Ang solar photovoltaic power generation ay naging pinaka-promising na bagong industriya ng enerhiya sa mundo. Kung ikukumpara sa polysilicon at amorphous silicon solar cells, ang monocrystalline silicon, bilang isang photovoltaic power generation material, ay may mataas na photoelectric conversion efficiency at natitirang komersyal na mga bentahe, at naging mainstream ng solar photovoltaic power generation. Ang Czochralski (CZ) ay isa sa mga pangunahing pamamaraan sa paghahanda ng monocrystalline na silikon. Ang komposisyon ng Czochralski monocrystalline furnace ay kinabibilangan ng furnace system, vacuum system, gas system, thermal field system at electrical control system. Ang sistema ng thermal field ay isa sa pinakamahalagang kondisyon para sa paglago ng monocrystalline silicon, at ang kalidad ng monocrystalline silicon ay direktang apektado ng pamamahagi ng gradient ng temperatura ng thermal field.
Ang mga bahagi ng thermal field ay pangunahing binubuo ng mga materyal na carbon (mga materyales sa grapayt at mga materyal na composite ng carbon/carbon), na nahahati sa mga bahagi ng suporta, mga bahagi ng pagganap, mga elemento ng pag-init, mga bahagi ng proteksiyon, mga materyales sa thermal insulation, atbp., ayon sa kanilang mga pag-andar, bilang ipinapakita sa Figure 1. Habang ang laki ng monocrystalline silicon ay patuloy na tumataas, ang mga kinakailangan sa laki para sa mga bahagi ng thermal field ay tumataas din. Ang carbon/carbon composite na materyales ay naging unang pagpipilian para sa mga thermal field na materyales para sa monocrystalline silicon dahil sa dimensional na katatagan nito at mahusay na mekanikal na katangian.
Sa proseso ng czochralcian monocrystalline silicon, ang pagtunaw ng silicon material ay magbubunga ng silicon vapor at molten silicon splash, na magreresulta sa silicification erosion ng carbon/carbon thermal field materials, at ang mga mekanikal na katangian at buhay ng serbisyo ng carbon/carbon thermal field na materyales ay malubhang apektado. Samakatuwid, kung paano bawasan ang silicification erosion ng carbon/carbon thermal field na materyales at pagbutihin ang kanilang buhay ng serbisyo ay naging isa sa mga karaniwang alalahanin ng mga tagagawa ng monocrystalline na silikon at mga tagagawa ng carbon/carbon thermal field material.Silicon carbide coatingay naging unang pagpipilian para sa proteksyon ng surface coating ng carbon/carbon thermal field na materyales dahil sa mahusay nitong thermal shock resistance at wear resistance.
Sa papel na ito, simula sa carbon/carbon thermal field na materyales na ginagamit sa monocrystalline silicon production, ang mga pangunahing paraan ng paghahanda, mga pakinabang at disadvantages ng silicon carbide coating ay ipinakilala. Sa batayan na ito, ang pag-unlad ng aplikasyon at pananaliksik ng silicon carbide coating sa carbon/carbon thermal field na materyales ay sinusuri ayon sa mga katangian ng carbon/carbon thermal field na materyales, at mga mungkahi at direksyon sa pagbuo para sa surface coating na proteksyon ng carbon/carbon thermal field na materyales. ay iniharap.
1 Paghahanda ng teknolohiya ngsilikon carbide coating
1.1 Paraan ng pag-embed
Ang paraan ng pag-embed ay kadalasang ginagamit upang ihanda ang panloob na patong ng silicon carbide sa C/C-sic composite material system. Ang pamamaraang ito ay unang gumagamit ng pinaghalong pulbos upang balutin ang carbon/carbon composite na materyal, at pagkatapos ay nagsasagawa ng heat treatment sa isang tiyak na temperatura. Ang isang serye ng mga kumplikadong physico-kemikal na reaksyon ay nagaganap sa pagitan ng pinaghalong pulbos at sa ibabaw ng sample upang mabuo ang patong. Ang kalamangan nito ay ang proseso ay simple, isang solong proseso lamang ang maaaring maghanda ng mga siksik, walang basag na matrix composite na materyales; Maliit na laki ng pagbabago mula sa preform hanggang sa huling produkto; Angkop para sa anumang fiber reinforced na istraktura; Ang isang tiyak na gradient ng komposisyon ay maaaring mabuo sa pagitan ng patong at substrate, na mahusay na pinagsama sa substrate. Gayunpaman, mayroon ding mga disadvantages, tulad ng kemikal na reaksyon sa mataas na temperatura, na maaaring makapinsala sa hibla, at ang mga mekanikal na katangian ng pagbaba ng carbon/carbon matrix. Ang pagkakapareho ng patong ay mahirap kontrolin, dahil sa mga kadahilanan tulad ng gravity, na ginagawang hindi pantay ang patong.
1.2 Paraan ng slurry coating
Ang pamamaraan ng slurry coating ay upang paghaluin ang materyal na patong at panali sa isang halo, pantay na brush sa ibabaw ng matrix, pagkatapos ng pagpapatayo sa isang hindi gumagalaw na kapaligiran, ang pinahiran na ispesimen ay sintered sa mataas na temperatura, at ang kinakailangang patong ay maaaring makuha. Ang mga bentahe ay ang proseso ay simple at madaling patakbuhin, at ang kapal ng patong ay madaling kontrolin; Ang kawalan ay mayroong mahinang lakas ng pagbubuklod sa pagitan ng patong at ng substrate, at ang thermal shock resistance ng patong ay mahina, at ang pagkakapareho ng patong ay mababa.
1.3 Paraan ng reaksyon ng singaw ng kemikal
singaw ng kemikal reaksyon(CVR) Ang pamamaraan ay isang paraan ng proseso na nag-evaporate ng solidong silikon na materyal sa silikon na singaw sa isang tiyak na temperatura, at pagkatapos ay ang silikon na singaw ay kumakalat sa loob at ibabaw ng matris, at tumutugon sa kinaroroonan ng carbon sa matris upang makagawa ng silikon na karbida. Kasama sa mga bentahe nito ang pare-parehong kapaligiran sa pugon, pare-pareho ang rate ng reaksyon at kapal ng deposition ng pinahiran na materyal sa lahat ng dako; Ang proseso ay simple at madaling patakbuhin, at ang kapal ng patong ay maaaring kontrolin sa pamamagitan ng pagbabago ng presyon ng singaw ng silikon, oras ng pagtitiwalag at iba pang mga parameter. Ang kawalan ay ang sample ay lubhang apektado ng posisyon sa pugon, at ang presyon ng singaw ng silikon sa pugon ay hindi maabot ang teoretikal na pagkakapareho, na nagreresulta sa hindi pantay na kapal ng patong.
1.4 Paraan ng pagdeposito ng singaw ng kemikal
Ang chemical vapor deposition (CVD) ay isang proseso kung saan ginagamit ang mga hydrocarbon bilang pinagmumulan ng gas at mataas na kadalisayan ng N2/Ar bilang carrier gas upang ipasok ang mga halo-halong gas sa isang chemical vapor reactor, at ang mga hydrocarbon ay nabubulok, na-synthesize, nagkakalat, na-adsorbed at nalulutas sa ilalim ng ilang temperatura at presyon upang bumuo ng mga solidong pelikula sa ibabaw ng carbon/carbon composite na materyales. Ang kalamangan nito ay ang density at kadalisayan ng patong ay maaaring kontrolin; Ito ay angkop din para sa trabaho-piraso na may mas kumplikadong hugis; Ang istraktura ng kristal at morpolohiya sa ibabaw ng produkto ay maaaring kontrolin sa pamamagitan ng pagsasaayos ng mga parameter ng pagtitiwalag. Ang mga disadvantages ay ang deposition rate ay masyadong mababa, ang proseso ay kumplikado, ang production cost ay mataas, at maaaring may coating defects, tulad ng mga bitak, mesh defect at surface defects.
Sa buod, ang paraan ng pag-embed ay limitado sa mga teknolohikal na katangian nito, na angkop para sa pag-unlad at paggawa ng mga laboratoryo at maliit na laki ng mga materyales; Ang pamamaraan ng patong ay hindi angkop para sa mass production dahil sa hindi magandang pagkakapare-pareho nito. Maaaring matugunan ng paraan ng CVR ang mass production ng malalaking sukat na mga produkto, ngunit mayroon itong mas mataas na mga kinakailangan para sa kagamitan at teknolohiya. Ang paraan ng CVD ay isang mainam na paraan para sa paghahandaPatong ng SIC, ngunit ang gastos nito ay mas mataas kaysa sa pamamaraan ng CVR dahil sa kahirapan nito sa pagkontrol sa proseso.
Oras ng post: Peb-22-2024