सौर फोटोवोल्टिक ऊर्जा उत्पादन विश्व का सबसे आशाजनक नया ऊर्जा उद्योग बन गया है। पॉलीसिलिकॉन और अनाकार सिलिकॉन सौर सेल की तुलना में, मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन, फोटोवोल्टिक ऊर्जा उत्पादन सामग्री के रूप में, उच्च फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण दक्षता और उत्कृष्ट व्यावसायिक लाभों के कारण सौर फोटोवोल्टिक ऊर्जा उत्पादन का मुख्य आधार बन गया है। चोक्रालस्की (CZ) मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन तैयार करने की प्रमुख विधियों में से एक है। चोक्रालस्की मोनोक्रिस्टलाइन भट्टी की संरचना में भट्टी प्रणाली, निर्वात प्रणाली, गैस प्रणाली, तापीय क्षेत्र प्रणाली और विद्युत नियंत्रण प्रणाली शामिल हैं। तापीय क्षेत्र प्रणाली मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन के विकास के लिए सबसे महत्वपूर्ण स्थितियों में से एक है, और मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन की गुणवत्ता तापीय क्षेत्र के तापमान प्रवणता वितरण से सीधे प्रभावित होती है।
थर्मल फील्ड कंपोनेंट्स मुख्य रूप से कार्बन सामग्री (ग्रेफाइट सामग्री और कार्बन/कार्बन मिश्रित सामग्री) से बने होते हैं, जिन्हें उनके कार्यों के अनुसार सपोर्ट पार्ट्स, फंक्शनल पार्ट्स, हीटिंग एलिमेंट्स, प्रोटेक्टिव पार्ट्स, थर्मल इंसुलेशन सामग्री आदि में विभाजित किया जाता है, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है। मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन के आकार में लगातार वृद्धि के साथ, थर्मल फील्ड कंपोनेंट्स के लिए आकार की आवश्यकताएं भी बढ़ती जा रही हैं। कार्बन/कार्बन मिश्रित सामग्री अपनी आयामी स्थिरता और उत्कृष्ट यांत्रिक गुणों के कारण मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन के लिए थर्मल फील्ड सामग्री के रूप में पहली पसंद बन गई है।
चोक्रालसियन मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन की प्रक्रिया में, सिलिकॉन सामग्री के पिघलने से सिलिकॉन वाष्प और पिघले हुए सिलिकॉन के छींटे उत्पन्न होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप कार्बन/कार्बन थर्मल फील्ड सामग्रियों का सिलिकिफिकेशन क्षरण होता है, और कार्बन/कार्बन थर्मल फील्ड सामग्रियों के यांत्रिक गुणों और सेवा जीवन पर गंभीर प्रभाव पड़ता है। इसलिए, कार्बन/कार्बन थर्मल फील्ड सामग्रियों के सिलिकिफिकेशन क्षरण को कम करने और उनके सेवा जीवन को बेहतर बनाने के तरीके मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन निर्माताओं और कार्बन/कार्बन थर्मल फील्ड सामग्री निर्माताओं की आम चिंताओं में से एक बन गए हैं।सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंगउत्कृष्ट तापीय झटके प्रतिरोध और घिसाव प्रतिरोध के कारण यह कार्बन/कार्बन तापीय क्षेत्र सामग्री की सतह कोटिंग सुरक्षा के लिए पहली पसंद बन गया है।
इस शोधपत्र में, मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन उत्पादन में प्रयुक्त कार्बन/कार्बन थर्मल फील्ड सामग्रियों से शुरू करते हुए, सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंग की मुख्य तैयारी विधियों, लाभों और हानियों का परिचय दिया गया है। इसके आधार पर, कार्बन/कार्बन थर्मल फील्ड सामग्रियों की विशेषताओं के अनुसार, सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंग के अनुप्रयोग और अनुसंधान प्रगति की समीक्षा की गई है, और कार्बन/कार्बन थर्मल फील्ड सामग्रियों की सतह कोटिंग सुरक्षा के लिए सुझाव और विकास दिशाएँ प्रस्तुत की गई हैं।
1. तैयारी प्रौद्योगिकीसिलिकॉन कार्बाइड कोटिंग
1.1 एम्बेडिंग विधि
एम्बेडिंग विधि का उपयोग अक्सर कार्बन/कार्बन मिश्रित पदार्थ प्रणाली में सिलिकॉन कार्बाइड की आंतरिक परत तैयार करने के लिए किया जाता है। इस विधि में सबसे पहले मिश्रित पाउडर का उपयोग करके कार्बन/कार्बन मिश्रित पदार्थ को लपेटा जाता है, और फिर एक निश्चित तापमान पर ऊष्मा उपचार किया जाता है। मिश्रित पाउडर और नमूने की सतह के बीच जटिल भौतिक-रासायनिक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला होती है जिससे परत बनती है। इसका लाभ यह है कि प्रक्रिया सरल है, केवल एक ही प्रक्रिया से सघन, दरार-रहित मैट्रिक्स मिश्रित पदार्थ तैयार किए जा सकते हैं; प्रीफॉर्म से अंतिम उत्पाद तक आकार में बहुत कम परिवर्तन होता है; किसी भी फाइबर प्रबलित संरचना के लिए उपयुक्त है; परत और सब्सट्रेट के बीच एक निश्चित संरचनात्मक ढाल बन सकती है, जो सब्सट्रेट के साथ अच्छी तरह से जुड़ जाती है। हालांकि, इसके कुछ नुकसान भी हैं, जैसे उच्च तापमान पर रासायनिक प्रतिक्रिया, जो फाइबर को नुकसान पहुंचा सकती है, और कार्बन/कार्बन मैट्रिक्स के यांत्रिक गुणों में गिरावट। गुरुत्वाकर्षण जैसे कारकों के कारण परत की एकरूपता को नियंत्रित करना कठिन है, जिससे परत असमान हो जाती है।
1.2 स्लरी कोटिंग विधि
स्लरी कोटिंग विधि में कोटिंग सामग्री और बाइंडर को मिलाकर एक मिश्रण बनाया जाता है, जिसे मैट्रिक्स की सतह पर समान रूप से ब्रश से लगाया जाता है। निष्क्रिय वातावरण में सूखने के बाद, लेपित नमूने को उच्च तापमान पर सिंटर किया जाता है, जिससे वांछित कोटिंग प्राप्त होती है। इसके लाभ यह हैं कि प्रक्रिया सरल और संचालन में आसान है, और कोटिंग की मोटाई को आसानी से नियंत्रित किया जा सकता है; इसके नुकसान यह हैं कि कोटिंग और सब्सट्रेट के बीच बंधन शक्ति कमजोर होती है, कोटिंग का तापीय आघात प्रतिरोध कम होता है, और कोटिंग की एकरूपता भी कम होती है।
1.3 रासायनिक वाष्प अभिक्रिया विधि
रासायनिक वाष्प अभिक्रिया (सीवीआर) विधि एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें ठोस सिलिकॉन पदार्थ को एक निश्चित तापमान पर सिलिकॉन वाष्प में परिवर्तित किया जाता है। यह सिलिकॉन वाष्प मैट्रिक्स के भीतरी और बाहरी भाग में फैलकर मैट्रिक्स में मौजूद कार्बन के साथ अभिक्रिया करके सिलिकॉन कार्बाइड का निर्माण करती है। इसके लाभों में भट्टी में एकसमान वातावरण, अभिक्रिया की एकसमान दर और लेपित पदार्थ की मोटाई का हर जगह एक समान होना शामिल है। यह प्रक्रिया सरल और संचालन में आसान है, और सिलिकॉन वाष्प दाब, निक्षेपण समय और अन्य मापदंडों को बदलकर कोटिंग की मोटाई को नियंत्रित किया जा सकता है। इसकी एक कमी यह है कि नमूने पर भट्टी में उसकी स्थिति का बहुत प्रभाव पड़ता है, और भट्टी में सिलिकॉन वाष्प दाब सैद्धांतिक एकरूपता तक नहीं पहुंच पाता, जिसके परिणामस्वरूप कोटिंग की मोटाई असमान हो जाती है।
1.4 रासायनिक वाष्प निक्षेपण विधि
रासायनिक वाष्प निक्षेपण (सीवीडी) एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें हाइड्रोकार्बन को गैस स्रोत के रूप में और उच्च शुद्धता वाले N2/Ar को वाहक गैस के रूप में उपयोग करके मिश्रित गैसों को रासायनिक वाष्प रिएक्टर में डाला जाता है। इस प्रक्रिया में, एक निश्चित तापमान और दबाव पर हाइड्रोकार्बन विघटित, संश्लेषित, विसरित, अधिशोषित और विलीन होकर कार्बन/कार्बन मिश्रित पदार्थों की सतह पर ठोस परतें बनाते हैं। इसका लाभ यह है कि कोटिंग के घनत्व और शुद्धता को नियंत्रित किया जा सकता है; यह अधिक जटिल आकार वाले वर्कपीस के लिए भी उपयुक्त है; निक्षेपण मापदंडों को समायोजित करके उत्पाद की क्रिस्टलीय संरचना और सतह आकृति को नियंत्रित किया जा सकता है। इसके नुकसान यह हैं कि निक्षेपण दर बहुत कम होती है, प्रक्रिया जटिल होती है, उत्पादन लागत अधिक होती है, और कोटिंग में दरारें, जाली दोष और सतह दोष जैसे दोष हो सकते हैं।
संक्षेप में, एम्बेडिंग विधि अपनी तकनीकी विशेषताओं के कारण सीमित है, जो प्रयोगशाला और छोटे आकार की सामग्रियों के विकास और उत्पादन के लिए उपयुक्त है; कोटिंग विधि अपनी कम स्थिरता के कारण बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त नहीं है। सीवीआर विधि बड़े आकार के उत्पादों के बड़े पैमाने पर उत्पादन को पूरा कर सकती है, लेकिन इसके लिए उपकरण और प्रौद्योगिकी की उच्च आवश्यकता होती है। सीवीडी विधि तैयारी के लिए एक आदर्श विधि है।एसआईसी कोटिंगलेकिन प्रक्रिया नियंत्रण में कठिनाई के कारण इसकी लागत सीवीआर विधि से अधिक है।
पोस्ट करने का समय: 22 फरवरी 2024