Solcellsproduktion har blivit världens mest lovande nya energiindustri. Jämfört med solceller av polykisel och amorft kisel, har monokristallint kisel, som ett fotovoltaiskt kraftgenereringsmaterial, en hög fotoelektrisk omvandlingseffektivitet och enastående kommersiella fördelar, och har blivit huvudströmmen av solenergiproduktion. Czochralski (CZ) är en av de viktigaste metoderna för att framställa monokristallint kisel. Sammansättningen av Czochralski monokristallin ugn inkluderar ugnssystem, vakuumsystem, gassystem, termiskt fältsystem och elektriskt styrsystem. Det termiska fältsystemet är en av de viktigaste förutsättningarna för tillväxten av monokristallint kisel, och kvaliteten på monokristallint kisel påverkas direkt av temperaturgradientfördelningen i det termiska fältet.
Värmefältskomponenterna är huvudsakligen sammansatta av kolmaterial (grafitmaterial och kol/kolkompositmaterial), som är indelade i stöddelar, funktionsdelar, värmeelement, skyddsdelar, värmeisoleringsmaterial etc., enligt deras funktioner, som visas i figur 1. När storleken på monokristallint kisel fortsätter att öka, ökar också storlekskraven för termiska fältkomponenter. Kol/kolkompositmaterial blir förstahandsvalet för termiska fältmaterial för monokristallint kisel på grund av dess dimensionella stabilitet och utmärkta mekaniska egenskaper.
I processen med czochralcian monokristallint kisel kommer smältningen av kiselmaterial att producera kiselånga och smält kiselstänk, vilket resulterar i kiselbildningserosion av kol/kol termiska fältmaterial, och de mekaniska egenskaperna och livslängden för kol/kol termiska fältmaterial är allvarligt drabbad. Därför har hur man kan minska kiselbildningserosionen av kol/kol-termiska fältmaterial och förbättra deras livslängd blivit ett av de vanligaste problemen för tillverkare av monokristallint kisel och tillverkare av kol/kol-termiska fältmaterial.Silikonkarbidbeläggninghar blivit förstahandsvalet för ytbeläggningsskydd av kol/kol termiska fältmaterial på grund av dess utmärkta termiska stötbeständighet och slitstyrka.
I denna artikel, med utgångspunkt från kol/kol-termiska fältmaterial som används i monokristallin kiselproduktion, introduceras de viktigaste beredningsmetoderna, fördelarna och nackdelarna med kiselkarbidbeläggning. På grundval av detta granskas tillämpningen och forskningsframstegen för kiselkarbidbeläggning i termiska kol/kolmaterial i enlighet med egenskaperna hos kol/kol-termiska fältmaterial, och förslag och utvecklingsriktningar för ytbeläggningsskydd av kol/kol-termiska fältmaterial läggs fram.
1 Beredningsteknik avkiselkarbidbeläggning
1.1 Inbäddningsmetod
Inbäddningsmetoden används ofta för att förbereda den inre beläggningen av kiselkarbid i C/C-sic kompositmaterialsystem. Denna metod använder först blandat pulver för att linda in kol/kol-kompositmaterialet och utför sedan värmebehandling vid en viss temperatur. En serie komplexa fysikalisk-kemiska reaktioner inträffar mellan det blandade pulvret och ytan av provet för att bilda beläggningen. Dess fördel är att processen är enkel, endast en enda process kan framställa täta, sprickfria matriskompositmaterial; Liten storleksändring från förform till slutprodukt; Lämplig för alla fiberförstärkta strukturer; En viss sammansättningsgradient kan bildas mellan beläggningen och substratet, vilket är väl kombinerat med substratet. Men det finns också nackdelar, såsom den kemiska reaktionen vid hög temperatur, som kan skada fibern, och de mekaniska egenskaperna hos kol/kolmatrisen försämras. Beläggningens enhetlighet är svår att kontrollera, på grund av faktorer som tyngdkraften, vilket gör beläggningen ojämn.
1.2 Slambeläggningsmetod
Slurrybeläggningsmetoden är att blanda beläggningsmaterialet och bindemedlet till en blandning, jämnt borsta på ytan av matrisen, efter torkning i en inert atmosfär, sintras det belagda provet vid hög temperatur och den erforderliga beläggningen kan erhållas. Fördelarna är att processen är enkel och lätt att använda, och beläggningens tjocklek är lätt att kontrollera; Nackdelen är att det finns dålig bindningsstyrka mellan beläggningen och substratet, och beläggningens värmechockbeständighet är dålig och beläggningens enhetlighet är låg.
1.3 Metod för kemisk ångreaktion
Kemisk ångreaktion (CVR) metod är en processmetod som förångar fast kiselmaterial till kiselånga vid en viss temperatur, och sedan diffunderar kiselångan in i matrisens inre och yta och reagerar in situ med kol i matrisen för att producera kiselkarbid. Dess fördelar inkluderar enhetlig atmosfär i ugnen, konsekvent reaktionshastighet och avsättningstjocklek av belagt material överallt; Processen är enkel och lätt att använda, och beläggningens tjocklek kan kontrolleras genom att ändra kiselångtrycket, avsättningstid och andra parametrar. Nackdelen är att provet påverkas kraftigt av läget i ugnen och att kiselångtrycket i ugnen inte kan nå den teoretiska likformigheten, vilket resulterar i ojämn beläggningstjocklek.
1.4 Metod för kemisk ångdeponering
Kemisk ångavsättning (CVD) är en process där kolväten används som gaskälla och hög renhet N2/Ar som bärargas för att införa blandade gaser i en kemisk ångreaktor, och kolvätena sönderdelas, syntetiseras, diffunderar, adsorberas och löses upp under viss temperatur och tryck för att bilda fasta filmer på ytan av kol/kolkompositmaterial. Dess fördel är att beläggningens densitet och renhet kan kontrolleras; Den är också lämplig för arbetsstycke med mer komplex form; Kristallstrukturen och ytmorfologin hos produkten kan kontrolleras genom att justera avsättningsparametrarna. Nackdelarna är att avsättningshastigheten är för låg, processen är komplex, produktionskostnaden är hög och det kan finnas beläggningsdefekter, såsom sprickor, nätdefekter och ytdefekter.
Sammanfattningsvis är inbäddningsmetoden begränsad till dess tekniska egenskaper, som är lämplig för utveckling och produktion av laboratorie- och material av liten storlek; Beläggningsmetoden är inte lämplig för massproduktion på grund av dess dåliga konsistens. CVR-metoden kan möta massproduktion av stora produkter, men den har högre krav på utrustning och teknik. CVD-metoden är en idealisk metod för att förberedaSIC beläggning, men dess kostnad är högre än CVR-metoden på grund av dess svårighet med processtyrning.
Posttid: 22-2-2024