การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ได้กลายเป็นอุตสาหกรรมพลังงานใหม่ที่มีแนวโน้มดีที่สุดในโลก เมื่อเปรียบเทียบกับเซลล์แสงอาทิตย์โพลีซิลิคอนและซิลิคอนอสัณฐาน ซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์เป็นวัสดุสร้างพลังงานไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ มีประสิทธิภาพการแปลงโฟโตอิเล็กทริกสูงและมีข้อได้เปรียบทางการค้าที่โดดเด่น และกลายเป็นกระแสหลักของการผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์จากแสงอาทิตย์ Czochralski (CZ) เป็นหนึ่งในวิธีการหลักในการเตรียมซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์ องค์ประกอบของเตาหลอมโมโนคริสตัลไลน์ของ Czochralski ประกอบด้วยระบบเตาเผา ระบบสูญญากาศ ระบบแก๊ส ระบบสนามความร้อน และระบบควบคุมไฟฟ้า ระบบสนามความร้อนเป็นหนึ่งในเงื่อนไขที่สำคัญที่สุดสำหรับการเจริญเติบโตของซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์ และคุณภาพของซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์ได้รับผลกระทบโดยตรงจากการกระจายตัวของการไล่ระดับอุณหภูมิของสนามความร้อน
ส่วนประกอบสนามความร้อนส่วนใหญ่ประกอบด้วยวัสดุคาร์บอน (วัสดุกราไฟท์และวัสดุคอมโพสิตคาร์บอน/คาร์บอน) ซึ่งแบ่งออกเป็นชิ้นส่วนรองรับ ชิ้นส่วนที่ใช้งานได้ องค์ประกอบความร้อน ชิ้นส่วนป้องกัน วัสดุฉนวนความร้อน ฯลฯ ตามหน้าที่ของพวกมัน เช่น แสดงในรูปที่ 1 เนื่องจากขนาดของซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์ยังคงเพิ่มขึ้น ความต้องการขนาดสำหรับส่วนประกอบสนามความร้อนก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน วัสดุคอมโพสิตคาร์บอน/คาร์บอนกลายเป็นตัวเลือกแรกสำหรับวัสดุสนามความร้อนสำหรับซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์ เนื่องจากมีความคงตัวของขนาดและคุณสมบัติเชิงกลที่ดีเยี่ยม
ในกระบวนการของซิลิกอนโมโนคริสตัลไลน์ของ czochralcian การหลอมของวัสดุซิลิกอนจะทำให้เกิดไอของซิลิคอนและการกระเด็นของซิลิคอนที่หลอมละลาย ส่งผลให้เกิดการกัดเซาะของซิลิซิฟิเคชันของวัสดุสนามความร้อนคาร์บอน/คาร์บอน และคุณสมบัติทางกลและอายุการใช้งานของวัสดุสนามความร้อนคาร์บอน/คาร์บอนคือ ได้รับผลกระทบอย่างรุนแรง ดังนั้น วิธีการลดการกัดเซาะของซิลิซิฟิเคชันของวัสดุสนามความร้อนคาร์บอน/คาร์บอน และปรับปรุงอายุการใช้งานได้กลายเป็นหนึ่งในข้อกังวลทั่วไปของผู้ผลิตซิลิกอนผลึกเดี่ยวและผู้ผลิตวัสดุสนามความร้อนคาร์บอน/คาร์บอนการเคลือบซิลิกอนคาร์ไบด์ได้กลายเป็นตัวเลือกแรกสำหรับการป้องกันการเคลือบผิวของวัสดุสนามความร้อนคาร์บอน/คาร์บอน เนื่องจากมีความต้านทานการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันและทนต่อการสึกหรอได้ดีเยี่ยม
ในบทความนี้ เริ่มต้นจากวัสดุสนามความร้อนคาร์บอน/คาร์บอนที่ใช้ในการผลิตซิลิกอนโมโนคริสตัลไลน์ เราจะแนะนำวิธีการเตรียมหลัก ข้อดีและข้อเสียของการเคลือบซิลิกอนคาร์ไบด์ บนพื้นฐานนี้ การประยุกต์ใช้และความก้าวหน้าในการวิจัยของการเคลือบซิลิกอนคาร์ไบด์ในวัสดุสนามความร้อนคาร์บอน/คาร์บอนจะได้รับการตรวจสอบตามลักษณะของวัสดุสนามความร้อนคาร์บอน/คาร์บอน และข้อเสนอแนะและทิศทางการพัฒนาสำหรับการป้องกันการเคลือบพื้นผิวของวัสดุสนามความร้อนคาร์บอน/คาร์บอน ถูกหยิบยกขึ้นมา
1 เทคโนโลยีการเตรียมการของการเคลือบซิลิกอนคาร์ไบด์
1.1 วิธีการฝัง
วิธีการฝังมักใช้ในการเตรียมการเคลือบด้านในของซิลิคอนคาร์ไบด์ในระบบวัสดุคอมโพสิต C/ C-sic วิธีนี้ใช้ผงผสมในการห่อวัสดุคาร์บอน/คาร์บอนคอมโพสิตก่อน จากนั้นจึงดำเนินการบำบัดความร้อนที่อุณหภูมิที่กำหนด ชุดของปฏิกิริยาเคมีฟิสิกส์ที่ซับซ้อนเกิดขึ้นระหว่างผงผสมและพื้นผิวของตัวอย่างเพื่อสร้างสารเคลือบ ข้อดีของมันคือกระบวนการนี้ง่าย มีเพียงกระบวนการเดียวเท่านั้นที่สามารถเตรียมวัสดุคอมโพสิตเมทริกซ์ที่มีความหนาแน่นและปราศจากรอยแตกได้ การเปลี่ยนแปลงขนาดเล็กจากพรีฟอร์มเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย เหมาะสำหรับโครงสร้างเสริมไฟเบอร์ การไล่ระดับองค์ประกอบบางอย่างสามารถเกิดขึ้นได้ระหว่างการเคลือบและซับสเตรต ซึ่งเข้ากันได้ดีกับซับสเตรต อย่างไรก็ตาม ยังมีข้อเสียอยู่ เช่น ปฏิกิริยาเคมีที่อุณหภูมิสูง ซึ่งอาจทำให้เส้นใยเสียหาย และคุณสมบัติทางกลของคาร์บอน/เมทริกซ์คาร์บอนลดลง ความสม่ำเสมอของการเคลือบนั้นควบคุมได้ยากเนื่องจากปัจจัยต่างๆ เช่น แรงโน้มถ่วง ซึ่งทำให้การเคลือบไม่สม่ำเสมอ
1.2 วิธีการเคลือบสารละลาย
วิธีการเคลือบสารละลายคือการผสมวัสดุเคลือบและสารยึดเกาะลงในส่วนผสม แปรงอย่างสม่ำเสมอบนพื้นผิวของเมทริกซ์ หลังจากการอบแห้งในบรรยากาศเฉื่อย ชิ้นงานเคลือบจะถูกเผาที่อุณหภูมิสูง และสามารถรับการเคลือบที่ต้องการได้ ข้อดีคือกระบวนการนี้ง่ายและใช้งานง่าย และความหนาของการเคลือบก็ควบคุมได้ง่าย ข้อเสียคือมีความแข็งแรงในการยึดเกาะระหว่างสารเคลือบและสารตั้งต้นต่ำ และความต้านทานการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของสารเคลือบไม่ดี และความสม่ำเสมอของสารเคลือบต่ำ
1.3 วิธีปฏิกิริยาไอเคมี
วิธีปฏิกิริยาไอเคมี (CVR) เป็นวิธีกระบวนการที่ระเหยวัสดุซิลิคอนแข็งให้เป็นไอซิลิคอนที่อุณหภูมิที่กำหนด จากนั้นไอซิลิคอนจะกระจายเข้าสู่ด้านในและพื้นผิวของเมทริกซ์ และทำปฏิกิริยาในแหล่งกำเนิดกับคาร์บอนในเมทริกซ์เพื่อผลิต ซิลิคอนคาร์ไบด์ ข้อดีได้แก่ บรรยากาศที่สม่ำเสมอในเตาเผา อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่สม่ำเสมอ และความหนาของการสะสมของวัสดุเคลือบทุกแห่ง กระบวนการนี้ง่ายและใช้งานง่าย และสามารถควบคุมความหนาของการเคลือบได้โดยการเปลี่ยนความดันไอซิลิคอน เวลาในการสะสม และพารามิเตอร์อื่นๆ ข้อเสียคือตัวอย่างได้รับผลกระทบอย่างมากจากตำแหน่งในเตาเผา และความดันไอซิลิคอนในเตาเผาไม่สามารถเข้าถึงความสม่ำเสมอทางทฤษฎีได้ ส่งผลให้ความหนาของชั้นเคลือบไม่สม่ำเสมอ
1.4 วิธีการสะสมไอสารเคมี
การสะสมไอสารเคมี (CVD) เป็นกระบวนการที่ใช้ไฮโดรคาร์บอนเป็นแหล่งก๊าซและมีความบริสุทธิ์สูง N2/Ar เป็นก๊าซพาหะเพื่อนำก๊าซผสมเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์ไอเคมี และไฮโดรคาร์บอนจะถูกย่อยสลาย สังเคราะห์ กระจาย ดูดซับ และแก้ไขภายใต้ อุณหภูมิและความดันที่แน่นอนเพื่อสร้างฟิล์มแข็งบนพื้นผิวของวัสดุคาร์บอน/คาร์บอนคอมโพสิต ข้อดีของมันคือสามารถควบคุมความหนาแน่นและความบริสุทธิ์ของสารเคลือบได้ นอกจากนี้ยังเหมาะสำหรับชิ้นงานที่มีรูปร่างซับซ้อนมากขึ้น โครงสร้างผลึกและสัณฐานวิทยาพื้นผิวของผลิตภัณฑ์สามารถควบคุมได้โดยการปรับพารามิเตอร์การสะสม ข้อเสียคืออัตราการสะสมต่ำเกินไป กระบวนการซับซ้อน ต้นทุนการผลิตสูง และอาจมีข้อบกพร่องในการเคลือบ เช่น รอยแตกร้าว ข้อบกพร่องของตาข่าย และข้อบกพร่องที่พื้นผิว
โดยสรุป วิธีการฝังนั้นจำกัดอยู่ที่คุณลักษณะทางเทคโนโลยีซึ่งเหมาะสำหรับการพัฒนาและการผลิตห้องปฏิบัติการและวัสดุขนาดเล็ก วิธีการเคลือบไม่เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมากเนื่องจากมีความสม่ำเสมอต่ำ วิธี CVR สามารถตอบสนองการผลิตจำนวนมากของผลิตภัณฑ์ขนาดใหญ่ แต่มีข้อกำหนดด้านอุปกรณ์และเทคโนโลยีที่สูงกว่า วิธี CVD เป็นวิธีที่เหมาะสำหรับการเตรียมตัวการเคลือบ SICแต่ต้นทุนสูงกว่าวิธี CVR เนื่องจากมีความยากในการควบคุมกระบวนการ
เวลาโพสต์: 22 ก.พ. 2024