সৌর ফটোভোল্টাইক বিদ্যুৎ উৎপাদন বিশ্বের সবচেয়ে সম্ভাবনাময় নতুন শক্তি শিল্পে পরিণত হয়েছে। পলিসিলিকন এবং অ্যামরফাস সিলিকন সোলার সেলের তুলনায়, ফটোভোল্টাইক বিদ্যুৎ উৎপাদনের উপাদান হিসেবে মনোক্রিস্টালাইন সিলিকনের উচ্চ আলোক-বৈদ্যুতিক রূপান্তর দক্ষতা এবং অসামান্য বাণিজ্যিক সুবিধা রয়েছে, এবং এটি সৌর ফটোভোল্টাইক বিদ্যুৎ উৎপাদনের মূলধারায় পরিণত হয়েছে। চোজরালস্কি (CZ) হলো মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন প্রস্তুত করার অন্যতম প্রধান পদ্ধতি। চোজরালস্কি মনোক্রিস্টালাইন ফার্নেসের উপাদানের মধ্যে রয়েছে ফার্নেস সিস্টেম, ভ্যাকুয়াম সিস্টেম, গ্যাস সিস্টেম, থার্মাল ফিল্ড সিস্টেম এবং বৈদ্যুতিক নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা। থার্মাল ফিল্ড সিস্টেম হলো মনোক্রিস্টালাইন সিলিকনের বৃদ্ধির জন্য সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ শর্তগুলোর মধ্যে একটি, এবং মনোক্রিস্টালাইন সিলিকনের গুণমান থার্মাল ফিল্ডের তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট বন্টন দ্বারা সরাসরি প্রভাবিত হয়।
তাপ ক্ষেত্রের উপাদানগুলো প্রধানত কার্বন উপাদান (গ্রাফাইট উপাদান এবং কার্বন/কার্বন যৌগিক উপাদান) দ্বারা গঠিত, যা চিত্র ১-এ দেখানো অনুযায়ী তাদের কার্যকারিতা অনুসারে সহায়ক অংশ, কার্যকরী অংশ, উত্তাপক উপাদান, সুরক্ষামূলক অংশ, তাপ নিরোধক উপাদান ইত্যাদিতে বিভক্ত। মনোক্রিস্টালাইন সিলিকনের আকার ক্রমাগত বৃদ্ধি পাওয়ার সাথে সাথে তাপ ক্ষেত্রের উপাদানগুলোর জন্য আকারের প্রয়োজনীয়তাও বাড়ছে। এর মাত্রিক স্থিতিশীলতা এবং চমৎকার যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের কারণে মনোক্রিস্টালাইন সিলিকনের জন্য তাপ ক্ষেত্রের উপাদান হিসেবে কার্বন/কার্বন যৌগিক উপাদান প্রথম পছন্দ হয়ে উঠেছে।
জোক্রালসিয়ান মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন প্রক্রিয়াকরণে, সিলিকন উপাদান গলানোর ফলে সিলিকন বাষ্প এবং গলিত সিলিকনের ছিটা উৎপন্ন হয়, যার ফলে কার্বন/কার্বন থার্মাল ফিল্ড উপাদানগুলির সিলিসিফিকেশন ক্ষয় হয় এবং এই উপাদানগুলির যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য ও কার্যকাল মারাত্মকভাবে ক্ষতিগ্রস্ত হয়। তাই, কীভাবে কার্বন/কার্বন থার্মাল ফিল্ড উপাদানগুলির সিলিসিফিকেশন ক্ষয় কমানো যায় এবং তাদের কার্যকাল উন্নত করা যায়, তা মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন প্রস্তুতকারক এবং কার্বন/কার্বন থার্মাল ফিল্ড উপাদান প্রস্তুতকারকদের অন্যতম সাধারণ উদ্বেগের বিষয় হয়ে উঠেছে।সিলিকন কার্বাইড আবরণএর চমৎকার তাপীয় অভিঘাত প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতার কারণে, এটি কার্বন/কার্বন তাপীয় ক্ষেত্র উপকরণগুলির পৃষ্ঠতল আবরণ সুরক্ষার জন্য প্রথম পছন্দ হয়ে উঠেছে।
এই গবেষণাপত্রে, মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন উৎপাদনে ব্যবহৃত কার্বন/কার্বন থার্মাল ফিল্ড ম্যাটেরিয়ালস-এর প্রেক্ষাপট থেকে শুরু করে, সিলিকন কার্বাইড কোটিং-এর প্রধান প্রস্তুতি পদ্ধতি, সুবিধা এবং অসুবিধাগুলো তুলে ধরা হয়েছে। এর ভিত্তিতে, কার্বন/কার্বন থার্মাল ফিল্ড ম্যাটেরিয়ালস-এর বৈশিষ্ট্য অনুযায়ী এতে সিলিকন কার্বাইড কোটিং-এর প্রয়োগ এবং গবেষণার অগ্রগতি পর্যালোচনা করা হয়েছে এবং এর পৃষ্ঠতল কোটিং সুরক্ষার জন্য কিছু পরামর্শ ও উন্নয়নের দিকনির্দেশনা প্রদান করা হয়েছে।
১. প্রস্তুতি প্রযুক্তিসিলিকন কার্বাইড আবরণ
১.১ এমবেডিং পদ্ধতি
কার্বন/কার্বন-কার্বন কম্পোজিট উপাদান সিস্টেমে সিলিকন কার্বাইডের অভ্যন্তরীণ আবরণ প্রস্তুত করার জন্য প্রায়শই এমবেডিং পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়। এই পদ্ধতিতে প্রথমে মিশ্রিত পাউডার ব্যবহার করে কার্বন/কার্বন কম্পোজিট উপাদানকে মোড়ানো হয় এবং তারপর একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় তাপীয় প্রক্রিয়াকরণ করা হয়। মিশ্রিত পাউডার এবং নমুনার পৃষ্ঠের মধ্যে ধারাবাহিক জটিল ভৌত-রাসায়নিক বিক্রিয়ার মাধ্যমে আবরণটি গঠিত হয়। এর সুবিধা হলো: প্রক্রিয়াটি সহজ, শুধুমাত্র একটি প্রক্রিয়ার মাধ্যমেই ঘন, ফাটলমুক্ত ম্যাট্রিক্স কম্পোজিট উপাদান প্রস্তুত করা যায়; প্রিফর্ম থেকে চূড়ান্ত পণ্য পর্যন্ত আকারের পরিবর্তন কম হয়; যেকোনো ফাইবার রিইনফোর্সড কাঠামোর জন্য উপযুক্ত; আবরণ এবং সাবস্ট্রেটের মধ্যে একটি নির্দিষ্ট কম্পোজিশন গ্রেডিয়েন্ট তৈরি করা যায়, যা সাবস্ট্রেটের সাথে ভালোভাবে সংযুক্ত হয়। তবে, এর কিছু অসুবিধাও রয়েছে, যেমন উচ্চ তাপমাত্রায় রাসায়নিক বিক্রিয়া ফাইবারের ক্ষতি করতে পারে এবং কার্বন/কার্বন ম্যাট্রিক্সের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য হ্রাস পায়। মাধ্যাকর্ষণের মতো কারণগুলির জন্য আবরণের একরূপতা নিয়ন্ত্রণ করা কঠিন, যা আবরণকে অসম করে তোলে।
১.২ স্লারি লেপন পদ্ধতি
স্লারি কোটিং পদ্ধতিতে কোটিং উপাদান এবং বাইন্ডার মিশিয়ে ম্যাট্রিক্সের পৃষ্ঠে সমানভাবে ব্রাশ করা হয়, নিষ্ক্রিয় পরিবেশে শুকানোর পর কোটিং করা নমুনাটিকে উচ্চ তাপমাত্রায় সিন্টার করা হয় এবং এর মাধ্যমে প্রয়োজনীয় কোটিং পাওয়া যায়। এর সুবিধা হলো, প্রক্রিয়াটি সরল ও পরিচালনায় সুবিধাজনক এবং কোটিংয়ের পুরুত্ব সহজে নিয়ন্ত্রণ করা যায়; অসুবিধা হলো, কোটিং এবং সাবস্ট্রেটের মধ্যে বন্ধন শক্তি দুর্বল, কোটিংয়ের তাপীয় অভিঘাত প্রতিরোধ ক্ষমতা কম এবং কোটিংয়ের সমরূপতা কম।
১.৩ রাসায়নিক বাষ্প বিক্রিয়া পদ্ধতি
রাসায়নিক বাষ্প বিক্রিয়া (CVR) পদ্ধতি হলো এমন একটি প্রক্রিয়াকরণ পদ্ধতি যেখানে একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় কঠিন সিলিকন পদার্থকে বাষ্পীভূত করে সিলিকন বাষ্পে পরিণত করা হয়। এরপর সেই সিলিকন বাষ্প ম্যাট্রিক্সের অভ্যন্তর ও উপরিভাগে ছড়িয়ে পড়ে এবং ম্যাট্রিক্সের কার্বনের সাথে সেখানেই বিক্রিয়া করে সিলিকন কার্বাইড তৈরি করে। এর সুবিধার মধ্যে রয়েছে চুল্লির ভেতরের সুষম পরিবেশ, সর্বত্র বিক্রিয়ার হার এবং প্রলেপযুক্ত পদার্থের জমার পুরুত্বের সামঞ্জস্য; প্রক্রিয়াটি সহজ ও পরিচালনায় সুবিধাজনক এবং সিলিকন বাষ্পের চাপ, জমার সময় ও অন্যান্য প্যারামিটার পরিবর্তন করে প্রলেপের পুরুত্ব নিয়ন্ত্রণ করা যায়। এর অসুবিধা হলো, চুল্লির ভেতরের অবস্থানের দ্বারা নমুনাটি ব্যাপকভাবে প্রভাবিত হয় এবং চুল্লির ভেতরের সিলিকন বাষ্পের চাপ তাত্ত্বিক সমরূপতা অর্জন করতে পারে না, যার ফলে প্রলেপের পুরুত্ব অসমান হয়।
১.৪ রাসায়নিক বাষ্প জমা পদ্ধতি
কেমিক্যাল ভেপার ডিপোজিশন (CVD) হলো এমন একটি প্রক্রিয়া যেখানে গ্যাস উৎস হিসেবে হাইড্রোকার্বন এবং বাহক গ্যাস হিসেবে উচ্চ বিশুদ্ধতার N2/Ar ব্যবহার করে একটি কেমিক্যাল ভেপার রিঅ্যাক্টরে মিশ্র গ্যাস প্রবেশ করানো হয়। নির্দিষ্ট তাপমাত্রা ও চাপে এই হাইড্রোকার্বনগুলো বিয়োজিত, সংশ্লেষিত, ব্যাপিত, অধিশোষিত এবং দ্রবীভূত হয়ে কার্বন/কার্বন যৌগিক পদার্থের পৃষ্ঠে কঠিন ফিল্ম তৈরি করে। এর সুবিধা হলো, আবরণের ঘনত্ব এবং বিশুদ্ধতা নিয়ন্ত্রণ করা যায়; এটি আরও জটিল আকৃতির ওয়ার্ক-পিসের জন্যও উপযুক্ত; ডিপোজিশন প্যারামিটারগুলো সামঞ্জস্য করে উৎপাদিত পণ্যের ক্রিস্টাল কাঠামো এবং পৃষ্ঠের রূপ নিয়ন্ত্রণ করা যায়। এর অসুবিধাগুলো হলো, ডিপোজিশনের হার খুব কম, প্রক্রিয়াটি জটিল, উৎপাদন খরচ বেশি এবং আবরণে ফাটল, জালিকা ত্রুটি এবং পৃষ্ঠের ত্রুটির মতো বিভিন্ন ত্রুটি থাকতে পারে।
সংক্ষেপে, এমবেডিং পদ্ধতি তার প্রযুক্তিগত বৈশিষ্ট্যের কারণে সীমাবদ্ধ, যা পরীক্ষাগারে এবং ছোট আকারের উপকরণের উন্নয়ন ও উৎপাদনের জন্য উপযুক্ত; কোটিং পদ্ধতি এর দুর্বল সামঞ্জস্যতার কারণে ব্যাপক উৎপাদনের জন্য উপযুক্ত নয়। সিভিআর পদ্ধতি বড় আকারের পণ্যের ব্যাপক উৎপাদন করতে পারে, কিন্তু এর জন্য সরঞ্জাম এবং প্রযুক্তির ক্ষেত্রে উচ্চতর চাহিদা রয়েছে। সিভিডি পদ্ধতি প্রস্তুতির জন্য একটি আদর্শ পদ্ধতি।এসআইসি আবরণকিন্তু প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণে জটিলতার কারণে এর খরচ CVR পদ্ধতির চেয়ে বেশি।
পোস্ট করার সময়: ২২-ফেব্রুয়ারি-২০২৪