Generatio energiae solaris photovoltaicae facta est nova industria energiae in mundo maxime promittens. Comparata cum cellulis solaris polysiliconis et silicii amorphi, silicium monocrystallinum, ut materia generationis energiae photovoltaicae, magnam efficientiam conversionis photoelectricae et insignes commoditates commerciales habet, et principale genus generationis energiae solaris photovoltaicae factum est. Methodus Czochralski (CZ) est una ex praecipuis methodis ad silicium monocrystallinum praeparandum. Compositio fornacis monocrystallinae Czochralski includit systema fornacis, systema vacui, systema gasi, systema campi thermalis et systema moderationis electricae. Systema campi thermalis est una ex condicionibus maximis momenti ad incrementum silicii monocrystallini, et qualitas silicii monocrystallini directe afficitur a distributione gradientis temperaturae campi thermalis.
Partes campi thermalis praecipue ex materiis carbonicis (materiis graphitis et materiis compositis carbonio/carbonio) constant, quae secundum functiones suas in partes sustentatrices, partes functionales, elementa calefacientes, partes protectivas, materias insulationis thermalis, etc., dividuntur, ut in Figura 1 demonstratur. Cum magnitudo silicii monocrystallini pergat crescere, requisita magnitudinis pro partibus campi thermalis etiam augentur. Materiae compositae carbonio/carbonio prima electio pro materiis campi thermalis pro silicio monocrystallino fiunt propter stabilitatem dimensionalem et proprietates mechanicas excellentes.
In processu silicii monocrystallini Czochralciani, liquefactio materiae silicii vaporem silicii et sparsionem silicii liquefacti producet, quod ad erosionem silicificationis materiarum carbonis/carbonici campi thermalis evenit, et proprietates mechanicae et diuturnitas usus materiarum carbonis/carbonici campi thermalis graviter afficiuntur. Quapropter, quomodo erosionem silicificationis materiarum carbonis/carbonici campi thermalis reducere et diuturnitatem usus earum augere, una ex communibus curis fabricatorum silicii monocrystallini et fabricatorum materiarum carbonis/carbonici campi thermalis facta est.Tegumentum carburi siliciiPrima electio facta est ad superficiem materiarum carbonis/carbonis e campo thermico protegendam propter excellentem resistentiam ad ictum thermalem et attritionem.
In hac dissertatione, a materiis carbonis/carbonicis campi thermalis in productione silicii monocrystallini adhibitis incipiendo, principales methodi praeparationis, commoda et incommoda obductionis carburi silicii introducuntur. Hac de causa, progressus applicationis et investigationis obductionis carburi silicii in materiis carbonis/carbonicis campi thermalis secundum proprietates materiarum carbonis/carbonicis campi thermalis recensentur, et suggestiones et directiones progressionis ad protectionem obductionis superficialis materiarum carbonis/carbonicis campi thermalis proponuntur.
1 Technologia praeparationistegumentum carburi silicii
1.1 Methodus insertionis
Methodus inclusionis saepe adhibetur ad praeparandum stratum interius carburi silicii in systemate materiae compositae C/C-sic. Haec methodus primum utitur pulvere mixto ad involvendum materiam compositam carbonis/carbonis, deinde curationem caloris ad certam temperaturam perficit. Series reactionum physico-chemicarum complexarum inter pulverem mixtum et superficiem exempli fit ad stratum formandum. Eius commodum est quod processus est simplex, uno tantum processu possunt praeparare materias compositas matricis densas et sine fissuris; parva mutatio magnitudinis a praeforma ad productum finale; apta cuilibet structurae fibra firmatae; certus gradiens compositionis formari potest inter stratum et substratum, quod bene cum substrato combinatur. Attamen etiam incommoda sunt, ut reactio chemica ad altam temperaturam, quae fibram laedere potest, et proprietates mechanicae matricis carbonis/carbonis decrescunt. Uniformitas strati difficile est moderari, propter factores ut gravitatem, quae stratum inaequalem reddit.
1.2 Methodus obductionis liquaminis
Methodus obductionis liquaminis est materia obductionis et glutinum in mixturam miscere, deinde aequaliter penicillo in superficie matricis applicare, et post siccationem in atmosphaera inerti, specimen obductum alta temperatura sinterizatur, et obductio requisita obtineri potest. Commoda sunt processus simplex et facilis ad operandum, crassitudo obductionis facile moderanda; incommodum est firmitatem nexus inter obductionem et substratum parvam esse, resistentiam obductionis contra ictum thermalem parvam, et uniformitatem obductionis parvam.
1.3 Methodus reactionis vaporis chemici
Methodus reactionis vaporis chemici (CVR) est methodus processus quae materiam silicii solidam in vaporem silicii evaporat ad certam temperaturam, deinde vapor silicii in interiorem superficiemque matricis diffunditur, et in situ cum carbone in matrice reagit ad carburum silicii producendum. Inter eius commoda sunt atmosphaera uniformis in camino, celeritas reactionis constans et crassitudo depositionis materiae obductae ubique; processus est simplex et facilis ad operandum, et crassitudo obductionis regi potest mutando pressionem vaporis silicii, tempus depositionis, et alios parametros. Incommodum est quod exemplum magnopere afficitur a loco in camino, et pressio vaporis silicii in camino non potest attingere uniformitatem theoreticam, unde crassitudo obductionis inaequalis fit.
1.4 Methodus depositionis vaporis chemici
Depositio vaporis chemici (CVD) est processus in quo hydrocarbona ut fons gasis et N2/Ar altae puritatis ut gas vectorium adhibentur ad gases mixtos in reactorem vaporis chemici introducendos, et hydrocarbona sub certa temperatura et pressione decomponuntur, synthesizantur, diffunduntur, adsorbuntur et resolvuntur ad pelliculas solidas in superficie materiarum compositarum carbonis/carbonis formandas. Eius commodum est quod densitas et puritas obductionis regi possunt; etiam apta est partibus cum forma complexiore; structura crystallina et morphologia superficialis producti regi possunt per adaptationem parametrorum depositionis. Incommoda sunt quod celeritas depositionis nimis humilis est, processus complexus est, sumptus productionis altus est, et vitia obductionis, ut fissurae, vitia reticuli et vitia superficialia, fieri possunt.
Summa summarum, methodus inclusionis ad suas proprietates technologicas restringitur, quae apta est ad evolutionem et productionem materiarum laboratorium et parvarum magnitudinum; methodus obductionis non apta est ad productionem magnam propter eius constantiam parvam. Methodus CVR productionem magnam productorum magnae magnitudinis explere potest, sed maiores necessitates pro apparatu et technologia habet. Methodus CVD est methodus idealis ad praeparandum.Tegumentum SIC..., sed sumptus eius maius est quam methodus CVR propter difficultatem in moderatione processus.
Tempus publicationis: XXII Februarii, MMXXIV