Güneş fotovoltaik enerji üretimi dünyanın en umut verici yeni enerji endüstrisi haline geldi. Polisilikon ve amorf silikon güneş pilleri ile karşılaştırıldığında, fotovoltaik enerji üretim malzemesi olarak monokristalin silikon, yüksek fotoelektrik dönüşüm verimliliğine ve olağanüstü ticari avantajlara sahiptir ve güneş fotovoltaik enerji üretiminin ana akımı haline gelmiştir. Czochralski (CZ), monokristalin silikon hazırlamak için ana yöntemlerden biridir. Czochralski monokristal fırınının bileşimi fırın sistemi, vakum sistemi, gaz sistemi, termal alan sistemi ve elektrik kontrol sistemini içerir. Termal alan sistemi, monokristalin silikonun büyümesi için en önemli koşullardan biridir ve monokristalin silikonun kalitesi, termal alanın sıcaklık gradyanı dağılımından doğrudan etkilenir.
Termal alan bileşenleri temel olarak, işlevlerine göre destek parçalarına, fonksiyonel parçalara, ısıtma elemanlarına, koruyucu parçalara, ısı yalıtım malzemelerine vb. ayrılan karbon malzemelerden (grafit malzemeler ve karbon/karbon kompozit malzemeler) oluşur. Şekil 1'de gösterilmektedir. Monokristal silisyumun boyutu artmaya devam ettikçe, termal alan bileşenlerinin boyut gereksinimleri de artmaktadır. Karbon/karbon kompozit malzemeler, boyutsal stabilitesi ve mükemmel mekanik özellikleri nedeniyle monokristalin silikon için termal alan malzemeleri olarak ilk tercih haline gelir.
Czochralcian monokristalin silikon sürecinde, silikon malzemenin erimesi, silikon buharı ve erimiş silikon sıçraması üretecek, bu da karbon/karbon termal alan malzemelerinin silisleşme erozyonuna neden olacak ve karbon/karbon termal alan malzemelerinin mekanik özellikleri ve servis ömrü, ciddi biçimde etkilendi. Bu nedenle, karbon/karbon termal alan malzemelerinin silisleşme erozyonunun nasıl azaltılacağı ve bunların hizmet ömrünün nasıl artırılacağı, monokristalin silikon üreticilerinin ve karbon/karbon termal alan malzemesi üreticilerinin ortak kaygılarından biri haline geldi.Silisyum karbür kaplamaMükemmel termal şok direnci ve aşınma direnci nedeniyle karbon/karbon termal alan malzemelerinin yüzey kaplama korumasında ilk tercih haline geldi.
Bu yazıda, monokristal silisyum üretiminde kullanılan karbon/karbon termal alan malzemelerinden başlayarak silisyum karbür kaplamanın temel hazırlama yöntemleri, avantaj ve dezavantajları tanıtılmaktadır. Bu temelde, karbon/karbon termal alan malzemelerindeki silisyum karbür kaplamanın uygulama ve araştırma ilerlemesi, karbon/karbon termal alan malzemelerinin özelliklerine göre gözden geçirilmekte ve karbon/karbon termal alan malzemelerinin yüzey kaplama korumasına yönelik öneriler ve geliştirme yönleri gözden geçirilmektedir. ileri sürülür.
1 Hazırlama teknolojisisilisyum karbür kaplama
1.1 Gömme yöntemi
Gömme yöntemi genellikle C/C-sic kompozit malzeme sisteminde silisyum karbürün iç kaplamasını hazırlamak için kullanılır. Bu yöntemde öncelikle karbon/karbon kompozit malzemeyi sarmak için karışık toz kullanılır ve daha sonra belirli bir sıcaklıkta ısıl işlem gerçekleştirilir. Kaplamayı oluşturmak için karışık toz ile numunenin yüzeyi arasında bir dizi karmaşık fiziko-kimyasal reaksiyon meydana gelir. Avantajı, işlemin basit olmasıdır; yalnızca tek bir işlemle yoğun, çatlaksız matris kompozit malzemeleri hazırlanabilir; Ön kalıptan nihai ürüne kadar küçük boyut değişimi; Her türlü fiber takviyeli yapıya uygundur; Kaplama ile alt tabaka arasında, alt tabaka ile iyi bir şekilde birleştirilen belirli bir bileşim gradyanı oluşturulabilir. Ancak yüksek sıcaklıkta kimyasal reaksiyonun liflere zarar vermesi ve karbon/karbon matrisinin mekanik özelliklerinin azalması gibi dezavantajları da vardır. Kaplamanın düzgünlüğünün kontrol edilmesi, yerçekimi gibi kaplamayı düzensiz hale getiren faktörlerden dolayı zordur.
1.2 Bulamaç kaplama yöntemi
Bulamaç kaplama yöntemi, kaplama malzemesini ve bağlayıcıyı bir karışım halinde karıştırmak, matrisin yüzeyine eşit bir şekilde fırçalamak, inert bir atmosferde kuruduktan sonra kaplanmış numunenin yüksek sıcaklıkta sinterlenmesi ve gerekli kaplamanın elde edilebilmesidir. Avantajları, prosesin basit ve kullanımı kolay olması ve kaplama kalınlığının kontrol edilmesinin kolay olmasıdır; Dezavantajı ise kaplama ile alt tabaka arasında zayıf bağlanma kuvveti olması, kaplamanın termal şok direncinin zayıf olması ve kaplamanın homojenliğinin düşük olmasıdır.
1.3 Kimyasal buhar reaksiyon yöntemi
Kimyasal buhar reaksiyon(CVR) Yöntem, katı silikon malzemeyi belirli bir sıcaklıkta silikon buharına buharlaştıran ve daha sonra silikon buharının matrisin iç kısmına ve yüzeyine yayıldığı ve silikon karbür üretmek için matris içindeki karbonla yerinde reaksiyona girdiği bir işlem yöntemidir. Avantajları arasında, fırında tekdüze bir atmosfer, tutarlı reaksiyon hızı ve kaplanmış malzemenin her yerde birikme kalınlığı yer alır; İşlem basit ve kullanımı kolaydır ve kaplama kalınlığı, silikon buhar basıncı, biriktirme süresi ve diğer parametreler değiştirilerek kontrol edilebilir. Dezavantajı, numunenin fırın içindeki konumundan büyük ölçüde etkilenmesi ve fırındaki silikon buhar basıncının teorik tekdüzeliğe ulaşamaması ve bunun sonucunda eşit olmayan kaplama kalınlığına yol açmasıdır.
1.4 Kimyasal buhar biriktirme yöntemi
Kimyasal buhar biriktirme (CVD), karışık gazları bir kimyasal buhar reaktörüne sokmak için hidrokarbonların gaz kaynağı olarak ve yüksek saflıkta N2/Ar'nin taşıyıcı gaz olarak kullanıldığı ve hidrokarbonların kimyasal buhar reaktörüne ayrıştırıldığı, sentezlendiği, yayıldığı, adsorbe edildiği ve çözündüğü bir işlemdir. Karbon/karbon kompozit malzemelerin yüzeyinde katı filmler oluşturmak için belirli sıcaklık ve basınç. Avantajı, kaplamanın yoğunluğunun ve saflığının kontrol edilebilmesidir; Ayrıca iş için de uygundur-daha karmaşık şekle sahip parça; Ürünün kristal yapısı ve yüzey morfolojisi, biriktirme parametrelerinin ayarlanmasıyla kontrol edilebilir. Dezavantajları ise biriktirme oranının çok düşük olması, prosesin karmaşık olması, üretim maliyetinin yüksek olması ve çatlaklar, ağ kusurları ve yüzey kusurları gibi kaplama kusurlarının olabilmesidir.
Özetle gömme yöntemi, laboratuvar ve küçük boyutlu malzemelerin geliştirilmesine ve üretimine uygun teknolojik özellikleriyle sınırlıdır; Kaplama yöntemi, kıvamının zayıf olması nedeniyle seri üretime uygun değildir. CVR yöntemi büyük boyutlu ürünlerin seri üretimini karşılayabilir ancak ekipman ve teknoloji açısından daha yüksek gereksinimlere sahiptir. CVD yöntemi hazırlamak için ideal bir yöntemdirSIC kaplamaancak proses kontrolünün zorluğu nedeniyle maliyeti CVR yöntemine göre daha yüksektir.
Gönderim zamanı: Şubat-22-2024