Күн фотоэлектрдик энергия өндүрүү дүйнөдөгү эң келечектүү жаңы энергетикалык тармакка айланды. Поликремний жана аморфтук кремний күн батареялары менен салыштырганда, фотоэлектрдик энергия өндүрүүчү материал катары монокристаллдык кремний жогорку фотоэлектрдик конверсиянын натыйжалуулугуна жана көрүнүктүү коммерциялык артыкчылыктарга ээ жана күн фотоэлектрдик энергия өндүрүүнүн негизги агымына айланды. Чохральски (CZ) монокристаллдык кремнийди даярдоонун негизги ыкмаларынын бири болуп саналат. Чохральски монокристаллдык мешинин курамына меш системасы, вакуум системасы, газ системасы, жылуулук талаасы системасы жана электрдик башкаруу системасы кирет. Жылуулук талаасы системасы монокристаллдык кремнийдин өсүшүнүн эң маанилүү шарттарынын бири болуп саналат жана монокристаллдык кремнийдин сапатына жылуулук талаасынын температура градиентинин бөлүштүрүлүшү түздөн-түз таасир этет.
Жылуулук талаасынын компоненттери негизинен көмүртек материалдарынан (графит материалдары жана көмүртек/көмүртек композиттик материалдары) турат, алар 1-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, функцияларына жараша колдоочу бөлүктөргө, функционалдык бөлүктөргө, жылытуучу элементтерге, коргоочу бөлүктөргө, жылуулук изоляциялоочу материалдарга ж.б. бөлүнөт. Монокристаллдык кремнийдин өлчөмү чоңойгон сайын, жылуулук талаасынын компоненттерине болгон өлчөмдөргө болгон талаптар да көбөйүүдө. Көмүртек/көмүртек композиттик материалдары өлчөмдүү туруктуулугу жана мыкты механикалык касиеттеринен улам монокристаллдык кремний үчүн жылуулук талаасынын материалдары үчүн биринчи тандоо болуп саналат.
Хокралиялык монокристаллдык кремнийди алуу процессинде кремний материалынын эриши кремний буусун жана эритилген кремнийдин чачырашын пайда кылат, натыйжада көмүртек/көмүртек жылуулук талаасынын материалдарынын кремнийленүү эрозиясына алып келет, ал эми көмүртек/көмүртек жылуулук талаасынын материалдарынын механикалык касиеттерине жана кызмат мөөнөтүн жакшыртууга олуттуу таасир этет. Ошондуктан, көмүртек/көмүртек жылуулук талаасынын материалдарынын кремнийленүү эрозиясын кантип азайтуу жана алардын кызмат мөөнөтүн кантип жакшыртуу монокристаллдык кремний өндүрүүчүлөрүнүн жана көмүртек/көмүртек жылуулук талаасынын материалдарын өндүрүүчүлөрдүн кеңири тараган көйгөйлөрүнүн бири болуп калды.Кремний карбидинин каптамасыжылуулук соккуларына жана эскирүүгө туруктуулугунун мыктылыгынан улам көмүртек/көмүртек жылуулук талаасынын материалдарынын бетин каптоодон коргоо үчүн биринчи тандоо болуп калды.
Бул макалада монокристаллдык кремний өндүрүшүндө колдонулган көмүртек/көмүртек термикалык талаа материалдарынан баштап, кремний карбидин каптоосунун негизги даярдоо ыкмалары, артыкчылыктары жана кемчиликтери киргизилген. Ушул негизде, көмүртек/көмүртек термикалык талаа материалдарынын мүнөздөмөлөрүнө ылайык, көмүртек/көмүртек термикалык талаа материалдарында кремний карбидин каптоосун колдонуу жана изилдөөнүн жүрүшү каралат жана көмүртек/көмүртек термикалык талаа материалдарынын беттик каптоосун коргоо боюнча сунуштар жана иштеп чыгуу багыттары берилет.
1 Даярдоо технологиясыкремний карбидинин каптамасы
1.1 Киргизүү ыкмасы
Кремний карбидинин ички каптоосун даярдоо үчүн көбүнчө C/C-sic композиттик материал системасында киргизүү ыкмасы колдонулат. Бул ыкма алгач көмүртек/көмүртек композиттик материалын ороо үчүн аралаш порошокту колдонот, андан кийин белгилүү бир температурада жылуулук менен иштетүүнү жүргүзөт. Каптоону түзүү үчүн аралаш порошок менен үлгүнүн бетинин ортосунда бир катар татаал физикалык-химиялык реакциялар жүрөт. Анын артыкчылыгы - процесс жөнөкөй, бир гана процесс тыгыз, жаракасыз матрицалык композиттик материалдарды даярдай алат; Преформадан акыркы продуктка чейин кичинекей өлчөмдө өзгөрөт; Ар кандай була менен бекемделген түзүлүшкө ылайыктуу; Каптоо менен субстраттын ортосунда белгилүү бир курамдык градиент пайда болушу мүмкүн, ал субстрат менен жакшы айкалышат. Бирок, ошондой эле кемчиликтери бар, мисалы, жогорку температурадагы химиялык реакция булага зыян келтириши мүмкүн жана көмүртек/көмүртек матрицасынын механикалык касиеттеринин төмөндөшү. Каптоонун бирдейлигин көзөмөлдөө кыйын, анткени тартылуу күчү сыяктуу факторлор каптоону бирдей эмес кылат.
1.2 Шлам менен каптоо ыкмасы
Шлам менен каптоо ыкмасы каптоочу материалды жана байланыштыргычты аралашмага аралаштырып, матрицанын бетине бирдей сүртүү менен инерттүү атмосферада кургатылгандан кийин, капталган үлгү жогорку температурада бышырып, керектүү каптоону алууга болот. Артыкчылыктары - бул процесс жөнөкөй жана колдонууга оңой, ал эми каптоо калыңдыгын көзөмөлдөө оңой; кемчилиги - каптоо менен субстраттын ортосундагы байланыш күчү начар, ал эми каптоо менен жылуулук соккусуна туруктуулугу начар жана каптоо менен бирдейлик төмөн.
1.3 Химиялык буу реакциясынын ыкмасы
Химиялык буу реакциясы (CVR) ыкмасы - бул катуу кремний материалын белгилүү бир температурада кремний буусуна буулантып, андан кийин кремний буусу матрицанын ички жана бетине жайылып, матрицадагы көмүртек менен ордунда реакцияга кирип, кремний карбидин пайда кылган процесстик ыкма. Анын артыкчылыктарына меште бирдей атмосфера, реакция ылдамдыгынын туруктуулугу жана капталган материалдын бардык жерде чөкмө калыңдыгы кирет; процесс жөнөкөй жана иштетүүгө оңой, ал эми каптаманын калыңдыгын кремний буусунун басымын, чөкмө убактысын жана башка параметрлерди өзгөртүү менен башкарууга болот. Кемчилиги - үлгү мештеги абалга чоң таасир этет жана мештеги кремний буусунун басымы теориялык бирдейликке жете албайт, бул каптаманын калыңдыгынын бирдей эместигине алып келет.
1.4 Химиялык буу менен чөктүрүү ыкмасы
Химиялык буу менен чөктүрүү (ХБЧ) – бул углеводороддор газ булагы катары, ал эми жогорку тазалыктагы N2/Ar ташуучу газ катары колдонулуп, химиялык буу реакторуна аралаш газдарды киргизүү, ал эми углеводороддор белгилүү бир температура жана басым астында ажырап, синтезделип, диффузияланып, адсорбцияланып жана эриген процесс, көмүртек/көмүртек композиттик материалдарынын бетинде катуу пленкаларды пайда кылат. Анын артыкчылыгы – каптаманын тыгыздыгын жана тазалыгын көзөмөлдөөгө болот; ал ошондой эле татаал формадагы даяр бөлүккө ылайыктуу; продуктунун кристаллдык түзүлүшүн жана беттик морфологиясын чөктүрүү параметрлерин тууралоо менен көзөмөлдөөгө болот. Кемчиликтери – чөктүрүү ылдамдыгы өтө төмөн, процесс татаал, өндүрүш наркы жогору жана жаракалар, торчо кемчиликтери жана беттик кемчиликтер сыяктуу каптама кемчиликтери болушу мүмкүн.
Кыскасы, киргизүү ыкмасы анын технологиялык мүнөздөмөлөрү менен гана чектелет, ал лабораториялык жана чакан өлчөмдөгү материалдарды иштеп чыгуу жана өндүрүү үчүн ылайыктуу; каптоо ыкмасы начар консистенцияга ээ болгондуктан, массалык өндүрүш үчүн ылайыктуу эмес. CVR ыкмасы ири өлчөмдөгү продукцияларды массалык түрдө өндүрүүнү канааттандыра алат, бирок жабдууларга жана технологияларга жогорку талаптарды коёт. CVD ыкмасы даярдоо үчүн идеалдуу ыкма болуп саналат.SIC каптоосу, бирок анын баасы CVR ыкмасына караганда жогору, анткени ал процессти башкаруудагы кыйынчылыкка ээ.
Жарыяланган убактысы: 2024-жылдын 22-февралы