Eguzki-energia fotovoltaikoaren sorkuntza munduko energia-industria berririk itxaropentsuena bihurtu da. Polisiliziozko eta silizio amorfozko eguzki-zelulekin alderatuta, silizio monokristalinoa, energia fotovoltaikoa sortzeko material gisa, fotokonbertsio-eraginkortasun handia eta abantaila komertzial bikainak ditu, eta eguzki-energia fotovoltaikoaren sorkuntzaren material nagusia bihurtu da. Czochralski (CZ) silizio monokristalinoa prestatzeko metodo nagusietako bat da. Czochralski labe monokristalinoaren osaerak labe-sistema, huts-sistema, gas-sistema, eremu termiko-sistema eta kontrol elektriko-sistema biltzen ditu. Eremu termiko-sistema silizio monokristalinoaren hazkuntzarako baldintzarik garrantzitsuenetako bat da, eta silizio monokristalinoaren kalitatea zuzenean eragiten du eremu termikoaren tenperatura-gradientearen banaketak.
Eremu termikoaren osagaiak batez ere karbono materialez osatuta daude (grafito materialak eta karbono/karbono konposite materialak), eta hauek euskarri-zatietan, zati funtzionaletan, berogailu-elementuetan, babes-zatietan, isolamendu termikoko materialetan eta abar banatzen dira, beren funtzioen arabera, 1. irudian erakusten den bezala. Silizio monokristalinoaren tamaina handitzen jarraitzen duen heinean, eremu termikoaren osagaien tamaina-eskakizunak ere handitzen ari dira. Karbono/karbono konposite materialak silizio monokristalinorako eremu termikoko materialetarako lehen aukera bihurtu dira, duten dimentsio-egonkortasunagatik eta propietate mekaniko bikainak direla eta.
Silizio monokristalino czochralziarraren prozesuan, silizio materialaren urtzeak silizio lurruna eta silizio urtuaren zipriztinak sortuko ditu, eta horren ondorioz karbono/karbono eremu termikoko materialen silize-higadura gertatzen da, eta karbono/karbono eremu termikoko materialen propietate mekanikoak eta zerbitzu-bizitza larriki kaltetzen dira. Beraz, nola murriztu karbono/karbono eremu termikoko materialen silize-higadura eta nola hobetu haien zerbitzu-bizitza silizio monokristalinoko fabrikatzaileen eta karbono/karbono eremu termikoko materialen fabrikatzaileen kezka ohikoenetako bat bihurtu da.Silizio karburozko estaldurakarbono/karbono eremu termikoko materialen gainazaleko estaldura babesteko lehen aukera bihurtu da, bere erresistentzia termiko eta higaduraren aurkako erresistentzia bikainagatik.
Artikulu honetan, silizio monokristalinoaren ekoizpenean erabiltzen diren karbono/karbono eremu termikoko materialetatik abiatuta, silizio karburo estalduraren prestaketa-metodo nagusiak, abantailak eta desabantailak aurkezten dira. Oinarri honetan oinarrituta, karbono/karbono eremu termikoko materialetan silizio karburo estalduraren aplikazioaren eta ikerketaren aurrerapena berrikusten da, karbono/karbono eremu termikoko materialen ezaugarrien arabera, eta karbono/karbono eremu termikoko materialen gainazaleko estaldura babesteko iradokizunak eta garapen-jarraibideak aurkezten dira.
1 Prestaketa teknologiasilizio karburo estaldura
1.1 Txertatze metodoa
Txertatze-metodoa askotan erabiltzen da silizio karburoaren barne-estaldura prestatzeko C/C-sic material konposatu sisteman. Metodo honek lehenik hauts nahasia erabiltzen du karbono/karbono material konposatua biltzeko, eta ondoren tratamendu termikoa egiten du tenperatura jakin batean. Erreakzio fisiko-kimiko konplexuen serie bat gertatzen da hauts nahasiaren eta laginaren gainazalaren artean estaldura eratzeko. Bere abantaila da prozesua sinplea dela, prozesu bakar batek presta ditzakeela matrize konposatu trinko eta pitzadurarik gabeko materialak; Tamaina aldaketa txikia aurreformatik azken produktura; Zuntz indartutako edozein egiturarako egokia; Konposizio-gradiente jakin bat sor daiteke estalduraren eta substratuaren artean, eta hori ondo konbinatzen da substratuarekin. Hala ere, desabantailak ere badaude, hala nola tenperatura altuan erreakzio kimikoa, zuntza kaltetu dezakeena, eta karbono/karbono matrizearen propietate mekanikoak gutxitzea. Estalduraren uniformetasuna zaila da kontrolatzen, grabitatea bezalako faktoreengatik, estaldura irregularra bihurtzen baitu.
1.2 Lohi-estalduraren metodoa
Lohi-estaldura metodoa estaldura-materiala eta aglutinatzailea nahasketa batean nahastea da, matrizearen gainazalean eskuila uniformez igurtziz, atmosfera geldo batean lehortu ondoren, estalitako lagina tenperatura altuan sinterizatzen da eta behar den estaldura lor daiteke. Abantailak hauek dira: prozesua sinplea eta erabiltzeko erraza da, eta estalduraren lodiera erraz kontrolatzen da; desabantaila da estalduraren eta substratuaren arteko lotura-indarra eskasa dagoela, eta estalduraren kolpe termikoarekiko erresistentzia eskasa dela, eta estalduraren uniformetasuna baxua dela.
1.3 Erreakzio kimikoaren lurrun-metodoa
Erreakzio kimiko-lurrunaren (CVR) metodoa siliziozko material solidoa tenperatura jakin batean silizio-lurrun bihurtzen duen prozesu-metodo bat da, eta ondoren silizio-lurruna matrizearen barnealdean eta gainazalean barreiatzen da, eta in situ erreakzionatzen du matrizearen karbonoarekin silizio karburoa sortzeko. Bere abantailen artean daude labeko atmosfera uniformea, erreakzio-tasa koherentea eta estalitako materialaren deposizio-lodiera nonahi; prozesua sinplea eta erabiltzeko erraza da, eta estalduraren lodiera silizio-lurrunaren presioa, deposizio-denbora eta beste parametro batzuk aldatuz kontrola daiteke. Desabantaila da lagina labeko posizioaren arabera asko eragiten duela, eta labeko silizio-lurrunaren presioak ezin duela uniformetasun teorikora iritsi, eta ondorioz estalduraren lodiera irregularra da.
1.4 Lurrun bidezko deposizio kimikoaren metodoa
Lurrun-deposizio kimikoa (CVD) prozesu bat da, non hidrokarburoak gas-iturri gisa eta N2/Ar purutasun handikoa erabiltzen diren gas garraiatzaile gisa lurrun-erreaktore kimiko batean gas nahasiak sartzeko, eta hidrokarburoak deskonposatu, sintetizatu, barreiatu, adsorbatu eta bereizten dira tenperatura eta presio jakin batzuetan karbono/karbono konposite materialen gainazalean film solidoak sortzeko. Bere abantaila da estalduraren dentsitatea eta purutasuna kontrolatu daitezkeela; forma konplexuagoa duten piezetarako ere egokia da; produktuaren kristal-egitura eta gainazaleko morfologia kontrola daitezke deposizio-parametroak doituz. Desabantailak hauek dira: deposizio-tasa baxuegia dela, prozesua konplexua dela, ekoizpen-kostua altua dela eta estaldura-akatsak egon daitezkeela, hala nola pitzadurak, sare-akatsak eta gainazaleko akatsak.
Laburbilduz, txertatze-metodoa bere ezaugarri teknologikoetara mugatzen da, eta egokia da laborategiko eta tamaina txikiko materialen garapenerako eta ekoizpenerako; Estaldura-metodoa ez da egokia ekoizpen masiborako, bere koherentzia eskasa dela eta. CVR metodoak tamaina handiko produktuen ekoizpen masiboa ase dezake, baina ekipamendu eta teknologiari dagokionez eskakizun handiagoak ditu. CVD metodoa metodo aproposa da prestatzeko.SIC estaldura, baina bere kostua CVR metodoa baino handiagoa da, prozesua kontrolatzeko duen zailtasunagatik.
Argitaratze data: 2024ko otsailaren 22a