Sólarorkuframleiðsla hefur orðið efnilegasta nýja orkuiðnaður heims. Í samanburði við pólýkísil og ókristölluð kísil sólarsellur hefur einkristallað kísill, sem sólarorkuframleiðsluefni, mikla ljósvirkni og framúrskarandi viðskiptalega kosti og hefur orðið aðalstraumur sólarorkuframleiðslu. Czochralski (CZ) er ein helsta aðferðin til að framleiða einkristallað kísill. Samsetning einkristallaðs Czochralski ofns inniheldur ofnkerfi, lofttæmiskerfi, gaskerfi, hitasviðskerfi og rafmagnsstýringarkerfi. Hitsviðskerfið er eitt mikilvægasta skilyrðið fyrir vöxt einkristallaðs kísils og gæði einkristallaðs kísils eru beint undir áhrifum af hitastigshalla dreifingar hitasviðsins.
Varmasviðsþættirnir eru aðallega úr kolefnisefnum (grafítefnum og kolefnis/kolefnis samsettum efnum), sem eru skipt í stuðningshluta, virknihluta, hitunarþætti, hlífðarhluta, einangrunarefni o.s.frv., eftir virkni þeirra, eins og sýnt er á mynd 1. Þar sem stærð einkristallaðs kísils heldur áfram að aukast, aukast einnig stærðarkröfur fyrir varmasviðsþætti. Kolefnis/kolefnis samsett efni eru að verða fyrsta valið fyrir varmasviðsefni fyrir einkristallað kísill vegna víddarstöðugleika þeirra og framúrskarandi vélrænna eiginleika.
Í ferlinu við framleiðslu á einkristallaðri sílikoni úr czochralcian mun bráðnun kísilsefnisins framleiða kísingufu og bráðið kísillskvettur, sem leiðir til kísileyðingar á kolefnis-/kolefnisvarmaefnum og hefur alvarleg áhrif á vélræna eiginleika og endingartíma kolefnis-/kolefnisvarmaefna. Þess vegna hefur það orðið eitt af algengustu áhyggjuefnum framleiðenda einkristallaðs kísils og kolefnis-/kolefnisvarmaefna hvernig hægt er að draga úr kísileyðingu kolefnis-/kolefnisvarmaefna og bæta endingartíma þeirra.Kísilkarbíðhúðunhefur orðið fyrsta valið fyrir yfirborðshúðunarvörn á kolefnis-/kolefnis-hitasviðsefnum vegna framúrskarandi hitaáfallsþols og slitþols.
Í þessari grein, þar sem byrjað er á kolefnis/kolefnis hitasviðsefnum sem notuð eru í framleiðslu á einkristallaðri kísill, eru helstu undirbúningsaðferðir, kostir og gallar kísillkarbíðshúðunar kynntar. Á þessum grunni er farið yfir notkun og rannsóknarframvindu kísillkarbíðshúðunar í kolefnis/kolefnis hitasviðsefnum í samræmi við eiginleika kolefnis/kolefnis hitasviðsefna og tillögur og þróunarleiðbeiningar fyrir yfirborðshúðunarvörn kolefnis/kolefnis hitasviðsefna eru settar fram.
1 Undirbúningstækni fyrirkísillkarbíðhúðun
1.1 Innfellingaraðferð
Innfellingaraðferðin er oft notuð til að undirbúa innri húðun kísilkarbíðs í C/C-sic samsettum efniskerfum. Þessi aðferð notar fyrst blandað duft til að vefja kolefnis/kolefnis samsetta efnið og framkvæmir síðan hitameðferð við ákveðið hitastig. Röð flókinna eðlis- og efnafræðilegra viðbragða á sér stað milli blandaða duftsins og yfirborðs sýnisins til að mynda húðunina. Kosturinn er að ferlið er einfalt, aðeins eitt ferli getur útbúið þétt, sprungulaust samsett efni úr grunnefni; Lítil stærðarbreyting frá forformi til lokaafurðar; Hentar fyrir hvaða trefjastyrktar uppbyggingu sem er; Ákveðinn samsetningarhalli getur myndast milli húðunarinnar og undirlagsins, sem blandast vel við undirlagið. Hins vegar eru einnig ókostir, svo sem efnahvörf við hátt hitastig, sem geta skemmt trefjarnar, og vélrænir eiginleikar kolefnis/kolefnis grunnefnisins minnka. Einsleitni húðunarinnar er erfitt að stjórna vegna þátta eins og þyngdarafls, sem gerir húðunina ójafna.
1.2 Aðferð við húðun á slurry
Aðferðin við slurryhúðun felst í því að blanda húðunarefninu og bindiefninu saman í blöndu, bera jafnt á yfirborð fylliefnisins og þurrka húðaða sýnið í óvirku andrúmslofti og sintra það við háan hita til að fá þá húð sem þarf. Kostirnir eru einfaldir í notkun og auðvelt er að stjórna húðþykktinni. Ókosturinn er að límstyrkurinn milli húðarinnar og undirlagsins er lélegur, hitaáfallsþol húðarinnar er lélegt og einsleitni húðarinnar er lítil.
1.3 Efnafræðileg gufuviðbrögð
Efnafræðileg gufuviðbrögð (CVR) aðferð er ferli þar sem fast kísillefni gufar upp í kísillgufu við ákveðið hitastig, og síðan dreifist kísillgufan inn í innra yfirborð og yfirborð fylliefnisins og hvarfast á staðnum við kolefni í fylliefninu til að framleiða kísillkarbíð. Kostir þess eru meðal annars einsleitt andrúmsloft í ofninum, stöðugur viðbragðshraði og útfellingarþykkt húðaðs efnis alls staðar; Ferlið er einfalt og auðvelt í notkun og hægt er að stjórna húðþykktinni með því að breyta kísillgufuþrýstingi, útfellingartíma og öðrum breytum. Ókosturinn er að sýnið er mjög háð staðsetningu í ofninum og kísillgufuþrýstingurinn í ofninum nær ekki fræðilegri einsleitni, sem leiðir til ójafnrar húðþykktar.
1.4 Efnafræðileg gufuútfellingaraðferð
Efnafræðileg gufuútfelling (CVD) er ferli þar sem kolvetni eru notuð sem gasgjafi og mjög hrein N2/Ar sem burðargas til að koma blönduðum lofttegundum inn í efnafræðilega gufuhvarfefni og kolvetnin eru sundruð, mynduð, dreifð, aðsoguð og aðskilin við ákveðið hitastig og þrýsting til að mynda fastar filmur á yfirborði kolefnis/kolefnis samsettra efna. Kosturinn er að hægt er að stjórna eðlisþyngd og hreinleika húðunarinnar; það hentar einnig fyrir vinnustykki með flóknari lögun; hægt er að stjórna kristalbyggingu og yfirborðsformgerð vörunnar með því að stilla útfellingarbreyturnar. Ókostirnir eru að útfellingarhraðinn er of lágur, ferlið er flókið, framleiðslukostnaðurinn er hár og það geta verið húðunargallar, svo sem sprungur, möskvagallar og yfirborðsgallar.
Í stuttu máli er innfellingaraðferðin takmörkuð við tæknilega eiginleika sína og hentar vel til þróunar og framleiðslu á rannsóknarstofu- og smærri efnum; húðunaraðferðin hentar ekki til fjöldaframleiðslu vegna lélegrar samræmis. CVR-aðferðin getur uppfyllt fjöldaframleiðslu stórra vara en hún hefur meiri kröfur um búnað og tækni. CVD-aðferðin er tilvalin aðferð til að undirbúaSIC húðun, en kostnaðurinn er hærri en CVR aðferðin vegna erfiðleika við ferlisstjórnun.
Birtingartími: 22. febrúar 2024