Tha pròiseas fàis silicon monocrystalline air a dhèanamh gu tur anns an raon teirmeach. Tha raon teirmeach math a’ cuideachadh le bhith a’ leasachadh càileachd nan criostalan agus tha èifeachdas criostalachaidh nas àirde aige. Tha dealbhadh an raoin teirmeach gu ìre mhòr a’ dearbhadh nan atharrachaidhean ann an claonaidhean teòthachd anns an raon teirmeach fiùghantach agus sruthadh gas anns an t-seòmar àmhainn. Tha an diofar anns na stuthan a thathas a’ cleachdadh anns an raon teirmeach a’ dearbhadh gu dìreach beatha seirbheis an raoin teirmeach. Chan e a-mhàin gu bheil raon teirmeach mì-reusanta duilich criostalan fhàs a choinnicheas ri riatanasan càileachd, ach chan urrainn dha monocrystalline iomlan fhàs fo riatanasan pròiseas sònraichte. Sin as coireach gu bheil gnìomhachas silicon monocrystalline tarraing-dhìreach a’ meas dealbhadh raoin teirmeach mar an teicneòlas as cudromaiche agus a’ tasgadh mòran ghoireasan saothair agus stuthan ann an rannsachadh agus leasachadh raoin teirmeach.
Tha an siostam teirmeach air a dhèanamh suas de dhiofar stuthan achaidh teirmeach. Cha toir sinn a-steach ach goirid na stuthan a thathas a’ cleachdadh anns an raon teirmeach. A thaobh an sgaoileadh teòthachd anns an raon teirmeach agus a’ bhuaidh a th’ aige air tarraing criostail, cha dèan sinn sgrùdadh air an seo. Tha an stuth achaidh teirmeach a’ toirt iomradh air an structar agus am pàirt inslithe teirmeach ann an seòmar fùirneis falamh fàs criostail, a tha riatanach airson sgaoileadh teòthachd iomchaidh a chruthachadh timcheall air an leaghadh leth-chonnsachaidh agus a’ chriostail.
1. Stuth structar achaidh teirmeach
Is e grafait àrd-ghlanachd am prìomh stuth taice airson an dòigh-tarraing dhìreach airson silicon monocrystalline fhàs. Tha pàirt chudromach aig stuthan grafait ann an gnìomhachas an latha an-diugh. Faodar an cleachdadh mar phàirtean structarail raon teas leithidteasadairean, tiùban treòrachaidh, na crogain, tiùban inslithe, treallaich chriostail, msaa. ann an ullachadh silicon monocrystalline leis an dòigh Czochralski.
Stuthan grafaitair an taghadh leis gu bheil iad furasta an ullachadh ann an tomhasan mòra, faodar an giullachd agus tha iad an aghaidh teòthachd àrd. Tha puing leaghaidh nas àirde aig carbon ann an cruth daoimean no grafait na eileamaid no todhar sam bith. Tha stuthan grafait gu math làidir, gu sònraichte aig teòthachd àrd, agus tha an giùlan dealain is teirmeach aca gu math math cuideachd. Tha an giùlan dealain aige ga dhèanamh freagarrach marteasadairstuth. Tha co-èifeachd giùlain teirmeach riarachail aige, a leigeas leis an teas a chruthaicheas an teasadair a bhith air a sgaoileadh gu cothromach chun a’ chriosail agus pàirtean eile den raon teas. Ach, aig teòthachd àrd, gu sònraichte thairis air astaran fada, is e rèididheachd am prìomh dhòigh gluasaid teas.
Tha pàirtean grafait air an dèanamh an toiseach de ghràineanan carbonach mìn air am measgachadh le ceanglaiche agus air an cruthachadh le eas-tharraing no brùthadh isostatach. Mar as trice bidh pàirtean grafait àrd-inbhe air am brùthadh gu isostatach. Tha am pìos gu lèir air a charbonachadh an toiseach agus an uairsin air a ghrafaiteach aig teòthachdan glè àrd, faisg air 3000°C. Mar as trice bidh na pàirtean a thèid a phròiseasadh bho na pìosan slàn seo air an glanadh ann an àile anns a bheil clòirin aig teòthachdan àrda gus truailleadh meatailt a thoirt air falbh gus coinneachadh ri riatanasan gnìomhachas nan leth-chonnsadairean. Ach, eadhon às deidh glanadh ceart, tha an ìre de thruailleadh meatailt grunn òrdughan meudachd nas àirde na tha ceadaichte airson stuthan monocrystalline silicon. Mar sin, feumar a bhith faiceallach ann an dealbhadh an raoin teirmeach gus casg a chuir air truailleadh nan co-phàirtean sin bho bhith a’ dol a-steach don uachdar leaghte no criostail.
Tha stuthan grafait beagan treòiteach, agus mar sin tha e furasta don mheatailt a tha air fhàgail a-staigh ruighinn air an uachdar. A bharrachd air sin, faodaidh an silicon monoxide a tha an làthair anns a’ ghas purgaidh timcheall air uachdar a’ ghrafait dol a-steach do mhòr-chuid de stuthan agus freagairt.
Bha teasadairean fùirneis silicon monocrystalline tràth air an dèanamh de mheatailtean teas-dhìonach leithid tungsten agus molybdenum. Le teicneòlas giullachd grafait a’ sìor fhàs nas aibidh, tha feartan dealain a’ cheangail eadar co-phàirtean grafait air fàs seasmhach, agus tha teasadairean fùirneis silicon monocrystalline air tungsten, molybdenum agus teasadairean stuthan eile a chuir an àite gu tur. An-dràsta, is e grafait isostatic an stuth grafait as fharsainge a thathas a’ cleachdadh. Tha teicneòlas ullachaidh grafait isostatic mo dhùthaich caran air ais, agus tha a’ mhòr-chuid de na stuthan grafait a thathas a’ cleachdadh ann an gnìomhachas photovoltaic dachaigheil air an toirt a-steach bho thall thairis. Am measg luchd-saothrachaidh grafait isostatic cèin tha SGL na Gearmailt, Tokai Carbon na Iapan, Toyo Tanso na Iapan, msaa. Ann an fùirneisean silicon monocrystalline Czochralski, thathas uaireannan a’ cleachdadh stuthan co-dhèanta C/C, agus tha iad air tòiseachadh gan cleachdadh gus boltaichean, cnothan, crucibles, pleitean luchdan agus co-phàirtean eile a dhèanamh. Tha co-dhèanamh carbon/carbon (C/C) nan co-dhèanamh stèidhichte air carbon neartaichte le snàithleach carbon le sreath de fheartan sàr-mhath leithid neart sònraichte àrd, modulas sònraichte àrd, co-èifeachd leudachaidh teirmeach ìosal, deagh ghiùlan dealain, cruas brisidh àrd, grabhataidh sònraichte ìosal, strì an aghaidh clisgeadh teirmeach, strì an aghaidh creimeadh, agus strì an aghaidh teòthachd àrd. An-dràsta, tha iad air an cleachdadh gu farsaing ann an aerospace, rèisean, bith-stuthan agus raointean eile mar stuthan structarail ùra a tha an aghaidh teòthachd àrd. An-dràsta, is e na prìomh bhacaidhean a tha coimheach ri co-dhèanamh C/C dachaigheil fhathast cùisean cosgais agus gnìomhachais.
Tha mòran stuthan eile ann a thathas a’ cleachdadh gus raointean teirmeach a dhèanamh. Tha feartan meacanaigeach nas fheàrr aig grafait neartaichte le snàithleach carbain; ach tha e nas daoire agus tha riatanasan eile ann airson dealbhaidh.Carbid sileacon (SiC)'S e stuth nas fheàrr na grafait ann an iomadh dòigh, ach tha e tòrr nas daoire agus nas duilghe pàirtean mòra ullachadh. Ach, thathas tric a’ cleachdadh SiC marCòmhdach CVDgus beatha phàirtean grafait a tha fosgailte do ghas silicon monoxide creimneach a mheudachadh, agus faodaidh e cuideachd truailleadh bho ghrafait a lughdachadh. Bidh an còmhdach dùmhail silicon carbide CVD a’ cur casg èifeachdach air truailleadh taobh a-staigh an stuth grafait microporous bho bhith a’ ruighinn an uachdair.
Is e fear eile carbon CVD, a dh’ fhaodas cuideachd sreath thiugh a chruthachadh os cionn a’ phàirt grafait. Faodar stuthan eile a tha an aghaidh teòthachd àrd, leithid molybdenum no stuthan ceirmeag a dh’ fhaodas a bhith ann còmhla ris an àrainneachd, a chleachdadh far nach eil cunnart ann gun tèid an leaghan a thruailleadh. Ach, mar as trice tha ceirmeag ocsaid cuibhrichte nan cleachdadh ann an stuthan grafait aig teòthachd àrd, agus chan eil mòran roghainnean eile ann ma tha feum air insulation. Is e aon dhiubh boron nitride sia-thaobhach (ris an canar grafait gheal uaireannan air sgàth feartan coltach ris), ach tha na feartan meacanaigeach bochd. Mar as trice, thathas a’ cleachdadh molybdenum gu reusanta airson suidheachaidhean teòthachd àrd air sgàth a chosgais meadhanach, ìre sgaoilidh ìosal ann an criostalan silicon, agus co-èifeachd dealachaidh glè ìosal de mu 5 × 108, a leigeas le ìre àraid de thruailleadh molybdenum mus tèid structar a’ chriostail a sgrios.
2. Stuthan inslithe teirmeach
Is e clòimh charboin an stuth inslithe as cumanta a thathas a’ cleachdadh ann an diofar chruthan. Tha clòimh charboin air a dhèanamh de shnàithleanan tana, a bhios ag obair mar insulation leis gu bheil iad a’ bacadh rèididheachd teirmeach grunn thursan thairis air astar goirid. Tha am clòimh charboin bog air a fhighe ann an siotaichean stuth an ìre mhath tana, a thèid an uairsin a ghearradh a-steach don chumadh a tha thu ag iarraidh agus a lùbadh gu teann ann an radius reusanta. Tha clòimhean air an leigheas air an dèanamh suas de stuthan snàithleach coltach ris, agus thathas a’ cleachdadh ceanglaiche anns a bheil carbon gus na snàithleanan sgapte a cheangal ri chèile ann an nì nas cruaidhe agus nas cumadh. Faodaidh cleachdadh tasgadh ceimigeach de charbon an àite ceanglaiche feartan meacanaigeach an stuth a leasachadh.
Mar as trice, bidh uachdar a-muigh an stuth-leigheis inslithe teirmeach air a chòmhdach le còmhdach no foil grafait leantainneach gus bleith is caitheamh a lughdachadh a bharrachd air truailleadh mìrean. Tha seòrsachan eile de stuthan inslithe teirmeach stèidhichte air carbon ann cuideachd, leithid foam carbon. San fharsaingeachd, is fheàrr stuthan grafaitichte leis gu bheil grafaiteachadh a’ lughdachadh farsaingeachd uachdar an t-snàithleach gu mòr. Tha an ìre de ghas a thèid a-mach às na stuthan àrd-uachdar seo air a lughdachadh gu mòr, agus bheir e nas lugha de ùine an àmhainn a phumpadh gu falamh freagarrach. Is e fear eile stuth co-dhèanta C/C, aig a bheil feartan air leth leithid cuideam aotrom, fulangas milleadh àrd agus neart àrd. Le bhith air a chleachdadh ann an raointean teirmeach gus pàirtean grafait a chuir nan àite, bidh sin a’ lughdachadh tricead ath-chur phàirtean grafait gu mòr, a’ leasachadh càileachd monocrystalline agus seasmhachd cinneasachaidh.
A rèir seòrsachadh an stuth amh, faodar faireachdainn gualain a roinn ann am faireachdainn gualain stèidhichte air polyacrylonitrile, faireachdainn gualain stèidhichte air viscose, agus faireachdainn gualain stèidhichte air pic.
Tha susbaint luaithre mòr ann am faireachdainn gualain stèidhichte air polyacrylonitrile. Às dèidh làimhseachadh aig teòthachd àrd, bidh an aon snàithleach a’ fàs brisg. Rè obrachadh, tha e furasta duslach a chruthachadh a thruailleas àrainneachd an àmhainn. Aig an aon àm, faodaidh an snàithleach a dhol a-steach gu furasta do na pores agus slighe analach a’ chuirp, rud a tha cronail do shlàinte dhaoine. Tha deagh choileanadh insulation teirmeach aig faireachdainn gualain stèidhichte air viscose. Tha e an ìre mhath bog às dèidh làimhseachadh teas agus chan eil e furasta duslach a chruthachadh. Ach, tha earrann-tarsainn an t-snàithleach amh stèidhichte air viscose neo-riaghailteach, agus tha mòran claisean air uachdar an t-snàithleach. Tha e furasta gasaichean leithid C02 a chruthachadh fo àile oxidizing àmhainn silicon CZ, ag adhbhrachadh sileadh ocsaidean agus eileamaidean gualain anns an stuth silicon monocrystalline. Am measg nam prìomh luchd-saothrachaidh tha SGL Gearmailteach agus companaidhean eile. An-dràsta, is e faireachdainn gualain stèidhichte air pic an fheadhainn as fharsainge a thathas a’ cleachdadh ann an gnìomhachas monocrystalline leth-chonnsachaidh, aig a bheil coileanadh insulation teirmeach nas miosa na faireachdainn gualain stèidhichte air viscose, ach tha purrachd nas àirde agus sgaoilidhean duslach nas ìsle aig faireachdainn gualain stèidhichte air pic. Am measg nan luchd-saothrachaidh tha Kureha Chemical Iapan agus Osaka Gas.
Leis nach eil cumadh clò-charboin stèidhichte, tha e mì-ghoireasach a chleachdadh. A-nis tha mòran chompanaidhean air stuth inslithe teirmeach ùr a leasachadh stèidhichte air clò-charboin air a leigheas le clò-charboin. Tha clò-charboin air a leigheas, ris an canar clò-charboin cruaidh cuideachd, na chlò-charboin le cumadh sònraichte agus feartan fèin-sheasmhach às deidh clò-charboin bog a bhith air a bogadh ann an roisinn, air a laminachadh, air a leigheas agus air a charbonachadh.
Tha buaidh dhìreach aig an àrainneachd theirmeach air càileachd fàis silicon monocrystalline, agus tha stuthan inslithe teirmeach snàithleach-charboin a’ cluich pàirt chudromach san àrainneachd seo. Tha buannachd mhòr fhathast aig clò bog inslithe teirmeach snàithleach-charboin ann an gnìomhachas leth-chonnsachaidh photovoltaic air sgàth a bhuannachd cosgais, buaidh inslithe teirmeach sàr-mhath, dealbhadh sùbailte agus cumadh gnàthaichte. A bharrachd air an sin, bidh barrachd àite leasachaidh aig clò inslithe teirmeach cruaidh snàithleach-charboin ann am margaidh stuthan achaidh teirmeach air sgàth a neart sònraichte agus obrachadh nas àirde. Tha sinn dealasach a thaobh rannsachadh agus leasachadh ann an raon stuthan inslithe teirmeach, agus a’ leasachadh coileanadh toraidh gu leantainneach gus soirbheachas agus leasachadh gnìomhachas leth-chonnsachaidh photovoltaic adhartachadh.
Àm puist: Ògmhios-12-2024