A generazione di energia solare fotovoltaica hè diventata a nova industria energetica a più promettente di u mondu. In paragone cù e cellule solari in polisilicio è siliciu amorfu, u siliciu monocristallinu, cum'è materiale di generazione di energia fotovoltaica, hà una alta efficienza di cunversione fotoelettrica è vantaghji cummerciali eccezziunali, è hè diventatu u principale metudu di generazione di energia solare fotovoltaica. Czochralski (CZ) hè unu di i principali metudi per preparà u siliciu monocristallinu. A cumpusizione di u fornu monocristallinu Czochralski include u sistema di fornu, u sistema di vacuum, u sistema di gas, u sistema di campu termicu è u sistema di cuntrollu elettricu. U sistema di campu termicu hè una di e cundizioni più impurtanti per a crescita di u siliciu monocristallinu, è a qualità di u siliciu monocristallinu hè direttamente influenzata da a distribuzione di u gradiente di temperatura di u campu termicu.
I cumpunenti di u campu termicu sò principalmente cumposti da materiali di carbone (materiali di grafite è materiali cumposti carbone/carbone), chì sò divisi in parti di supportu, parti funziunali, elementi di riscaldamentu, parti protettive, materiali d'isolamentu termicu, ecc., secondu e so funzioni, cum'è mostratu in a Figura 1. Cù a crescita di a dimensione di u siliciu monocristallinu, crescenu ancu i requisiti di dimensione per i cumpunenti di u campu termicu. I materiali cumposti carbone/carbone diventanu a prima scelta per i materiali di campu termicu per u siliciu monocristallinu per via di a so stabilità dimensionale è di l'eccellenti proprietà meccaniche.
In u prucessu di siliciu monocristallinu czochralcianu, a fusione di u materiale di siliciu pruducerà vapore di siliciu è spruzzi di siliciu fusu, risultendu in l'erosione di silicificazione di i materiali di campu termicu di carbone/carboniu, è e proprietà meccaniche è a durata di serviziu di i materiali di campu termicu di carbone/carboniu sò seriamente affettate. Dunque, cumu riduce l'erosione di silicificazione di i materiali di campu termicu di carbone/carboniu è migliurà a so durata di serviziu hè diventata una di e preoccupazioni cumuni di i pruduttori di siliciu monocristallinu è di i pruduttori di materiali di campu termicu di carbone/carboniu.Rivestimentu di carburo di siliciuhè diventata a prima scelta per a prutezzione di u rivestimentu superficiale di i materiali di campu termicu di carbone/carbone per via di a so eccellente resistenza à i shock termichi è à l'usura.
In questu articulu, partendu da i materiali di campu termicu carbone/carbone utilizati in a pruduzzione di siliciu monocristallinu, sò presentati i principali metudi di preparazione, i vantaghji è i svantaghji di u rivestimentu di carburo di siliciu. Nantu à sta basa, l'applicazione è u prugressu di a ricerca di u rivestimentu di carburo di siliciu in i materiali di campu termicu carbone/carbone sò rivisti secondu e caratteristiche di i materiali di campu termicu carbone/carbone, è sò presentati suggerimenti è direzzioni di sviluppu per a prutezzione di u rivestimentu superficiale di i materiali di campu termicu carbone/carbone.
1 Tecnulugia di preparazione dirivestimentu di carburo di siliciu
1.1 Metudu d'incrustazione
U metudu d'incrustazione hè spessu adupratu per preparà u rivestimentu internu di carburo di siliciu in u sistema di materiale cumpostu C/C-sic. Stu metudu usa prima polvere mista per imballà u materiale cumpostu carbone/carbone, è dopu esegue un trattamentu termicu à una certa temperatura. Una seria di reazzioni fisicu-chimiche cumplesse si verificanu trà a polvere mista è a superficia di u campione per furmà u rivestimentu. U so vantaghju hè chì u prucessu hè simplice, solu un unicu prucessu pò preparà materiali cumposti à matrice densi è senza crepe; Piccula dimensione cambia da a preforma à u pruduttu finale; Adattu per qualsiasi struttura rinforzata cù fibre; Un certu gradiente di cumpusizione pò esse furmatu trà u rivestimentu è u substratu, chì hè ben cumminatu cù u substratu. Tuttavia, ci sò ancu svantaghji, cum'è a reazione chimica à alta temperatura, chì pò dannighjà a fibra, è e proprietà meccaniche di a matrice carbone/carbone diminuiscenu. L'uniformità di u rivestimentu hè difficiule da cuntrullà, per via di fattori cum'è a gravità, chì rende u rivestimentu irregulare.
1.2 Metudu di rivestimentu di fanghi
U metudu di rivestimentu in fanghi hè di mischjà u materiale di rivestimentu è u legante in una mistura, spazzulà uniformemente nantu à a superficia di a matrice, dopu l'asciugatura in una atmosfera inerte, u campione rivestitu hè sinterizatu à alta temperatura, è u rivestimentu necessariu pò esse ottenutu. I vantaghji sò chì u prucessu hè simplice è faciule da operà, è u spessore di u rivestimentu hè faciule da cuntrullà; U svantaghju hè chì ci hè una scarsa forza di legame trà u rivestimentu è u sustratu, è a resistenza à i shock termichi di u rivestimentu hè scarsa, è l'uniformità di u rivestimentu hè bassa.
1.3 Metudu di reazione chimica di vapore
U metudu di reazione chimica di vapore (CVR) hè un metudu di prucessu chì evapora u materiale di siliciu solidu in vapore di siliciu à una certa temperatura, è dopu u vapore di siliciu si diffonde in l'internu è a superficia di a matrice, è reagisce in situ cù u carbone in a matrice per pruduce carburo di siliciu. I so vantaghji includenu un'atmosfera uniforme in u fornu, una velocità di reazione consistente è un spessore di deposizione di u materiale rivestitu in ogni locu; U prucessu hè simplice è faciule da operà, è u spessore di u rivestimentu pò esse cuntrullatu cambiendu a pressione di vapore di siliciu, u tempu di deposizione è altri parametri. U svantaghju hè chì u campione hè assai affettatu da a pusizione in u fornu, è a pressione di vapore di siliciu in u fornu ùn pò micca ghjunghje à l'uniformità teorica, risultendu in un spessore di rivestimentu irregulare.
1.4 Metudu di deposizione chimica di vapore
A deposizione chimica di vapore (CVD) hè un prucessu in u quale l'idrocarburi sò usati cum'è fonte di gas è N2/Ar di alta purezza cum'è gas vettore per introduce gas mischiati in un reattore di vapore chimicu, è l'idrocarburi sò decomposti, sintetizzati, diffusi, adsorbiti è risolti sottu una certa temperatura è pressione per furmà filmi solidi nantu à a superficia di materiali cumposti carboniu/carboniu. U so vantaghju hè chì a densità è a purità di u rivestimentu ponu esse cuntrullate; Hè ancu adattatu per pezzi di travagliu cù una forma più cumplessa; A struttura cristallina è a morfologia superficiale di u pruduttu ponu esse cuntrullate aghjustendu i parametri di deposizione. I svantaghji sò chì a velocità di deposizione hè troppu bassa, u prucessu hè cumplessu, u costu di pruduzzione hè altu, è ci ponu esse difetti di rivestimentu, cum'è crepe, difetti di maglia è difetti superficiali.
In riassuntu, u metudu d'incrustazione hè limitatu à e so caratteristiche tecnologiche, chì hè adattatu per u sviluppu è a pruduzzione di materiali di laburatoriu è di piccula dimensione; U metudu di rivestimentu ùn hè micca adattatu per a pruduzzione di massa per via di a so scarsa consistenza. U metudu CVR pò risponde à a pruduzzione di massa di prudutti di grande dimensione, ma hà esigenze più elevate per l'equipaggiu è a tecnulugia. U metudu CVD hè un metudu ideale per a preparazioneRivestimentu SIC, ma u so costu hè più altu ch'è u metudu CVR per via di a so difficultà in u cuntrollu di u prucessu.
Data di publicazione: 22 di ferraghju 2024