A geração de energia solar fotovoltaica tornou-se a nova indústria de energia mais promissora do mundo. Comparado com células solares de polissilício e silício amorfo, o silício monocristalino, como material de geração de energia fotovoltaica, tem uma alta eficiência de conversão fotoelétrica e excelentes vantagens comerciais, e se tornou a corrente principal da geração de energia solar fotovoltaica. Czochralski (CZ) é um dos principais métodos para preparar silício monocristalino. A composição do forno monocristalino Czochralski inclui sistema de forno, sistema de vácuo, sistema de gás, sistema de campo térmico e sistema de controle elétrico. O sistema de campo térmico é uma das condições mais importantes para o crescimento do silício monocristalino, e a qualidade do silício monocristalino é diretamente afetada pela distribuição do gradiente de temperatura do campo térmico.
Os componentes do campo térmico são compostos principalmente por materiais de carbono (materiais de grafite e materiais compósitos de carbono/carbono), que são divididos em peças de suporte, peças funcionais, elementos de aquecimento, peças de proteção, materiais de isolamento térmico, etc., de acordo com suas funções, como mostrado na Figura 1. À medida que o tamanho do silício monocristalino continua a aumentar, os requisitos de tamanho para componentes de campo térmico também aumentam. Os materiais compósitos carbono/carbono tornam-se a primeira escolha para materiais de campo térmico para silício monocristalino devido à sua estabilidade dimensional e excelentes propriedades mecânicas.
No processo de silício monocristalino zochralciano, o derretimento do material de silício produzirá vapor de silício e respingos de silício fundido, resultando na erosão da silicificação de materiais de campo térmico de carbono/carbono, e as propriedades mecânicas e a vida útil dos materiais de campo térmico de carbono/carbono são seriamente afetado. Portanto, como reduzir a erosão da silicificação de materiais de campo térmico de carbono/carbono e melhorar sua vida útil tornou-se uma das preocupações comuns dos fabricantes de silício monocristalino e dos fabricantes de materiais de campo térmico de carbono/carbono.Revestimento de carboneto de silíciotornou-se a primeira escolha para proteção de revestimento de superfície de materiais de campo térmico de carbono/carbono devido à sua excelente resistência ao choque térmico e ao desgaste.
Neste artigo, a partir de materiais de campo térmico carbono/carbono utilizados na produção de silício monocristalino, são apresentados os principais métodos de preparação, vantagens e desvantagens do revestimento de carboneto de silício. Com base nisso, o progresso da aplicação e da pesquisa do revestimento de carboneto de silício em materiais de campo térmico de carbono/carbono é revisado de acordo com as características dos materiais de campo térmico de carbono/carbono e sugestões e direções de desenvolvimento para proteção de revestimento de superfície de materiais de campo térmico de carbono/carbono. são apresentados.
1 Tecnologia de preparação derevestimento de carboneto de silício
1.1 Método de incorporação
O método de incorporação é frequentemente usado para preparar o revestimento interno de carboneto de silício no sistema de material compósito C/C-sic. Este método primeiro usa pó misturado para envolver o material composto de carbono/carbono e, em seguida, realiza o tratamento térmico a uma determinada temperatura. Uma série de reações físico-químicas complexas ocorre entre o pó misturado e a superfície da amostra para formar o revestimento. Sua vantagem é que o processo é simples, apenas um único processo pode preparar materiais compósitos de matriz densos e sem fissuras; Pequena mudança de tamanho da pré-forma para o produto final; Adequado para qualquer estrutura reforçada com fibra; Um certo gradiente de composição pode ser formado entre o revestimento e o substrato, que combina bem com o substrato. No entanto, também existem desvantagens, como a reação química em alta temperatura, que pode danificar a fibra, e o declínio das propriedades mecânicas da matriz carbono/carbono. A uniformidade do revestimento é difícil de controlar, devido a fatores como a gravidade, que torna o revestimento irregular.
1.2 Método de revestimento de pasta
O método de revestimento em pasta consiste em misturar o material de revestimento e o aglutinante em uma mistura, escovar uniformemente na superfície da matriz, após a secagem em atmosfera inerte, a amostra revestida é sinterizada em alta temperatura e o revestimento necessário pode ser obtido. As vantagens são que o processo é simples e fácil de operar e a espessura do revestimento é fácil de controlar; A desvantagem é que a resistência de ligação entre o revestimento e o substrato é fraca, a resistência ao choque térmico do revestimento é fraca e a uniformidade do revestimento é baixa.
1.3 Método de reação química de vapor
O método de reação química de vapor (CVR) é um método de processo que evapora o material sólido de silício em vapor de silício a uma determinada temperatura e, em seguida, o vapor de silício se difunde no interior e na superfície da matriz e reage in situ com o carbono na matriz para produzir carboneto de silício. Suas vantagens incluem atmosfera uniforme no forno, taxa de reação consistente e espessura de deposição do material revestido em todos os lugares; O processo é simples e fácil de operar, e a espessura do revestimento pode ser controlada alterando a pressão do vapor de silício, o tempo de deposição e outros parâmetros. A desvantagem é que a amostra é muito afetada pela posição no forno, e a pressão do vapor de silício no forno não consegue atingir a uniformidade teórica, resultando em espessura irregular do revestimento.
1.4 Método de deposição química de vapor
A deposição química de vapor (CVD) é um processo no qual hidrocarbonetos são usados como fonte de gás e N2/Ar de alta pureza como gás de arraste para introduzir gases mistos em um reator químico de vapor, e os hidrocarbonetos são decompostos, sintetizados, difundidos, adsorvidos e resolvidos sob certa temperatura e pressão para formar filmes sólidos na superfície de materiais compósitos de carbono/carbono. Sua vantagem é que a densidade e a pureza do revestimento podem ser controladas; Também é adequado para peças de trabalho com formatos mais complexos; A estrutura cristalina e a morfologia da superfície do produto podem ser controladas ajustando os parâmetros de deposição. As desvantagens são que a taxa de deposição é muito baixa, o processo é complexo, o custo de produção é alto e pode haver defeitos de revestimento, como rachaduras, defeitos de malha e defeitos superficiais.
Em resumo, o método de incorporação limita-se às suas características tecnológicas, adequadas ao desenvolvimento e produção de materiais laboratoriais e de pequeno porte; O método de revestimento não é adequado para produção em massa devido à sua baixa consistência. O método CVR pode atender à produção em massa de produtos de grande porte, mas possui requisitos mais elevados de equipamentos e tecnologia. O método CVD é um método ideal para prepararRevestimento SIC, mas seu custo é superior ao método CVR devido à dificuldade de controle do processo.
Horário da postagem: 22 de fevereiro de 2024