સૌર ફોટોવોલ્ટેઇક વીજ ઉત્પાદન વિશ્વનો સૌથી આશાસ્પદ નવો ઉર્જા ઉદ્યોગ બની ગયો છે. પોલિસિલિકોન અને આકારહીન સિલિકોન સૌર કોષોની તુલનામાં, ફોટોવોલ્ટેઇક વીજ ઉત્પાદન સામગ્રી તરીકે, મોનોક્રિસ્ટલાઇન સિલિકોન, ઉચ્ચ ફોટોઇલેક્ટ્રિક રૂપાંતર કાર્યક્ષમતા અને ઉત્કૃષ્ટ વ્યાપારી ફાયદા ધરાવે છે, અને તે સૌર ફોટોવોલ્ટેઇક વીજ ઉત્પાદનનો મુખ્ય પ્રવાહ બની ગયો છે. મોનોક્રિસ્ટલાઇન સિલિકોન તૈયાર કરવા માટેની મુખ્ય પદ્ધતિઓમાંની એક ઝોક્રાલ્સ્કી (CZ) છે. ઝોક્રાલ્સ્કી મોનોક્રિસ્ટલાઇન ફર્નેસની રચનામાં ફર્નેસ સિસ્ટમ, વેક્યુમ સિસ્ટમ, ગેસ સિસ્ટમ, થર્મલ ફિલ્ડ સિસ્ટમ અને ઇલેક્ટ્રિકલ કંટ્રોલ સિસ્ટમનો સમાવેશ થાય છે. મોનોક્રિસ્ટલાઇન સિલિકોનના વિકાસ માટે થર્મલ ફિલ્ડ સિસ્ટમ સૌથી મહત્વપૂર્ણ પરિસ્થિતિઓમાંની એક છે, અને મોનોક્રિસ્ટલાઇન સિલિકોનની ગુણવત્તા થર્મલ ફિલ્ડના તાપમાન ગ્રેડિયન્ટ વિતરણ દ્વારા સીધી અસર પામે છે.
થર્મલ ફિલ્ડ ઘટકો મુખ્યત્વે કાર્બન મટિરિયલ્સ (ગ્રેફાઇટ મટિરિયલ્સ અને કાર્બન/કાર્બન કમ્પોઝિટ મટિરિયલ્સ) થી બનેલા હોય છે, જેને આકૃતિ 1 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, તેમના કાર્યો અનુસાર સપોર્ટ પાર્ટ્સ, ફંક્શનલ પાર્ટ્સ, હીટિંગ એલિમેન્ટ્સ, પ્રોટેક્ટિવ પાર્ટ્સ, થર્મલ ઇન્સ્યુલેશન મટિરિયલ્સ વગેરેમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે. જેમ જેમ મોનોક્રિસ્ટલાઇન સિલિકોનનું કદ વધતું જાય છે, તેમ તેમ થર્મલ ફિલ્ડ કમ્પોનન્ટ્સ માટે કદની જરૂરિયાતો પણ વધી રહી છે. કાર્બન/કાર્બન કમ્પોઝિટ મટિરિયલ્સ તેની પરિમાણીય સ્થિરતા અને ઉત્તમ યાંત્રિક ગુણધર્મોને કારણે મોનોક્રિસ્ટલાઇન સિલિકોન માટે થર્મલ ફિલ્ડ મટિરિયલ્સ માટે પ્રથમ પસંદગી બની જાય છે.
ઝોક્રાલ્સિયન મોનોક્રિસ્ટલાઇન સિલિકોનની પ્રક્રિયામાં, સિલિકોન સામગ્રીના ગલનથી સિલિકોન વરાળ અને પીગળેલા સિલિકોન સ્પ્લેશ ઉત્પન્ન થશે, જેના પરિણામે કાર્બન/કાર્બન થર્મલ ફિલ્ડ મટિરિયલ્સનું સિલિસિફિકેશન ધોવાણ થશે, અને કાર્બન/કાર્બન થર્મલ ફિલ્ડ મટિરિયલ્સના યાંત્રિક ગુણધર્મો અને સર્વિસ લાઇફ પર ગંભીર અસર પડશે. તેથી, કાર્બન/કાર્બન થર્મલ ફિલ્ડ મટિરિયલ્સના સિલિસિફિકેશન ધોવાણને કેવી રીતે ઘટાડવું અને તેમની સર્વિસ લાઇફ કેવી રીતે સુધારવી તે મોનોક્રિસ્ટલાઇન સિલિકોન ઉત્પાદકો અને કાર્બન/કાર્બન થર્મલ ફિલ્ડ મટિરિયલ ઉત્પાદકોની સામાન્ય ચિંતાઓમાંની એક બની ગઈ છે.સિલિકોન કાર્બાઇડ કોટિંગતેના ઉત્તમ થર્મલ શોક પ્રતિકાર અને ઘસારો પ્રતિકારને કારણે કાર્બન/કાર્બન થર્મલ ફિલ્ડ મટિરિયલ્સના સપાટી કોટિંગ સંરક્ષણ માટે પ્રથમ પસંદગી બની ગઈ છે.
આ પેપરમાં, મોનોક્રિસ્ટલાઇન સિલિકોન ઉત્પાદનમાં વપરાતા કાર્બન/કાર્બન થર્મલ ફિલ્ડ મટિરિયલ્સથી શરૂ કરીને, સિલિકોન કાર્બાઇડ કોટિંગની મુખ્ય તૈયારી પદ્ધતિઓ, ફાયદા અને ગેરફાયદા રજૂ કરવામાં આવી છે. આના આધારે, કાર્બન/કાર્બન થર્મલ ફિલ્ડ મટિરિયલ્સમાં સિલિકોન કાર્બાઇડ કોટિંગના ઉપયોગ અને સંશોધન પ્રગતિની સમીક્ષા કાર્બન/કાર્બન થર્મલ ફિલ્ડ મટિરિયલ્સની લાક્ષણિકતાઓ અનુસાર કરવામાં આવે છે, અને કાર્બન/કાર્બન થર્મલ ફિલ્ડ મટિરિયલ્સના સપાટી કોટિંગ સંરક્ષણ માટે સૂચનો અને વિકાસ દિશાઓ આગળ મૂકવામાં આવે છે.
૧ ની તૈયારી ટેકનોલોજીસિલિકોન કાર્બાઇડ કોટિંગ
૧.૧ એમ્બેડિંગ પદ્ધતિ
C/C-sic કમ્પોઝિટ મટિરિયલ સિસ્ટમમાં સિલિકોન કાર્બાઇડના આંતરિક કોટિંગને તૈયાર કરવા માટે ઘણીવાર એમ્બેડિંગ પદ્ધતિનો ઉપયોગ થાય છે. આ પદ્ધતિ પહેલા કાર્બન/કાર્બન કમ્પોઝિટ મટિરિયલને લપેટવા માટે મિશ્ર પાવડરનો ઉપયોગ કરે છે, અને પછી ચોક્કસ તાપમાને ગરમીની સારવાર કરે છે. કોટિંગ બનાવવા માટે મિશ્ર પાવડર અને નમૂનાની સપાટી વચ્ચે જટિલ ભૌતિક-રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓની શ્રેણી થાય છે. તેનો ફાયદો એ છે કે પ્રક્રિયા સરળ છે, ફક્ત એક જ પ્રક્રિયા ગાઢ, તિરાડ-મુક્ત મેટ્રિક્સ કમ્પોઝિટ મટિરિયલ તૈયાર કરી શકે છે; પ્રીફોર્મથી અંતિમ ઉત્પાદનમાં નાના કદનો ફેરફાર; કોઈપણ ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ સ્ટ્રક્ચર માટે યોગ્ય; કોટિંગ અને સબસ્ટ્રેટ વચ્ચે ચોક્કસ કમ્પોઝિશન ગ્રેડિયન્ટ બનાવી શકાય છે, જે સબસ્ટ્રેટ સાથે સારી રીતે જોડાયેલું છે. જો કે, ગેરફાયદા પણ છે, જેમ કે ઉચ્ચ તાપમાને રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા, જે ફાઇબરને નુકસાન પહોંચાડી શકે છે, અને કાર્બન/કાર્બન મેટ્રિક્સના યાંત્રિક ગુણધર્મોમાં ઘટાડો. ગુરુત્વાકર્ષણ જેવા પરિબળોને કારણે કોટિંગની એકરૂપતાને નિયંત્રિત કરવી મુશ્કેલ છે, જે કોટિંગને અસમાન બનાવે છે.
૧.૨ સ્લરી કોટિંગ પદ્ધતિ
સ્લરી કોટિંગ પદ્ધતિ એ છે કે કોટિંગ સામગ્રી અને બાઈન્ડરને મિશ્રણમાં ભેળવીને, મેટ્રિક્સની સપાટી પર સમાનરૂપે બ્રશ કરીને, નિષ્ક્રિય વાતાવરણમાં સૂકાયા પછી, કોટેડ નમૂનાને ઉચ્ચ તાપમાને સિન્ટર કરવામાં આવે છે, અને જરૂરી કોટિંગ મેળવી શકાય છે. ફાયદા એ છે કે પ્રક્રિયા સરળ અને ચલાવવામાં સરળ છે, અને કોટિંગની જાડાઈ નિયંત્રિત કરવી સરળ છે; ગેરલાભ એ છે કે કોટિંગ અને સબસ્ટ્રેટ વચ્ચે નબળી બંધન શક્તિ છે, અને કોટિંગનો થર્મલ શોક પ્રતિકાર ઓછો છે, અને કોટિંગની એકરૂપતા ઓછી છે.
૧.૩ રાસાયણિક બાષ્પ પ્રતિક્રિયા પદ્ધતિ
રાસાયણિક વરાળ પ્રતિક્રિયા (CVR) પદ્ધતિ એ એક પ્રક્રિયા પદ્ધતિ છે જે ચોક્કસ તાપમાને ઘન સિલિકોન સામગ્રીને સિલિકોન વરાળમાં બાષ્પીભવન કરે છે, અને પછી સિલિકોન વરાળ મેટ્રિક્સની અંદર અને સપાટીમાં ફેલાય છે, અને મેટ્રિક્સમાં કાર્બન સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને સિલિકોન કાર્બાઇડ ઉત્પન્ન કરે છે. તેના ફાયદાઓમાં ભઠ્ઠીમાં એકસમાન વાતાવરણ, સુસંગત પ્રતિક્રિયા દર અને દરેક જગ્યાએ કોટેડ સામગ્રીની ડિપોઝિશન જાડાઈનો સમાવેશ થાય છે; પ્રક્રિયા સરળ અને ચલાવવા માટે સરળ છે, અને સિલિકોન વરાળ દબાણ, ડિપોઝિશન સમય અને અન્ય પરિમાણોને બદલીને કોટિંગ જાડાઈને નિયંત્રિત કરી શકાય છે. ગેરલાભ એ છે કે નમૂના ભઠ્ઠીમાં સ્થિતિથી ખૂબ પ્રભાવિત થાય છે, અને ભઠ્ઠીમાં સિલિકોન વરાળ દબાણ સૈદ્ધાંતિક એકરૂપતા સુધી પહોંચી શકતું નથી, પરિણામે અસમાન કોટિંગ જાડાઈ થાય છે.
૧.૪ રાસાયણિક વરાળ નિક્ષેપ પદ્ધતિ
રાસાયણિક વરાળ નિક્ષેપ (CVD) એ એક પ્રક્રિયા છે જેમાં હાઇડ્રોકાર્બનનો ઉપયોગ ગેસ સ્ત્રોત તરીકે અને ઉચ્ચ શુદ્ધતા N2/Ar ને વાહક ગેસ તરીકે રાસાયણિક વરાળ રિએક્ટરમાં મિશ્ર વાયુઓ દાખલ કરવા માટે થાય છે, અને હાઇડ્રોકાર્બનનું વિઘટન, સંશ્લેષણ, પ્રસરેલું, શોષણ અને ચોક્કસ તાપમાન અને દબાણ હેઠળ કાર્બન/કાર્બન સંયુક્ત સામગ્રીની સપાટી પર ઘન ફિલ્મો બનાવવા માટે દ્રાવ્ય કરવામાં આવે છે. તેનો ફાયદો એ છે કે કોટિંગની ઘનતા અને શુદ્ધતાને નિયંત્રિત કરી શકાય છે; તે વધુ જટિલ આકારવાળા વર્કપીસ માટે પણ યોગ્ય છે; ઉત્પાદનની સ્ફટિક રચના અને સપાટીના આકારવિજ્ઞાનને ડિપોઝિશન પરિમાણોને સમાયોજિત કરીને નિયંત્રિત કરી શકાય છે. ગેરફાયદા એ છે કે ડિપોઝિશન દર ખૂબ ઓછો છે, પ્રક્રિયા જટિલ છે, ઉત્પાદન ખર્ચ વધારે છે, અને કોટિંગ ખામીઓ હોઈ શકે છે, જેમ કે તિરાડો, જાળીદાર ખામીઓ અને સપાટી ખામીઓ.
સારાંશમાં, એમ્બેડિંગ પદ્ધતિ તેની તકનીકી લાક્ષણિકતાઓ સુધી મર્યાદિત છે, જે પ્રયોગશાળા અને નાના કદના પદાર્થોના વિકાસ અને ઉત્પાદન માટે યોગ્ય છે; કોટિંગ પદ્ધતિ તેની નબળી સુસંગતતાને કારણે મોટા પાયે ઉત્પાદન માટે યોગ્ય નથી. CVR પદ્ધતિ મોટા કદના ઉત્પાદનોના મોટા પાયે ઉત્પાદનને પૂર્ણ કરી શકે છે, પરંતુ તેમાં સાધનો અને ટેકનોલોજી માટે ઉચ્ચ જરૂરિયાતો છે. CVD પદ્ધતિ તૈયારી માટે એક આદર્શ પદ્ધતિ છે.SIC કોટિંગ, પરંતુ પ્રક્રિયા નિયંત્રણમાં મુશ્કેલી હોવાને કારણે તેની કિંમત CVR પદ્ધતિ કરતા વધારે છે.
પોસ્ટ સમય: ફેબ્રુઆરી-૨૨-૨૦૨૪