태양광발전은 세계에서 가장 유망한 신에너지 산업으로 자리 잡았습니다. 단결정 실리콘은 폴리실리콘, 비정질 실리콘 태양전지와 비교하여 태양광 발전 재료로서 광전 변환 효율이 높고 상업적 이점이 뛰어나 태양광 발전의 주류가 되었습니다. CZ(Czochralski)는 단결정 실리콘을 제조하는 주요 방법 중 하나입니다. Czochralski 단결정 로의 구성에는 로 시스템, 진공 시스템, 가스 시스템, 열장 시스템 및 전기 제어 시스템이 포함됩니다. 열장 시스템은 단결정 실리콘 성장에 가장 중요한 조건 중 하나이며, 단결정 실리콘의 품질은 열장의 온도 구배 분포에 의해 직접적인 영향을 받습니다.
열전계 부품은 주로 탄소재료(흑연재료 및 탄소/탄소복합재료)로 구성되며 기능에 따라 지지부품, 기능성부품, 발열체, 보호부품, 단열재 등으로 구분됩니다. 그림 1에 나와 있습니다. 단결정 실리콘의 크기가 계속 증가함에 따라 열장 부품의 크기 요구 사항도 증가하고 있습니다. 탄소/탄소 복합 재료는 치수 안정성과 우수한 기계적 특성으로 인해 단결정 실리콘의 열전 재료로 가장 먼저 선택됩니다.
초크랄시안 단결정 실리콘 공정에서 실리콘 재료가 녹으면 실리콘 증기와 용융 실리콘 스플래시가 발생하여 탄소/탄소 열전계 재료의 규화 침식이 발생하며 탄소/탄소 열전계 재료의 기계적 특성과 수명은 다음과 같습니다. 심각하게 영향을 받았습니다. 따라서 탄소/탄소 열전계 재료의 규화 침식을 줄이고 수명을 향상시키는 방법은 단결정 실리콘 제조업체와 탄소/탄소 열전계 재료 제조업체의 공통 관심사 중 하나가 되었습니다.실리콘 카바이드 코팅우수한 내열충격성과 내마모성으로 인해 탄소/탄소 열전계 재료의 표면 코팅 보호를 위한 첫 번째 선택이 되었습니다.
본 논문에서는 단결정 실리콘 생산에 사용되는 탄소/탄소 열전계 재료를 시작으로 탄화규소 코팅의 주요 제조 방법, 장점 및 단점을 소개합니다. 이를 바탕으로 탄소/탄소 열전계 재료의 특성에 따른 탄화규소 코팅의 적용 및 연구 진행 상황을 검토하고, 탄소/탄소 열전계 재료의 표면 코팅 보호를 위한 제안 및 개발 방향을 살펴본다. 제시됩니다.
1 제조기술탄화규소 코팅
1.1 임베딩 방법
매립 방법은 C/C-sic 복합 재료 시스템에서 탄화규소의 내부 코팅을 준비하는 데 자주 사용됩니다. 이 방법은 먼저 혼합분말을 사용하여 탄소/탄소복합재료를 감싸고 일정온도에서 열처리하는 방법이다. 혼합 분말과 시료 표면 사이에 일련의 복잡한 물리화학적 반응이 일어나 코팅이 형성됩니다. 장점은 공정이 간단하고 단일 공정만으로 밀도가 높고 균열이 없는 매트릭스 복합 재료를 준비할 수 있다는 것입니다. 프리폼에서 최종 제품까지 작은 크기 변경; 모든 섬유 강화 구조에 적합합니다. 코팅과 기재 사이에 특정 조성 구배가 형성될 수 있으며, 이는 기재와 잘 결합됩니다. 그러나 고온에서의 화학반응으로 인해 섬유가 손상될 수 있고, 탄소/탄소 매트릭스의 기계적 성질이 저하되는 등의 단점도 있습니다. 코팅을 고르지 않게 만드는 중력과 같은 요인으로 인해 코팅의 균일성을 제어하기가 어렵습니다.
1.2 슬러리 코팅 방법
슬러리 코팅법은 코팅재와 바인더를 혼합하여 매트릭스 표면에 고르게 붓고 불활성 분위기에서 건조시킨 후 코팅된 시편을 고온에서 소결시켜 원하는 코팅을 얻을 수 있는 방법이다. 장점은 공정이 간단하고 조작이 쉽고 코팅 두께를 제어하기 쉽다는 것입니다. 단점은 코팅과 기재 사이의 접착력이 약하고, 코팅의 열충격 저항성이 낮고, 코팅의 균일성이 낮다는 점입니다.
1.3 화학 증기 반응 방법
CVR(Chemical Vapor Reaction) 방식은 일정 온도에서 고체 실리콘 물질을 증발시켜 실리콘 증기로 만든 후, 실리콘 증기가 매트릭스 내부와 표면으로 확산되어 매트릭스 내 탄소와 현장 반응해 생성되는 공정 방식이다. 탄화규소. 그 장점은 용광로 내의 균일한 분위기, 일관된 반응 속도 및 모든 곳에서 코팅된 재료의 증착 두께를 포함합니다. 공정은 간단하고 작동하기 쉬우며 실리콘 증기압, 증착 시간 및 기타 매개변수를 변경하여 코팅 두께를 제어할 수 있습니다. 단점은 시료가 용광로 내 위치에 크게 영향을 받고, 용광로 내 실리콘 증기압이 이론적인 균일성에 도달할 수 없어 코팅 두께가 고르지 않다는 것입니다.
1.4 화학기상증착법
화학기상증착(Chemical Vapor Deposition, CVD)은 탄화수소를 가스원으로, 고순도 N2/Ar을 운반가스로 사용하여 혼합가스를 화학증기 반응기에 투입하여 탄화수소를 분해, 합성, 확산, 흡착, 분해시키는 공정이다. 탄소/탄소복합재료 표면에 고체막을 형성하기 위한 특정 온도와 압력. 장점은 코팅의 밀도와 순도를 제어할 수 있다는 것입니다. 더 복잡한 모양의 공작물에도 적합합니다. 제품의 결정 구조와 표면 형태는 증착 매개변수를 조정하여 제어할 수 있습니다. 단점은 증착속도가 너무 느리고, 공정이 복잡하고, 생산원가가 높으며, 크랙, 메쉬불량, 표면불량 등의 코팅 불량이 있을 수 있다는 점이다.
요약하면, 삽입 방법은 실험실 및 소형 재료의 개발 및 생산에 적합한 기술적 특성으로 제한됩니다. 코팅 방식은 일관성이 좋지 않아 대량 생산에 적합하지 않습니다. CVR 방식은 대형 제품의 대량 생산을 충족할 수 있지만 장비 및 기술에 대한 요구 사항이 더 높습니다. CVD 방법은 이상적인 준비 방법입니다.SIC코팅그러나 공정관리가 어렵기 때문에 CVR 방식에 비해 비용이 높다.
게시 시간: 2024년 2월 22일