Výroba solárnej fotovoltaickej energie sa stala svetovo najsľubnejším novým energetickým odvetvím. V porovnaní so solárnymi článkami z polysilikónu a amorfného kremíka má monokryštalický kremík ako materiál na výrobu fotovoltaickej energie vysokú účinnosť fotoelektrickej konverzie a vynikajúce komerčné výhody a stal sa hlavným prúdom výroby solárnej fotovoltaickej energie. Czochralski (CZ) je jednou z hlavných metód prípravy monokryštalického kremíka. Zloženie Czochralského monokryštalickej pece zahŕňa pecný systém, vákuový systém, plynový systém, systém tepelného poľa a elektrický riadiaci systém. Systém tepelného poľa je jednou z najdôležitejších podmienok pre rast monokryštalického kremíka a kvalita monokryštalického kremíka je priamo ovplyvnená rozložením teplotného gradientu tepelného poľa.
Komponenty tepelného poľa sú zložené najmä z uhlíkových materiálov (grafitové materiály a uhlíkovo/uhlíkové kompozitné materiály), ktoré sa podľa funkcií delia na nosné časti, funkčné časti, vykurovacie telesá, ochranné časti, tepelnoizolačné materiály atď. je znázornené na obrázku 1. Ako sa veľkosť monokryštalického kremíka neustále zväčšuje, zvyšujú sa aj požiadavky na veľkosť komponentov tepelného poľa. Kompozitné materiály uhlík/uhlík sa vďaka svojej rozmerovej stabilite a vynikajúcim mechanickým vlastnostiam stávajú prvou voľbou materiálov tepelného poľa pre monokryštalický kremík.
V procese czochralcianskeho monokryštalického kremíka bude tavenie kremíkového materiálu produkovať kremíkové pary a rozstrek roztaveného kremíka, čo vedie k erózii uhlíkových/uhlíkových tepelných polí a mechanické vlastnosti a životnosť materiálov uhlíkových/uhlíkových tepelných polí sú vážne postihnuté. Preto, ako znížiť eróziu kremíka uhlíkových / uhlíkových materiálov tepelného poľa a zlepšiť ich životnosť, sa stalo jedným zo spoločných záujmov výrobcov monokryštalického kremíka a výrobcov materiálov tepelného poľa uhlík / uhlík.Povlak z karbidu kremíkasa stala prvou voľbou pre ochranu povrchových náterov uhlíkových/uhlíkových materiálov tepelného poľa vďaka svojej vynikajúcej odolnosti proti tepelným šokom a odolnosti proti opotrebovaniu.
V tomto článku, vychádzajúc z materiálov tepelných polí uhlík/uhlík používaných pri výrobe monokryštalického kremíka, sú uvedené hlavné spôsoby prípravy, výhody a nevýhody povlaku karbidu kremíka. Na tomto základe sa skúma pokrok aplikácie a výskumu povlaku karbidu kremíka v materiáloch tepelných polí uhlík/uhlík podľa charakteristík materiálov tepelného poľa uhlík/uhlík a návrhy a smery vývoja na ochranu povrchových povlakov materiálov uhlíkových/uhlíkových tepelných polí. sú predložené.
1 Technológia prípravy zpovlak z karbidu kremíka
1.1 Spôsob vkladania
Metóda zabudovania sa často používa na prípravu vnútorného povlaku karbidu kremíka v systéme kompozitných materiálov C/C-sic. Táto metóda najprv používa zmiešaný prášok na obalenie uhlíkovo-uhlíkového kompozitného materiálu a potom sa vykonáva tepelné spracovanie pri určitej teplote. Medzi zmiešaným práškom a povrchom vzorky dochádza k sérii zložitých fyzikálno-chemických reakcií za vzniku povlaku. Jeho výhodou je, že proces je jednoduchý, iba jediným procesom je možné pripraviť husté matricové kompozitné materiály bez trhlín; Malá zmena veľkosti od predlisku po konečný produkt; Vhodné pre akúkoľvek štruktúru vystuženú vláknami; Medzi náterom a substrátom sa môže vytvoriť určitý gradient kompozície, ktorý je dobre kombinovaný so substrátom. Existujú však aj nevýhody, ako je chemická reakcia pri vysokej teplote, ktorá môže poškodiť vlákno, a mechanické vlastnosti matrice uhlík/uhlík klesajú. Rovnomernosť povlaku je ťažké kontrolovať v dôsledku faktorov, ako je gravitácia, ktorá spôsobuje, že povlak je nerovnomerný.
1.2 Spôsob nanášania kaše
Metóda poťahovania kašou spočíva v zmiešaní poťahového materiálu a spojiva do zmesi, rovnomerným štetcom na povrchu matrice, po vysušení v inertnej atmosfére sa potiahnutá vzorka speká pri vysokej teplote a môže sa získať požadovaný povlak. Výhody spočívajú v tom, že proces je jednoduchý a ľahko ovládateľný a hrúbka povlaku sa dá ľahko kontrolovať; Nevýhodou je slabá pevnosť spojenia medzi povlakom a substrátom a nízka odolnosť povlaku voči teplotným šokom a nízka rovnomernosť povlaku.
1.3 Metóda chemickej reakcie pár
Metóda chemickej parnej reakcie (CVR) je procesná metóda, ktorá odparuje pevný kremíkový materiál na kremíkovú paru pri určitej teplote a potom kremíková para difunduje do vnútra a povrchu matrice a reaguje in situ s uhlíkom v matrici za vzniku karbid kremíka. Medzi jeho výhody patrí rovnomerná atmosféra v peci, konštantná reakčná rýchlosť a hrúbka nanášania potiahnutého materiálu všade; Proces je jednoduchý a ľahko ovládateľný a hrúbka povlaku môže byť riadená zmenou tlaku pár kremíka, času depozície a ďalších parametrov. Nevýhodou je, že vzorka je značne ovplyvnená polohou v peci a tlak kremíkových pár v peci nemôže dosiahnuť teoretickú rovnomernosť, čo vedie k nerovnomernej hrúbke povlaku.
1.4 Metóda chemickej depozície z pár
Chemická depozícia z plynnej fázy (CVD) je proces, v ktorom sa uhľovodíky používajú ako zdroj plynu a vysoko čistý N2/Ar ako nosný plyn na zavádzanie zmiešaných plynov do chemického parného reaktora a uhľovodíky sa rozkladajú, syntetizujú, difundujú, adsorbujú a rozpúšťajú za určitú teplotu a tlak na vytvorenie pevných filmov na povrchu uhlíkových/uhlíkových kompozitných materiálov. Jeho výhodou je, že hustotu a čistotu povlaku možno kontrolovať; Je vhodný aj pre obrobky so zložitejším tvarom; Kryštálovú štruktúru a povrchovú morfológiu produktu je možné kontrolovať úpravou parametrov depozície. Nevýhody spočívajú v tom, že rýchlosť nanášania je príliš nízka, proces je zložitý, výrobné náklady sú vysoké a môžu sa vyskytnúť defekty povlaku, ako sú praskliny, defekty siete a povrchové defekty.
Stručne povedané, metóda zalievania je obmedzená na svoje technologické charakteristiky, ktoré sú vhodné na vývoj a výrobu laboratórnych a malorozmerných materiálov; Metóda nanášania nie je vhodná pre sériovú výrobu z dôvodu zlej konzistencie. Metóda CVR môže spĺňať sériovú výrobu produktov veľkých rozmerov, ale má vyššie požiadavky na vybavenie a technológiu. CVD metóda je ideálna metóda na prípravuSIC povlak, ale jej cena je vyššia ako pri metóde CVR kvôli jej ťažkostiam s riadením procesu.
Čas odoslania: 22. februára 2024