Pembangkit listrik fotovoltaik surya wis dadi industri energi anyar sing paling menjanjikan ing donya. Dibandhingake karo sel surya polisilikon lan silikon amorf, silikon monokristalin, minangka bahan pembangkit listrik fotovoltaik, nduweni efisiensi konversi fotolistrik sing dhuwur lan kaluwihan komersial sing luar biasa, lan wis dadi arus utama pembangkit listrik fotovoltaik surya. Czochralski (CZ) minangka salah sawijining metode utama kanggo nyiyapake silikon monokristalin. Komposisi tungku monokristalin Czochralski kalebu sistem tungku, sistem vakum, sistem gas, sistem medan termal lan sistem kontrol listrik. Sistem medan termal minangka salah sawijining kahanan sing paling penting kanggo pertumbuhan silikon monokristalin, lan kualitas silikon monokristalin langsung kena pengaruh distribusi gradien suhu medan termal.
Komponen medan termal utamane kasusun saka bahan karbon (bahan grafit lan bahan komposit karbon/karbon), sing dipérang dadi bagean dhukungan, bagean fungsional, elemen pemanas, bagean protèktif, bahan insulasi termal, lan liya-liyane, miturut fungsine, kaya sing dituduhake ing Gambar 1. Amarga ukuran silikon monokristalin terus mundhak, syarat ukuran kanggo komponen medan termal uga mundhak. Bahan komposit karbon/karbon dadi pilihan pertama kanggo bahan medan termal kanggo silikon monokristalin amarga stabilitas dimensi lan sifat mekanik sing apik banget.
Ing proses silikon monokristalin czochralcian, lelehé bahan silikon bakal ngasilaké uap silikon lan cipratan silikon cair, sing nyebabaké erosi silisifikasi bahan medan termal karbon/karbon, lan sifat mekanik lan umur layanan bahan medan termal karbon/karbon kena pengaruh banget. Mulane, kepriyé carané ngurangi erosi silisifikasi bahan medan termal karbon/karbon lan ningkatake umur layanané wis dadi salah sawijining perhatian umum saka produsen silikon monokristalin lan produsen bahan medan termal karbon/karbon.Lapisan silikon karbidawis dadi pilihan pertama kanggo perlindungan lapisan permukaan bahan medan termal karbon/karbon amarga tahan kejut termal lan tahan aus sing apik banget.
Ing makalah iki, diwiwiti saka bahan medan termal karbon/karbon sing digunakake ing produksi silikon monokristalin, metode persiapan utama, kaluwihan lan kekurangan lapisan silikon karbida dikenalake. Adhedhasar iki, kemajuan aplikasi lan riset lapisan silikon karbida ing bahan medan termal karbon/karbon ditinjau miturut karakteristik bahan medan termal karbon/karbon, lan saran lan arah pangembangan kanggo perlindungan lapisan permukaan bahan medan termal karbon/karbon diajokake.
1 Teknologi persiapan sakalapisan silikon karbida
1.1 Cara nyematkan
Metode embedding asring digunakake kanggo nyiyapake lapisan njero silikon karbida ing sistem bahan komposit C/C-sic. Metode iki pisanan nggunakake bubuk campuran kanggo mbungkus bahan komposit karbon/karbon, banjur nindakake perawatan panas ing suhu tartamtu. Serangkaian reaksi fisiko-kimia sing kompleks kedadeyan antarane bubuk campuran lan permukaan sampel kanggo mbentuk lapisan. Kauntungane yaiku proses kasebut prasaja, mung siji proses sing bisa nyiyapake bahan komposit matriks sing padhet lan bebas retakan; Owah-owahan ukuran cilik saka preform nganti produk pungkasan; Cocok kanggo struktur sing dikuatake serat apa wae; Gradien komposisi tartamtu bisa dibentuk antarane lapisan lan substrat, sing digabungake kanthi apik karo substrat. Nanging, ana uga kekurangan, kayata reaksi kimia ing suhu dhuwur, sing bisa ngrusak serat, lan sifat mekanik matriks karbon/karbon mudhun. Keseragaman lapisan angel dikendhaleni, amarga faktor-faktor kayata gravitasi, sing ndadekake lapisan ora rata.
1.2 Cara pelapisan bubur
Cara pelapisan bubur yaiku nyampur bahan pelapisan lan pengikat dadi campuran, digosok rata ing permukaan matriks, sawise garing ing atmosfer inert, spesimen sing dilapisi disinter ing suhu dhuwur, lan lapisan sing dibutuhake bisa dipikolehi. Kauntungane yaiku proses kasebut gampang dioperasikake, lan kekandelan lapisan gampang dikontrol; Kekurangane yaiku ana kekuatan ikatan sing kurang antarane lapisan lan substrat, lan tahan kejut termal lapisan kasebut kurang, lan keseragaman lapisan kasebut kurang.
1.3 Cara reaksi uap kimia
Metode reaksi uap kimia (CVR) yaiku metode proses sing nguap bahan silikon padat dadi uap silikon ing suhu tartamtu, banjur uap silikon nyebar menyang njero lan permukaan matriks, lan reaksi in situ karo karbon ing matriks kanggo ngasilake silikon karbida. Kauntungane kalebu atmosfer seragam ing tungku, laju reaksi sing konsisten lan kekandelan deposisi bahan sing dilapisi ing endi-endi; Proses iki prasaja lan gampang dioperasikake, lan kekandelan lapisan bisa dikontrol kanthi ngganti tekanan uap silikon, wektu deposisi lan parameter liyane. Kekurangane yaiku sampel banget kena pengaruh posisi ing tungku, lan tekanan uap silikon ing tungku ora bisa tekan keseragaman teoritis, sing nyebabake kekandelan lapisan ora rata.
1.4 Cara deposisi uap kimia
Deposisi uap kimia (CVD) yaiku proses ing ngendi hidrokarbon digunakake minangka sumber gas lan N2/Ar kanthi kemurnian dhuwur minangka gas pembawa kanggo ngenalake gas campuran menyang reaktor uap kimia, lan hidrokarbon kasebut diurai, disintesis, didifusi, diserap lan dilarutake ing suhu lan tekanan tartamtu kanggo mbentuk film padat ing permukaan bahan komposit karbon/karbon. Kauntungane yaiku kapadhetan lan kemurnian lapisan bisa dikontrol; Uga cocok kanggo benda kerja kanthi bentuk sing luwih kompleks; Struktur kristal lan morfologi permukaan produk bisa dikontrol kanthi nyetel parameter deposisi. Kekurangane yaiku tingkat deposisi sing sithik banget, proses kasebut rumit, biaya produksi dhuwur, lan bisa uga ana cacat lapisan, kayata retakan, cacat bolong lan cacat permukaan.
Ringkesane, metode embedding diwatesi mung kanggo karakteristik teknologine, sing cocog kanggo pangembangan lan produksi bahan laboratorium lan ukuran cilik; Metode pelapisan ora cocog kanggo produksi massal amarga konsistensine sing kurang. Metode CVR bisa nyukupi produksi massal produk ukuran gedhe, nanging nduweni syarat sing luwih dhuwur kanggo peralatan lan teknologi. Metode CVD minangka metode sing ideal kanggo nyiapake.Lapisan SIC, nanging biayane luwih dhuwur tinimbang metode CVR amarga kangele ing kontrol proses.
Wektu kiriman: 22 Februari 2024