásolja a kemencében elfoglalt helyzet, és a szilícium gőznyomása a kemencében nem tudja elérni az elméleti egyenletességet, ami egyenetlen bevonatvastagságot eredményez.
1.4 Kémiai gőzleválasztásos módszer
A kémiai gőzfázisú leválasztás (CVD) egy olyan folyamat, amelyben szénhidrogéneket használnak gázforrásként és nagy tisztaságú N2/Ar-t vivőgázként kevert gázok kémiai gőzreaktorba juttatására, majd a szénhidrogéneket lebontják, szintetizálják, diffundálják, adszorbeálják és rezolválják. bizonyos hőmérsékleten és nyomáson, hogy szilárd filmeket képezzenek a szén/szén kompozit anyagok felületén. Előnye, hogy a bevonat sűrűsége és tisztasága szabályozható; Bonyolultabb formájú munkadarabokhoz is alkalmas; A termék kristályszerkezete és felületi morfológiája a lerakódási paraméterek beállításával szabályozható. Hátránya, hogy túl alacsony a lerakódási sebesség, bonyolult a folyamat, magas a gyártási költség, és előfordulhatnak bevonathibák, például repedések, hálóhibák és felületi hibák.
Összefoglalva, a beágyazási mód technológiai jellemzőire korlátozódik, amely alkalmas laboratóriumi és kisméretű anyagok fejlesztésére, gyártására; A bevonási módszer nem alkalmas tömeggyártásra gyenge konzisztenciája miatt. A CVR módszer megfelel a nagy méretű termékek tömeggyártásának, de magasabb követelményeket támaszt a berendezésekkel és a technológiával szemben. A CVD módszer ideális előkészítési módszerSIC bevonat, de költsége magasabb, mint a CVR módszer a folyamatszabályozás nehézségei miatt.
Feladás időpontja: 2024.02.22