Günəş fotovoltaik enerji istehsalı dünyanın ən perspektivli yeni enerji sənayesinə çevrilib. Polisilikon və amorf silikon günəş batareyaları ilə müqayisədə, fotovoltaik enerji istehsalı materialı kimi monokristal silikon yüksək fotoelektrik çevrilmə səmərəliliyinə və görkəmli kommersiya üstünlüklərinə malikdir və günəş fotovoltaik enerji istehsalının əsas axınına çevrilib. Çokralski (ÇK) monokristal silikon hazırlamağın əsas üsullarından biridir. Çokralski monokristal sobasının tərkibinə soba sistemi, vakuum sistemi, qaz sistemi, istilik sahəsi sistemi və elektrik idarəetmə sistemi daxildir. İstilik sahəsi sistemi monokristal silikonun böyüməsi üçün ən vacib şərtlərdən biridir və monokristal silikonun keyfiyyətinə istilik sahəsinin temperatur qradiyent paylanması birbaşa təsir göstərir.
İstilik sahəsi komponentləri əsasən karbon materiallarından (qrafit materialları və karbon/karbon kompozit materialları) ibarətdir və Şəkil 1-də göstərildiyi kimi, funksiyalarına görə dayaq hissələrinə, funksional hissələrə, istilik elementlərinə, qoruyucu hissələrə, istilik izolyasiya materiallarına və s. bölünür. Monokristal silikonun ölçüsü artmağa davam etdikcə, istilik sahəsi komponentləri üçün ölçü tələbləri də artır. Ölçü sabitliyi və əla mexaniki xüsusiyyətlərinə görə karbon/karbon kompozit materialları monokristal silikon üçün istilik sahəsi materialları üçün ilk seçim halına gəlir.
Çexralsian monokristal silikon prosesində silikon materialının əriməsi silikon buxarı və əridilmiş silikon sıçramalarına səbəb olacaq və nəticədə karbon/karbon istilik sahəsi materiallarının silisləşmə eroziyasına səbəb olacaq və karbon/karbon istilik sahəsi materiallarının mexaniki xüsusiyyətlərinə və xidmət müddətinə ciddi təsir göstərəcək. Buna görə də, karbon/karbon istilik sahəsi materiallarının silisləşmə eroziyasını necə azaltmaq və onların xidmət müddətini necə yaxşılaşdırmaq monokristal silikon istehsalçılarının və karbon/karbon istilik sahəsi material istehsalçılarının ümumi narahatlıqlarından birinə çevrilmişdir.Silikon karbid örtüyüƏla istilik şokuna və aşınmaya davamlılığına görə karbon/karbon istilik sahəsi materiallarının səth örtüyünün qorunması üçün ilk seçim halına gəlmişdir.
Bu məqalədə, monokristal silikon istehsalında istifadə olunan karbon/karbon istilik sahə materiallarından başlayaraq, silikon karbid örtüyünün əsas hazırlama üsulları, üstünlükləri və çatışmazlıqları təqdim olunur. Bu əsasda, karbon/karbon istilik sahə materiallarının xüsusiyyətlərinə uyğun olaraq karbon/karbon istilik sahə materiallarında silikon karbid örtüyünün tətbiqi və tədqiqat irəliləyişi nəzərdən keçirilir və karbon/karbon istilik sahə materiallarının səth örtüyünün qorunması üçün təkliflər və inkişaf istiqamətləri irəli sürülür.
1 Hazırlama texnologiyasısilikon karbid örtüyü
1.1 Yerləşdirmə metodu
Yerləşdirmə metodu tez-tez C/C-sic kompozit material sistemində silikon karbidin daxili örtüyünü hazırlamaq üçün istifadə olunur. Bu üsul əvvəlcə karbon/karbon kompozit materialını bükmək üçün qarışıq tozdan istifadə edir və sonra müəyyən bir temperaturda istilik emalı həyata keçirir. Qarışıq toz ilə nümunənin səthi arasında örtüyü yaratmaq üçün bir sıra mürəkkəb fiziki-kimyəvi reaksiyalar baş verir. Onun üstünlüyü ondadır ki, prosesin sadəliyi, yalnız tək bir proses sıx, çatlamayan matris kompozit materialları hazırlaya bilər; Preformdan son məhsula kiçik ölçüdə dəyişiklik; İstənilən liflə möhkəmləndirilmiş struktur üçün uyğundur; Örtük və substrat arasında müəyyən bir tərkib qradiyenti yarana bilər ki, bu da substratla yaxşı birləşir. Bununla belə, yüksək temperaturda kimyəvi reaksiya lifə zərər verə bilər və karbon/karbon matrisinin mexaniki xüsusiyyətlərinin azalması kimi mənfi cəhətlər də mövcuddur. Örtüyün vahidliyini idarə etmək çətindir, bu da örtüyü qeyri-bərabər edir.
1.2 Çöküntü ilə örtmə üsulu
Çöküntü örtük üsulu, örtük materialını və bağlayıcını qarışığa qarışdırmaq, matrisin səthinə bərabər şəkildə fırçalamaq, inert atmosferdə quruduqdan sonra örtük nümunəsi yüksək temperaturda sinterləşdirilir və tələb olunan örtük əldə edilə bilər. Üstünlükləri prosesin sadə və asan idarə olunması, örtük qalınlığının idarə olunmasının asan olmasıdır; Dezavantajı, örtüklə substrat arasında zəif bağlanma gücü, örtüyün istilik zərbəsinə davamlılığının zəif olması və örtüyün vahidliyinin aşağı olmasıdır.
1.3 Kimyəvi buxar reaksiyası metodu
Kimyəvi buxar reaksiyası (CVR) metodu, bərk silikon materialını müəyyən bir temperaturda buxarlandıraraq silikon buxarına çevirən və sonra silikon buxarının matrisin daxili və səthinə yayılaraq matrisdəki karbonla yerində reaksiyaya girərək silikon karbid əmələ gətirən bir proses metodudur. Onun üstünlüklərinə sobada vahid atmosfer, sabit reaksiya sürəti və hər yerdə örtüklü materialın çökmə qalınlığı daxildir; Proses sadə və istifadəsi asandır və örtük qalınlığı silikon buxar təzyiqini, çökmə müddətini və digər parametrləri dəyişdirməklə idarə oluna bilər. Dezavantajı odur ki, nümunə sobadakı mövqedən çox təsirlənir və sobadakı silikon buxar təzyiqi nəzəri vahidliyə çata bilmir və nəticədə örtük qalınlığı qeyri-bərabər olur.
1.4 Kimyəvi buxar çökdürmə üsulu
Kimyəvi buxar çökdürmə (KBuXÇ), karbohidrogenlərin qaz mənbəyi, yüksək təmizlikli N2/Ar-ın isə daşıyıcı qaz kimi istifadə edilərək qarışıq qazları kimyəvi buxar reaktoruna daxil etdiyi və karbohidrogenlərin müəyyən temperatur və təzyiq altında parçalandığı, sintez edildiyi, diffuziya edildiyi, adsorbsiya olunduğu və həll edildiyi bir prosesdir ki, karbon/karbon kompozit materialların səthində bərk təbəqələr əmələ gətirir. Onun üstünlüyü örtüyün sıxlığının və təmizliyinin idarə olunmasıdır; daha mürəkkəb formaya malik iş parçası üçün də uyğundur; məhsulun kristal quruluşu və səth morfologiyası çökdürmə parametrlərini tənzimləməklə idarə oluna bilər. Dezavantajları çökdürmə sürətinin çox aşağı olması, prosesin mürəkkəb olması, istehsal xərclərinin yüksək olması və çatlar, tor qüsurları və səth qüsurları kimi örtük qüsurlarının ola bilməsidir.
Xülasə, yerləşdirmə metodu texnoloji xüsusiyyətləri ilə məhdudlaşır ki, bu da laboratoriya və kiçik ölçülü materialların hazırlanması və istehsalı üçün uyğundur; Örtük metodu zəif tutarlılığına görə kütləvi istehsal üçün uyğun deyil. CVR metodu böyük ölçülü məhsulların kütləvi istehsalını təmin edə bilər, lakin avadanlıq və texnologiyaya daha yüksək tələblər qoyur. CVD metodu hazırlamaq üçün ideal bir üsuldur.SIC örtüyü, lakin prosesin idarə olunmasındakı çətinlik səbəbindən onun dəyəri CVR metodundan daha yüksəkdir.
Yayımlanma vaxtı: 22 Fevral 2024