Күн фотоэлектрлі электр энергиясын өндіру әлемдегі ең перспективалы жаңа энергетика саласына айналды. Полисилиций және аморфты кремний күн батареяларымен салыстырғанда, монокристалды кремний фотоэлектрлік электр энергиясын өндіру материалы ретінде жоғары фотоэлектрлік түрлендіру тиімділігіне және тамаша коммерциялық артықшылықтарға ие және күн фотоэлектр энергиясын өндірудің негізгі ағымына айналды. Цочральски (CZ) монокристалды кремнийді дайындаудың негізгі әдістерінің бірі болып табылады. Чохральский монокристалды пешінің құрамына пеш жүйесі, вакуумдық жүйе, газ жүйесі, жылу өрісі жүйесі және электрлік басқару жүйесі кіреді. Жылу өрісінің жүйесі монокристалды кремнийдің өсуінің маңызды шарттарының бірі болып табылады, ал монокристалды кремнийдің сапасына жылу өрісінің температуралық градиенттік таралуы тікелей әсер етеді.
Жылу өрісінің құрамдас бөліктері негізінен көміртекті материалдардан (графиттік материалдар және көміртекті/көміртекті композициялық материалдар) тұрады, олар 1-суретте көрсетілгендей функцияларына сәйкес тірек бөліктеріне, функционалдық бөліктерге, қыздырғыш элементтерге, қорғаныш бөлшектерге, жылу оқшаулағыш материалдарға және т.б. бөлінеді. Монокристалды кремнийдің мөлшері артқан сайын, өрістің құрамдас бөліктеріне қойылатын талаптар да өседі. Көміртекті/көміртекті композициялық материалдар оның өлшемдік тұрақтылығы мен тамаша механикалық қасиеттеріне байланысты монокристалды кремнийге арналған термиялық өріс материалдары үшін бірінші таңдау болады.
Цохральциандық монокристалды кремний процесінде кремний материалының балқуы кремний буы мен балқытылған кремний шашырауын тудырады, нәтижесінде көміртегі/көміртекті жылу өрісі материалдарының кремнийлену эрозиясы пайда болады және көміртекті/көміртекті жылу өрісі материалдарының механикалық қасиеттері мен қызмет ету мерзімі айтарлықтай әсер етеді. Сондықтан көміртекті/көміртекті жылу өрісі материалдарының кремнийлену эрозиясын азайту және олардың қызмет ету мерзімін қалай жақсарту монокристалды кремний өндірушілері мен көміртекті/көміртекті жылу өрісі материалдарын өндірушілердің ортақ мәселелерінің біріне айналды.Кремний карбиді жабынытамаша термиялық соққыға төзімділігі мен тозуға төзімділігі арқасында көміртекті/көміртекті жылу өрісі материалдарының бетін жабу үшін бірінші таңдау болды.
Бұл жұмыста монокристалды кремний өндірісінде қолданылатын көміртекті/көміртекті жылу өрісі материалдарынан бастап кремний карбиді жабынының негізгі дайындау әдістері, артықшылықтары мен кемшіліктері таныстырылады. Осы негізде көміртекті/көміртекті жылу өрісі материалдарында кремний карбидінің жабындарын қолдану және зерттеу барысы көміртекті/көміртекті жылу өрісі материалдарының сипаттамаларына сәйкес қарастырылады және көміртекті/көміртекті жылу өрісі материалдарының бетін жабудан қорғау бойынша ұсыныстар мен даму бағыттары алға қойылған.
1 Дайындау технологиясыкремний карбиді жабыны
1.1 Енгізу әдісі
Енгізу әдісі көбінесе C/C-sic композиттік материал жүйесінде кремний карбидінің ішкі жабынын дайындау үшін қолданылады. Бұл әдіс алдымен көміртекті/көміртекті композиттік материалды орау үшін аралас ұнтақты пайдаланады, содан кейін белгілі бір температурада термиялық өңдеуді жүзеге асырады. Қаптаманы қалыптастыру үшін аралас ұнтақ пен үлгінің беті арасында күрделі физика-химиялық реакциялар сериясы жүреді. Оның артықшылығы процесс қарапайым, тек бір ғана процесс тығыз, жарықшақсыз матрицалық композиттік материалдарды дайындай алады; Дайындамадан соңғы өнімге дейін шағын өлшемді өзгерту; Кез келген талшықты арматураланған құрылымға жарамды; Белгілі бір композиция градиенті жабын мен субстрат арасында қалыптасуы мүмкін, ол субстратпен жақсы үйлеседі. Дегенмен, талшықты зақымдауы мүмкін жоғары температурадағы химиялық реакция және көміртегі/көміртек матрицасының механикалық қасиеттерінің төмендеуі сияқты кемшіліктер де бар. Қаптаманың біркелкілігін бақылау қиын, бұл жабынды біркелкі емес ететін ауырлық күші сияқты факторларға байланысты.
1.2 Шламды жабу әдісі
Шламмен жабу әдісі – жабын материалы мен байланыстырғышты қоспаға араластыру, матрицаның бетіне біркелкі щеткамен, инертті атмосферада кептіруден кейін қапталған үлгіні жоғары температурада агломерациялау және қажетті жабынды алуға болады. Артықшылықтары процесс қарапайым және оңай жұмыс істейді, ал жабынның қалыңдығын бақылау оңай; Кемшілігі - жабын мен астар арасындағы байланыс беріктігі нашар, ал жабынның термиялық соққыға төзімділігі нашар, жабынның біркелкілігі төмен.
1.3 Химиялық бу реакциясының әдісі
Химиялық бу реакциясы (CVR) әдісі - қатты кремний материалын белгілі бір температурада кремний буына буландыратын, содан кейін кремний буы матрицаның ішкі және бетіне таралатын және кремний карбиді алу үшін матрицадағы көміртегімен in situ әрекеттесетін технологиялық әдіс. Оның артықшылықтары пештегі біркелкі атмосфераны, біркелкі реакция жылдамдығын және барлық жерде қапталған материалдың тұндыру қалыңдығын қамтиды; Процесс қарапайым және оңай жұмыс істейді және жабын қалыңдығын кремний буының қысымын, тұндыру уақытын және басқа параметрлерді өзгерту арқылы басқаруға болады. Кемшілігі - үлгіге пештегі жағдай қатты әсер етеді, ал пештегі кремний буының қысымы теориялық біркелкілікке жете алмайды, нәтижесінде жабын қалыңдығы біркелкі емес.
1.4 Химиялық буларды тұндыру әдісі
Химиялық буларды тұндыру (CVD) - көмірсутектер газ көзі ретінде және жоғары тазалықтағы N2/Ar тасымалдаушы газ ретінде химиялық бу реакторына аралас газдарды енгізу үшін пайдаланылатын процесс, ал көмірсутектер ыдырап, синтезделеді, диффузияланады, адсорбцияланады және белгілі бір температура мен қысымда қатты көміртек материалдарының/көміртек композициясының бетінде ерітіледі. Оның артықшылығы - жабынның тығыздығы мен тазалығын бақылауға болады; Ол күрделірек пішінді дайындама үшін де жарамды; Өнімнің кристалдық құрылымы мен бетінің морфологиясын тұндыру параметрлерін реттеу арқылы басқаруға болады. Кемшіліктері тұндыру жылдамдығы тым төмен, процесс күрделі, өндіріс құны жоғары, жарықтар, тор ақаулары және бет ақаулары сияқты жабу ақаулары болуы мүмкін.
Қорытындылай келе, кірістіру әдісі өзінің технологиялық сипаттамаларымен шектеледі, ол зертханалық және шағын өлшемді материалдарды әзірлеуге және өндіруге жарамды; Қаптау әдісі оның консистенциясы нашар болғандықтан жаппай өндіріске жарамайды. CVR әдісі үлкен өлшемді өнімдерді жаппай өндіруге жауап бере алады, бірақ ол жабдық пен технологияға жоғары талаптар қояды. CVD әдісі - дайындаудың тамаша әдісіSIC жабыны, бірақ оның құны CVR әдісінен жоғары, себебі процесті басқару қиын.
Хабарлама уақыты: 22 ақпан 2024 ж