D'Generatioun vu photovoltaesche Solarenergie ass déi villverspriechendst nei Energieindustrie op der Welt ginn. Am Verglach mat Polysilizium an amorphe Silizium-Solarzellen huet monokristallint Silizium als Material fir d'Generatioun vu photovoltaesche Solarenergie eng héich photoelektresch Konversiounseffizienz an aussergewéinlech kommerziell Virdeeler, an ass zum Mainstream vun der photovoltaescher Solarenergie ginn. Czochralski (CZ) ass eng vun den Haaptmethoden fir monokristallint Silizium ze preparéieren. D'Zesummesetzung vum Czochralski-Monokristallinofen ëmfaasst en Ofensystem, e Vakuumsystem, e Gassystem, en Thermalfeldsystem an en elektrescht Kontrollsystem. Den Thermalfeldsystem ass eng vun de wichtegsten Bedéngungen fir de Wuesstum vu monokristallinem Silizium, an d'Qualitéit vum monokristalline Silizium gëtt direkt vun der Temperaturgradientverdeelung vum Thermalfeld beaflosst.
D'Komponente vum Thermalfeld bestinn haaptsächlech aus Kuelestoffmaterialien (Grafitmaterialien a Kuelestoff/Kuelestoff-Kompositmaterialien), déi no hire Funktiounen a Stützdeeler, funktionell Deeler, Heizelementer, Schutzdeeler, Wärmeisolatiounsmaterialien usw. opgedeelt sinn, wéi an der Figur 1 gewisen. Well d'Gréisst vum monokristalline Silizium weider eropgeet, huelen och d'Gréisstfuerderunge fir Thermalfeldkomponenten zou. Kuelestoff/Kuelestoff-Kompositmaterialien ginn déi éischt Wiel fir Thermalfeldmaterialien fir monokristallint Silizium wéinst hirer Dimensiounsstabilitéit an exzellenten mechaneschen Eegeschaften.
Beim Prozess vum czochralcianesche monokristalline Silizium produzéiert d'Schmëlze vum Siliziummaterial Siliziumdamp a geschmollte Siliziumsprëtz, wat zu der Verkiselungserosioun vu Kuelestoff/Kuelestoff-Thermalfeldmaterialien féiert, an d'mechanesch Eegeschaften an d'Liewensdauer vu Kuelestoff/Kuelestoff-Thermalfeldmaterialien ginn eescht beaflosst. Dofir ass d'Diskreptioun vun der Verkiselungserosioun vu Kuelestoff/Kuelestoff-Thermalfeldmaterialien a wéi een hir Liewensdauer verbessert, zu enger vun den allgemenge Suergen vun den Hiersteller vu monokristallinem Silizium an den Hiersteller vu Kuelestoff/Kuelestoff-Thermalfeldmaterialien ginn.Siliziumkarbidbeschichtungass wéinst senger exzellenter Wärmeschockbeständegkeet a Verschleißbeständegkeet déi éischt Wiel fir den Uewerflächenschutz vu Kuelestoff/Kuelestoff-Thermofeldmaterialien ginn.
An dëser Aarbecht ginn, ugefaange mat Kuelestoff/Kuelestoff-Thermofeldmaterialien, déi an der Produktioun vu monokristallinem Silizium benotzt ginn, déi wichtegst Virbereedungsmethoden, Vir- an Nodeeler vun der Siliziumcarbidbeschichtung virgestallt. Op dëser Basis ginn d'Applikatioun an de Fuerschungsfortschrëtt vun der Siliziumcarbidbeschichtung a Kuelestoff/Kuelestoff-Thermofeldmaterialien no de Charakteristike vun de Kuelestoff/Kuelestoff-Thermofeldmaterialien iwwerpréift, a Virschléi an Entwécklungsrichtungen fir de Schutz vun der Uewerflächenbeschichtung vu Kuelestoff/Kuelestoff-Thermofeldmaterialien ginn virgeluecht.
1 Virbereedungstechnologie vunSiliziumkarbidbeschichtung
1.1 Integratiounsmethod
D'Abettungsmethod gëtt dacks benotzt fir déi bannenzeg Beschichtung vu Siliziumcarbid am C/C-sic Kompositmaterialsystem virzebereeden. Dës Method benotzt als éischt e gemëschte Pulver fir de Kuelestoff/Kuelestoff-Kompositmaterial anzewéckelen, an dann gëtt eng Hëtztbehandlung bei enger bestëmmter Temperatur duerchgefouert. Eng Serie vu komplexe physiko-chemesche Reaktioune geschitt tëscht dem gemëschte Pulver an der Uewerfläch vun der Prouf fir d'Beschichtung ze bilden. Säi Virdeel ass, datt de Prozess einfach ass, nëmmen een eenzege Prozess kann dicht, rissfräi Matrix-Kompositmaterialien virbereeden; kleng Gréisstännerung vum Virform zum Endprodukt; gëeegent fir all faserverstäerkt Struktur; e bestëmmte Kompositiounsgradient kann tëscht der Beschichtung an dem Substrat geformt ginn, deen gutt mam Substrat kombinéiert ass. Wéi och ëmmer, et gëtt och Nodeeler, wéi déi chemesch Reaktioun bei héijer Temperatur, déi d'Faser beschiedege kann, an d'mechanesch Eegeschafte vun der Kuelestoff/Kuelestoff-Matrix verléieren. D'Uniformitéit vun der Beschichtung ass schwéier ze kontrolléieren, wéinst Faktoren wéi der Schwéierkraaft, wat d'Beschichtung ongläichméisseg mécht.
1.2 Schlammbeschichtungsmethod
D'Schlammbeschichtungsmethod besteet doran, d'Beschichtungsmaterial an de Bindemittel zu enger Mëschung ze vermëschen, gläichméisseg op der Uewerfläch vun der Matrix ze verdeelen, nodeems d'beschichtete Prouf an enger inerter Atmosphär gedréchent gouf, bei héijer Temperatur gesintert ze ginn, an déi gewënscht Beschichtung kritt ka ginn. D'Virdeeler sinn, datt de Prozess einfach ze bedreiwen ass, an d'Beschichtungsdicke einfach ze kontrolléieren ass; Den Nodeel ass, datt d'Bindungsstäerkt tëscht der Beschichtung an dem Substrat schlecht ass, an d'Wärmeschockbeständegkeet vun der Beschichtung schlecht ass, an d'Uniformitéit vun der Beschichtung niddreg ass.
1.3 Method vun der chemescher Dampfreaktioun
D'Method vun der chemescher Dampfreaktioun (CVR) ass eng Prozessmethod, bei där fest Siliziummaterial bei enger bestëmmter Temperatur zu Siliziumdamp verdampft, an dann diffundéiert de Siliziumdamp an d'Innere an d'Uewerfläch vun der Matrix, a reagéiert in situ mat Kuelestoff an der Matrix fir Siliziumkarbid ze produzéieren. Zu senge Virdeeler gehéieren eng eenheetlech Atmosphär am Uewen, eng konsequent Reaktiounsgeschwindegkeet an Oflagerungsdicke vum beschichtete Material iwwerall; de Prozess ass einfach an einfach ze bedreiwen, an d'Beschichtungsdicke kann duerch d'Ännere vum Siliziumdampdrock, der Oflagerungszäit an aner Parameteren kontrolléiert ginn. Den Nodeel ass, datt d'Prouf staark vun der Positioun am Uewen beaflosst gëtt, an de Siliziumdampdrock am Uewen net déi theoretesch Uniformitéit erreeche kann, wat zu enger ongläicher Beschichtungsdicke féiert.
1.4 Method vun der chemescher Dampfdepositioun
Chemesch Gasoflagerung (CVD) ass e Prozess, bei deem Kuelewaasserstoffer als Gasquell an héichreinegem N2/Ar als Trägergas benotzt ginn, fir gemëschte Gaser an e chemesche Gasreaktor anzeféieren, an d'Kuelewaasserstoffer ënner enger bestëmmter Temperatur an Drock zersetzt, synthetiséiert, diffuséiert, adsorbéiert an opgeléist ginn, fir fest Filmer op der Uewerfläch vu Kuelestoff/Kuelestoff-Kompositmaterialien ze bilden. Säi Virdeel ass, datt d'Dicht an d'Reinheet vun der Beschichtung kontrolléiert kënne ginn; et ass och gëeegent fir Werkstécker mat méi komplexer Form; D'Kristallstruktur an d'Uewerflächenmorphologie vum Produkt kënne kontrolléiert ginn, andeems d'Oflagerungsparameter ugepasst ginn. D'Nodeeler sinn, datt d'Oflagerungsquote ze niddreg ass, de Prozess komplex ass, d'Produktiounskäschte héich sinn, an et Beschichtungsdefekter, wéi Rëss, Netzdefekter an Uewerflächendefekter, optriede kënnen.
Zesummegefaasst ass d'Abettungsmethod op hir technologesch Charakteristiken limitéiert, déi fir d'Entwécklung a Produktioun vu Labor- a klenge Materialien gëeegent ass; d'Beschichtungsmethod ass wéinst hirer schlechter Konsistenz net fir d'Masseproduktioun gëeegent. D'CVR-Method kann d'Masseproduktioun vu grousse Produkter erfëllen, awer si huet méi héich Ufuerderungen un Ausrüstung an Technologie. D'CVD-Method ass eng ideal Method fir d'VirbereedungSIC-Beschichtung, awer seng Käschte si méi héich wéi d'CVR-Method wéinst senger Schwieregkeet bei der Prozesskontroll.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 22. Februar 2024