Fotovoltaïsche energieopwekking uit zonne-energie is de meest veelbelovende nieuwe energie-industrie ter wereld geworden. Vergeleken met polysilicium- en amorfe siliciumzonnecellen heeft monokristallijn silicium, als fotovoltaïsch energieopwekkingsmateriaal, een hoge foto-elektrische conversie-efficiëntie en uitstekende commerciële voordelen, en is het de mainstream geworden van fotovoltaïsche energieopwekking door zonne-energie. Czochralski (CZ) is een van de belangrijkste methoden om monokristallijn silicium te bereiden. De samenstelling van de monokristallijne oven van Czochralski omvat een ovensysteem, een vacuümsysteem, een gassysteem, een thermisch veldsysteem en een elektrisch regelsysteem. Het thermische veldsysteem is een van de belangrijkste voorwaarden voor de groei van monokristallijn silicium, en de kwaliteit van monokristallijn silicium wordt rechtstreeks beïnvloed door de temperatuurgradiëntverdeling van het thermische veld.
De thermische veldcomponenten bestaan voornamelijk uit koolstofmaterialen (grafietmaterialen en koolstof/koolstofcomposietmaterialen), die zijn onderverdeeld in ondersteunende delen, functionele delen, verwarmingselementen, beschermende delen, thermische isolatiematerialen, enz., afhankelijk van hun functies, zoals weergegeven in figuur 1. Naarmate de omvang van monokristallijn silicium blijft toenemen, nemen ook de eisen aan de grootte van thermische veldcomponenten toe. Koolstof/koolstofcomposietmaterialen worden de eerste keuze voor thermische veldmaterialen voor monokristallijn silicium vanwege de dimensionele stabiliteit en uitstekende mechanische eigenschappen.
In het proces van czochralcisch monokristallijn silicium zal het smelten van siliciummateriaal siliciumdamp en gesmolten siliciumspatten produceren, resulterend in de verkiezeling-erosie van koolstof / koolstof thermische veldmaterialen, en de mechanische eigenschappen en levensduur van koolstof / koolstof thermische veldmaterialen zijn ernstig getroffen. Daarom is het verminderen van de verkiezelingserosie van koolstof/koolstof thermische veldmaterialen en het verbeteren van hun levensduur een van de gemeenschappelijke zorgen geworden van fabrikanten van monokristallijn silicium en fabrikanten van koolstof/koolstof thermische veldmaterialen.Siliciumcarbide coatingis de eerste keuze geworden voor de bescherming van oppervlaktecoatings van koolstof/koolstof thermische veldmaterialen vanwege de uitstekende thermische schokbestendigheid en slijtvastheid.
In dit artikel worden, uitgaande van koolstof/koolstof thermische veldmaterialen die worden gebruikt bij de productie van monokristallijn silicium, de belangrijkste bereidingsmethoden, voor- en nadelen van siliciumcarbidecoating geïntroduceerd. Op deze basis worden de toepassing en onderzoeksvoortgang van siliciumcarbidecoating in koolstof/koolstof thermische veldmaterialen beoordeeld op basis van de kenmerken van koolstof/koolstof thermische veldmaterialen, en worden suggesties en ontwikkelingsrichtingen gegeven voor de bescherming van oppervlaktecoatings van koolstof/koolstof thermische veldmaterialen. worden naar voren geschoven.
1 Bereidingstechnologie vancoating van siliciumcarbide
1.1 Inbeddingsmethode
De inbeddingsmethode wordt vaak gebruikt om de binnencoating van siliciumcarbide in een C/C-sic-composietmateriaalsysteem voor te bereiden. Bij deze methode wordt eerst gemengd poeder gebruikt om het koolstof/koolstofcomposietmateriaal in te wikkelen en vervolgens een warmtebehandeling bij een bepaalde temperatuur uit te voeren. Er vindt een reeks complexe fysisch-chemische reacties plaats tussen het gemengde poeder en het oppervlak van het monster om de coating te vormen. Het voordeel is dat het proces eenvoudig is: slechts één enkel proces kan dichte, scheurvrije matrixcomposietmaterialen bereiden; Kleine maatverandering van voorvorm naar eindproduct; Geschikt voor elke vezelversterkte structuur; Tussen de coating en het substraat kan een bepaalde samenstellingsgradiënt ontstaan, die goed met het substraat gecombineerd wordt. Er zijn echter ook nadelen, zoals de chemische reactie bij hoge temperatuur, die de vezel kan beschadigen, en de mechanische eigenschappen van koolstof/koolstofmatrix gaan achteruit. De uniformiteit van de coating is moeilijk te controleren vanwege factoren zoals de zwaartekracht, waardoor de coating ongelijkmatig wordt.
1.2 Methode voor het coaten van mest
De slurry-coatingmethode bestaat uit het mengen van het coatingmateriaal en het bindmiddel tot een mengsel, gelijkmatig borstelen op het oppervlak van de matrix, na drogen in een inerte atmosfeer, het gecoate monster wordt gesinterd bij hoge temperatuur en de vereiste coating kan worden verkregen. De voordelen zijn dat het proces eenvoudig en gemakkelijk te bedienen is en dat de laagdikte gemakkelijk te controleren is; Het nadeel is dat er een slechte hechtsterkte is tussen de coating en het substraat, dat de thermische schokbestendigheid van de coating slecht is en dat de uniformiteit van de coating laag is.
1.3 Chemische dampreactiemethode
Chemische dampreactie (CVR) -methode is een procesmethode waarbij vast siliciummateriaal bij een bepaalde temperatuur in siliciumdamp verdampt, waarna de siliciumdamp naar de binnenkant en het oppervlak van de matrix diffundeert en in situ reageert met koolstof in de matrix om te produceren siliciumcarbide. De voordelen zijn onder meer een uniforme atmosfeer in de oven, een consistente reactiesnelheid en overal afzettingsdikte van gecoat materiaal; Het proces is eenvoudig en gemakkelijk te bedienen, en de laagdikte kan worden geregeld door de siliciumdampdruk, depositietijd en andere parameters te veranderen. Het nadeel is dat het monster sterk wordt beïnvloed door de positie in de oven en dat de siliciumdampdruk in de oven de theoretische uniformiteit niet kan bereiken, wat resulteert in een ongelijkmatige laagdikte.
1.4 Chemische dampafzettingsmethode
Chemische dampdepositie (CVD) is een proces waarbij koolwaterstoffen worden gebruikt als gasbron en zeer zuiver N2/Ar als draaggas om gemengde gassen in een chemische dampreactor te introduceren, en de koolwaterstoffen worden ontleed, gesynthetiseerd, verspreid, geadsorbeerd en opgelost onder bepaalde temperatuur en druk om vaste films te vormen op het oppervlak van koolstof/koolstofcomposietmaterialen. Het voordeel is dat de dichtheid en zuiverheid van de coating kan worden gecontroleerd; Het is ook geschikt voor werkstukken met een complexere vorm; De kristalstructuur en oppervlaktemorfologie van het product kunnen worden gecontroleerd door de depositieparameters aan te passen. De nadelen zijn dat de afzettingssnelheid te laag is, het proces complex is, de productiekosten hoog zijn en dat er coatingdefecten kunnen optreden, zoals scheuren, mesh-defecten en oppervlaktedefecten.
Samenvattend is de inbeddingsmethode beperkt tot de technologische kenmerken ervan, die geschikt is voor de ontwikkeling en productie van laboratorium- en kleine materialen; De coatingmethode is vanwege de slechte consistentie niet geschikt voor massaproductie. De CVR-methode kan voldoen aan de massaproductie van grote producten, maar stelt hogere eisen aan apparatuur en technologie. CVD-methode is een ideale bereidingsmethodeSIC-coating, maar de kosten zijn hoger dan die van de CVR-methode vanwege de moeilijkheid bij procesbeheersing.
Posttijd: 22 februari 2024