Penjanaan kuasa fotovoltaik suria telah menjadi industri tenaga baharu yang paling menjanjikan di dunia. Berbanding dengan polysilicon dan sel solar silikon amorfus, silikon monohabluran, sebagai bahan penjanaan kuasa fotovoltaik, mempunyai kecekapan penukaran fotoelektrik yang tinggi dan kelebihan komersial yang luar biasa, dan telah menjadi arus perdana penjanaan kuasa fotovoltaik solar. Czochralski (CZ) adalah salah satu kaedah utama untuk menyediakan silikon monohabluran. Komposisi relau monohablur Czochralski termasuk sistem relau, sistem vakum, sistem gas, sistem medan haba dan sistem kawalan elektrik. Sistem medan haba adalah salah satu syarat terpenting untuk pertumbuhan silikon monohabluran, dan kualiti silikon monohabluran dipengaruhi secara langsung oleh taburan kecerunan suhu medan haba.
Komponen medan haba terutamanya terdiri daripada bahan karbon (bahan grafit dan bahan komposit karbon/karbon), yang dibahagikan kepada bahagian sokongan, bahagian berfungsi, elemen pemanasan, bahagian pelindung, bahan penebat haba, dsb., mengikut fungsinya, sebagai ditunjukkan dalam Rajah 1. Apabila saiz silikon monohabluran terus meningkat, keperluan saiz untuk komponen medan haba juga meningkat. Bahan komposit karbon/karbon menjadi pilihan pertama untuk bahan medan haba untuk silikon monohabluran kerana kestabilan dimensi dan sifat mekanikal yang sangat baik.
Dalam proses silikon monohablur czochralcian, peleburan bahan silikon akan menghasilkan wap silikon dan percikan silikon cair, mengakibatkan hakisan silisifikasi bahan medan haba karbon/karbon, dan sifat mekanikal dan hayat perkhidmatan bahan medan haba karbon/karbon adalah terjejas teruk. Oleh itu, bagaimana untuk mengurangkan hakisan silisifikasi bahan medan haba karbon/karbon dan meningkatkan hayat perkhidmatannya telah menjadi salah satu kebimbangan biasa pengeluar silikon monohabluran dan pengeluar bahan medan haba karbon/karbon.Salutan silikon karbidatelah menjadi pilihan pertama untuk perlindungan salutan permukaan bahan medan haba karbon/karbon kerana rintangan kejutan haba dan rintangan haus yang sangat baik.
Dalam makalah ini, bermula daripada bahan medan haba karbon/karbon yang digunakan dalam pengeluaran silikon monohabluran, kaedah penyediaan utama, kelebihan dan keburukan salutan silikon karbida diperkenalkan. Atas dasar ini, kemajuan aplikasi dan penyelidikan salutan silikon karbida dalam bahan medan terma karbon/karbon disemak mengikut ciri-ciri bahan medan terma karbon/karbon, dan cadangan serta arahan pembangunan untuk perlindungan salutan permukaan bahan medan terma karbon/karbon. dikemukakan.
1 Teknologi penyediaansalutan silikon karbida
1.1 Kaedah benam
Kaedah benam sering digunakan untuk menyediakan salutan dalam silikon karbida dalam sistem bahan komposit C/C-sic. Kaedah ini mula-mula menggunakan serbuk campuran untuk membalut bahan komposit karbon/karbon, dan kemudian menjalankan rawatan haba pada suhu tertentu. Satu siri tindak balas fiziko-kimia yang kompleks berlaku antara serbuk campuran dan permukaan sampel untuk membentuk salutan. Kelebihannya ialah prosesnya mudah, hanya satu proses boleh menyediakan bahan komposit matriks yang padat dan bebas retak; Perubahan saiz kecil daripada prabentuk kepada produk akhir; Sesuai untuk sebarang struktur bertetulang gentian; Kecerunan komposisi tertentu boleh dibentuk antara salutan dan substrat, yang digabungkan dengan baik dengan substrat. Walau bagaimanapun, terdapat juga kelemahan, seperti tindak balas kimia pada suhu tinggi, yang boleh merosakkan gentian, dan sifat mekanikal matriks karbon/karbon menurun. Keseragaman salutan sukar dikawal, disebabkan oleh faktor seperti graviti, yang menjadikan salutan tidak sekata.
1.2 Kaedah salutan buburan
Kaedah salutan buburan adalah untuk mencampurkan bahan salutan dan pengikat ke dalam campuran, berus rata pada permukaan matriks, selepas pengeringan dalam suasana lengai, spesimen bersalut disinter pada suhu tinggi, dan salutan yang diperlukan boleh diperolehi. Kelebihannya ialah prosesnya mudah dan mudah dikendalikan, dan ketebalan salutan mudah dikawal; Kelemahannya ialah terdapat kekuatan ikatan yang lemah antara salutan dan substrat, dan rintangan kejutan haba salutan adalah lemah, dan keseragaman salutan adalah rendah.
1.3 Kaedah tindak balas wap kimia
Kaedah tindak balas wap kimia (CVR) ialah kaedah proses yang menyejat bahan silikon pepejal menjadi wap silikon pada suhu tertentu, dan kemudian wap silikon meresap ke dalam dan permukaan matriks, dan bertindak balas in situ dengan karbon dalam matriks untuk menghasilkan silikon karbida. Kelebihannya termasuk suasana seragam dalam relau, kadar tindak balas yang konsisten dan ketebalan pemendapan bahan bersalut di mana-mana; Prosesnya mudah dan mudah dikendalikan, dan ketebalan salutan boleh dikawal dengan menukar tekanan wap silikon, masa pemendapan dan parameter lain. Kelemahannya ialah sampel sangat dipengaruhi oleh kedudukan dalam relau, dan tekanan wap silikon dalam relau tidak dapat mencapai keseragaman teori, mengakibatkan ketebalan salutan tidak sekata.
1.4 Kaedah pemendapan wap kimia
Pemendapan wap kimia (CVD) ialah satu proses di mana hidrokarbon digunakan sebagai sumber gas dan ketulenan tinggi N2/Ar sebagai gas pembawa untuk memasukkan gas bercampur ke dalam reaktor wap kimia, dan hidrokarbon diuraikan, disintesis, disebarkan, diserap dan diselesaikan di bawah suhu dan tekanan tertentu untuk membentuk filem pepejal pada permukaan bahan komposit karbon/karbon. Kelebihannya ialah ketumpatan dan ketulenan salutan boleh dikawal; Ia juga sesuai untuk bahan kerja dengan bentuk yang lebih kompleks; Struktur kristal dan morfologi permukaan produk boleh dikawal dengan melaraskan parameter pemendapan. Kelemahannya ialah kadar pemendapan terlalu rendah, prosesnya rumit, kos pengeluaran tinggi, dan mungkin terdapat kecacatan salutan, seperti retak, kecacatan jaringan dan kecacatan permukaan.
Ringkasnya, kaedah benam adalah terhad kepada ciri teknologinya, yang sesuai untuk pembangunan dan pengeluaran makmal dan bahan bersaiz kecil; Kaedah salutan tidak sesuai untuk pengeluaran besar-besaran kerana konsistensi yang lemah. Kaedah CVR boleh memenuhi pengeluaran besar-besaran produk saiz besar, tetapi ia mempunyai keperluan yang lebih tinggi untuk peralatan dan teknologi. Kaedah CVD adalah kaedah yang sesuai untuk penyediaanSalutan SIC, tetapi kosnya lebih tinggi daripada kaedah CVR kerana kesukaran dalam kawalan proses.
Masa siaran: Feb-22-2024