Pwosesis kwasans silikon monokristalin lan fèt nèt nan chan tèmik la. Yon bon chan tèmik fezab pou amelyore kalite kristal yo epi li gen yon pi gwo efikasite kristalizasyon. Konsepsyon chan tèmik la detèmine anpil chanjman nan gradyan tanperati nan chan tèmik dinamik la ak koule gaz nan chanm founo a. Diferans nan materyèl yo itilize nan chan tèmik la detèmine dirèkteman lavi sèvis chan tèmik la. Yon chan tèmik ki pa rezonab pa sèlman difisil pou fè kristal grandi ki satisfè egzijans kalite, men tou li pa ka fè monokristalin konplè anba sèten egzijans pwosesis. Se poutèt sa endistri silikon monokristalin dirèk la konsidere konsepsyon chan tèmik kòm teknoloji ki pi fondamantal la epi li envesti anpil resous pèsonèl ak materyèl nan rechèch ak devlopman chan tèmik.
Sistèm tèmik la konpoze de plizyè materyèl chan tèmik. Nou sèlman prezante yon ti kras materyèl yo itilize nan chan tèmik la. Kanta pou distribisyon tanperati nan chan tèmik la ak enpak li sou rale kristal la, nou p ap analize l isit la. Materyèl chan tèmik la refere a estrikti ak pati izolasyon tèmik nan chanm founo vakyòm kwasans kristal la, ki esansyèl pou kreye yon distribisyon tanperati apwopriye alantou fonn semi-kondiktè a ak kristal la.
1. Materyèl estrikti chan tèmik
Materyèl sipò debaz pou metòd rale dirèk la pou fè silikon monokristalin grandi se grafit ki gen anpil pite. Materyèl grafit yo jwe yon wòl enpòtan anpil nan endistri modèn. Yo ka itilize kòm konpozan estriktirèl chan chalè tankouaparèy chofaj, tib gid, krisèl, tib izolasyon, plato pou krisòl, elatriye nan preparasyon silikon monokristalin pa metòd Czochralski a.
Materyèl grafitYo chwazi paske yo fasil pou prepare an gwo volim, yo ka trete epi yo rezistan a tanperati ki wo. Kabòn sou fòm dyaman oswa grafit gen yon pwen fizyon ki pi wo pase nenpòt eleman oswa konpoze. Materyèl grafit yo trè solid, espesyalman nan tanperati ki wo, epi konduktivite elektrik ak tèmik yo tou trè bon. Konduktivite elektrik li fè li apwopriye kòm yonaparèy chofajmateryèl. Li gen yon koyefisyan konduktivite tèmik satisfezan, ki pèmèt chalè ki pwodui pa aparèy chofaj la distribye respire nan kribib la ak lòt pati nan chan chalè a. Sepandan, nan tanperati ki wo, espesyalman sou long distans, prensipal mòd transfè chalè a se radyasyon.
Pati grafit yo okòmansman fèt ak patikil kabonèz amann melanje ak yon lyan epi yo fòme pa èkstruzyon oswa presyon izostatik. Pati grafit ki gen bon kalite yo anjeneral presyon izostatik. Moso a an antye premye kabonize epi answit grafitize nan tanperati ki wo anpil, toupre 3000 °C. Pati yo trete ak moso sa yo an antye yo anjeneral pirifye nan yon atmosfè ki gen klò nan tanperati ki wo pou retire kontaminasyon metal pou satisfè egzijans endistri semi-kondiktè a. Sepandan, menm apre yon pirifikasyon apwopriye, nivo kontaminasyon metal la plizyè lòd mayitid pi wo pase sa ki otorize pou materyèl monokristalin silikon. Se poutèt sa, yo dwe pran prekosyon nan konsepsyon chan tèmik la pou anpeche kontaminasyon konpozan sa yo antre nan sifas fonn oswa kristal la.
Materyèl grafit yo yon ti jan pèmeyab, sa ki fè li fasil pou metal ki rete anndan an rive sou sifas la. Anplis de sa, monoksid Silisyòm ki prezan nan gaz pirifikasyon an ozalantou sifas grafit la ka penetre nan pifò materyèl epi reyaji.
Premye aparèy chofaj founo silikon monokristalin yo te fèt ak metal refraktè tankou tengstèn ak molibdèn. Avèk matirite k ap ogmante nan teknoloji pwosesis grafit la, pwopriyete elektrik koneksyon ant konpozan grafit yo vin estab, epi aparèy chofaj founo silikon monokristalin yo te ranplase tengstèn, molibdèn ak lòt materyèl chofaj nèt. Kounye a, materyèl grafit ki pi lajman itilize a se grafit izostatik. Teknoloji preparasyon grafit izostatik peyi mwen an relativman anreta, epi pifò nan materyèl grafit yo itilize nan endistri fotovoltaik domestik la enpòte soti aletranje. Manifaktirè grafit izostatik etranje yo sitou gen ladan SGL nan Almay, Tokai Carbon nan Japon, Toyo Tanso nan Japon, elatriye. Nan founo silikon monokristalin Czochralski yo, materyèl konpoze C/C yo pafwa itilize, epi yo te kòmanse itilize yo pou fabrike boulon, nwa, krisèt, plak chaj ak lòt konpozan. Konpozit kabòn/kabòn (C/C) yo se konpoze ki baze sou kabòn ranfòse ak fib kabòn ki gen yon seri pwopriyete ekselan tankou gwo fòs espesifik, gwo modil espesifik, koyefisyan ekspansyon tèmik ki ba, bon konduktivite elektrik, gwo rezistans nan ka zo kase, ba gravite espesifik, rezistans chòk tèmik, rezistans korozyon, ak rezistans tanperati ki wo. Kounye a, yo lajman itilize nan ayewospasyal, kous, byomateryèl ak lòt domèn kòm nouvo materyèl estriktirèl ki reziste tanperati ki wo. Kounye a, prensipal blokaj ki rankontre pa konpoze C/C domestik yo toujou pwoblèm pri ak endistriyalizasyon.
Gen anpil lòt materyèl yo itilize pou fè chan tèmik. Grafit ranfòse ak fib kabòn gen pi bon pwopriyete mekanik; men li pi chè epi li gen lòt egzijans pou konsepsyon.Silisyòm carbure (SiC)se yon pi bon materyèl pase grafit nan plizyè aspè, men li pi chè epi li difisil pou prepare pyès an gwo volim. Sepandan, SiC souvan itilize kòm yonKouch CVDpou ogmante lavi pati grafit ki ekspoze a gaz monoksid Silisyòm koroziv, epi li kapab tou diminye kontaminasyon grafit la. Kouch dans CVD Silisyòm kabid la anpeche kontaminan ki andedan materyèl grafit mikwoporè a rive sou sifas la efektivman.
Yon lòt se kabòn CVD, ki kapab tou fòme yon kouch dans anlè pati grafit la. Lòt materyèl ki reziste tanperati ki wo, tankou molibdèn oswa materyèl seramik ki ka koegziste ak anviwònman an, ka itilize kote pa gen okenn risk pou kontamine fonn lan. Sepandan, seramik oksid yo jeneralman limite nan aplikabilite yo nan materyèl grafit nan tanperati ki wo, epi gen kèk lòt opsyon si izolasyon nesesè. Youn se nitrid bor egzagonal (pafwa yo rele grafit blan akòz pwopriyete ki sanble), men pwopriyete mekanik yo pòv. Molibdèn jeneralman itilize rezonab pou sitiyasyon tanperati ki wo akòz pri modere li, to difizyon ki ba nan kristal Silisyòm, ak yon koyefisyan segregasyon ki trè ba nan apeprè 5 × 108, ki pèmèt yon sèten kantite kontaminasyon molibdèn anvan detwi estrikti kristal la.
2. Materyèl izolasyon tèmik
Materyèl izolasyon ki pi souvan itilize a se feutre kabòn nan divès fòm. Feutre kabòn fèt ak fib mens, ki aji kòm izolasyon paske yo bloke radyasyon tèmik plizyè fwa sou yon distans kout. Feutre kabòn mou a trikote an fèy materyèl relativman mens, ki Lè sa a, koupe nan fòm yo vle a epi pliye byen sere nan yon reyon rezonab. Feutre geri yo konpoze de materyèl fib menm jan an, epi yo itilize yon lyan ki gen kabòn pou konekte fib ki dispèse yo nan yon objè ki pi solid ak ki gen yon fòm pi wo. Itilizasyon depo vapè chimik kabòn olye de yon lyan ka amelyore pwopriyete mekanik materyèl la.
Tipikman, sifas ekstèn fey izolasyon tèmik la kouvri ak yon kouch grafit kontinyèl oswa papye aliminyòm pou diminye ewozyon ak mete ansanm ak kontaminasyon patikil. Gen lòt kalite materyèl izolasyon tèmik ki baze sou kabòn tou, tankou kim kabòn. An jeneral, materyèl grafitize yo evidamman pi pito paske grafitizasyon diminye anpil sifas fib la. Degazaj materyèl sa yo ki gen gwo sifas redwi anpil, epi li pran mwens tan pou ponpe founo a nan yon vakyòm ki apwopriye. Yon lòt se materyèl konpoze C/C, ki gen karakteristik eksepsyonèl tankou pwa lejè, gwo tolerans domaj ak gwo fòs. Itilize nan chan tèmik pou ranplase pati grafit yo diminye anpil frekans ranplasman pati grafit yo, amelyore kalite monokristalin ak estabilite pwodiksyon an.
Selon klasifikasyon matyè premyè a, yo ka divize felt kabòn an felt kabòn ki baze sou poliakrilonitril, felt kabòn ki baze sou viskoz, ak felt kabòn ki baze sou goudwon.
Felt kabòn ki baze sou poliakrilonitril gen yon gwo kontni sann. Apre tretman tanperati ki wo, fib endividyèl la vin frajil. Pandan operasyon, li fasil pou pwodui pousyè ki polye anviwònman founo a. An menm tan, fib la ka fasilman antre nan porositë yo ak aparèy respiratwa kò imen an, sa ki danjere pou sante moun. Felt kabòn ki baze sou viskoz gen bon pèfòmans izolasyon tèmik. Li relativman mou apre tretman chalè epi li pa fasil pou pwodui pousyè. Sepandan, seksyon kwa fib kri ki baze sou viskoz la iregilye, epi gen anpil siyon sou sifas fib la. Li fasil pou pwodui gaz tankou C02 anba atmosfè oksidan founo silikon CZ a, sa ki lakòz presipitasyon oksijèn ak eleman kabòn nan materyèl silikon monokristalin lan. Prensipal manifaktirè yo enkli SGL Alman an ak lòt konpayi yo. Kounye a, ki pi lajman itilize nan endistri monokristalin semi-kondiktè a se felt kabòn ki baze sou goudwon, ki gen pi move pèfòmans izolasyon tèmik pase felt kabòn ki baze sou viskoz, men felt kabòn ki baze sou goudwon gen yon pite ki pi wo ak yon emisyon pousyè ki pi ba. Manifaktirè yo enkli Kureha Chemical Japonè ak Osaka Gas.
Paske fòm feutre kabòn nan pa fiks, li pa pratik pou itilize. Kounye a, anpil konpayi devlope yon nouvo materyèl izolasyon tèmik ki baze sou feutre kabòn geri ak feutre kabòn. Feutre kabòn geri, ke yo rele tou feutre di, se yon feutre kabòn ki gen yon sèten fòm ak pwopriyete oto-soutni apre feutre mou an enpreye ak résine, lamine, geri epi kabonize.
Kalite kwasans silikon monokristalin lan afekte dirèkteman pa anviwònman tèmik la, epi materyèl izolasyon tèmik fib kabòn yo jwe yon wòl kle nan anviwònman sa a. Felt mou izolasyon tèmik fib kabòn toujou gen yon avantaj siyifikatif nan endistri semi-kondiktè fotovoltaik la akòz avantaj pri li, ekselan efè izolasyon tèmik, konsepsyon fleksib ak fòm personnalisable. Anplis de sa, felt izolasyon tèmik di fib kabòn lan pral gen pi gwo espas devlopman nan mache materyèl jaden tèmik la akòz sèten fòs li ak pi gwo operasyon li. Nou angaje nan rechèch ak devlopman nan domèn materyèl izolasyon tèmik yo, epi nou kontinye optimize pèfòmans pwodwi pou ankouraje pwosperite ak devlopman endistri semi-kondiktè fotovoltaik la.
Lè piblikasyon an: 12 jen 2024