Производството на сончева фотоволтаична енергија стана најперспективна нова енергетска индустрија во светот. Во споредба со полисилициумските и аморфните силициумски сончеви ќелии, монокристалниот силициум, како материјал за производство на фотоволтаична енергија, има висока ефикасност на фотоелектрична конверзија и извонредни комерцијални предности, и стана мејнстрим на производството на сончева фотоволтаична енергија. Чохралски (CZ) е еден од главните методи за подготовка на монокристален силициум. Составот на Чохралски монокристалната печка вклучува систем на печка, вакуумски систем, гасен систем, систем на термичко поле и систем за електрична контрола. Системот на термичко поле е еден од најважните услови за раст на монокристален силициум, а квалитетот на монокристалниот силициум е директно засегнат од распределбата на температурниот градиент на термичкото поле.
Компонентите на термичкото поле се главно составени од јаглеродни материјали (графитни материјали и јаглерод/јаглеродни композитни материјали), кои се поделени на потпорни делови, функционални делови, грејни елементи, заштитни делови, материјали за топлинска изолација итн., според нивните функции, како што е прикажано на Слика 1. Како што големината на монокристалниот силициум продолжува да се зголемува, барањата за големина на компонентите на термичкото поле исто така се зголемуваат. Композитните материјали од јаглерод/јаглерод стануваат прв избор за материјали за термичко поле за монокристален силициум поради неговата димензионална стабилност и одлични механички својства.
Во процесот на чохралцијански монокристален силициум, топењето на силициумскиот материјал ќе произведе силициумска пареа и распрскување на стопен силициум, што резултира со силицифична ерозија на материјалите од јаглерод/јаглеродно термичко поле, а механичките својства и работниот век на материјалите од јаглерод/јаглеродно термичко поле се сериозно засегнати. Затоа, како да се намали силицифичната ерозија на материјалите од јаглерод/јаглеродно термичко поле и да се подобри нивниот работен век стана една од заедничките грижи на производителите на монокристален силициум и производителите на материјали од јаглерод/јаглеродно термичко поле.Облога од силициум карбидстана прв избор за заштита на површинските премази на материјали од јаглерод/јаглеродно термичко поле поради неговата одлична отпорност на термички шок и отпорност на абење.
Во овој труд, почнувајќи од материјалите од јаглерод/јаглерод на термичко поле што се користат во производството на монокристален силициум, се воведуваат главните методи на подготовка, предностите и недостатоците на премачкувањето со силициум карбид. Врз основа на ова, се разгледува примената и напредокот во истражувањето на премачкувањето со силициум карбид во материјалите од јаглерод/јаглерод на термичко поле според карактеристиките на материјалите од јаглерод/јаглерод на термичко поле, а се предлагаат и предлози и насоки за развој за заштита на површинските премази од материјалите од јаглерод/јаглерод на термичко поле.
1 Технологија на подготовка наоблога од силициум карбид
1.1 Метод на вградување
Методот на вградување често се користи за подготовка на внатрешниот слој од силициум карбид во системот на композитни материјали C/C-sic. Овој метод прво користи мешан прав за обвиткување на јаглерод/јаглерод композитниот материјал, а потоа врши термичка обработка на одредена температура. Серија сложени физичко-хемиски реакции се случуваат помеѓу мешаниот прав и површината на примерокот за да се формира слојот. Неговата предност е што процесот е едноставен, само еден процес може да подготви густи, матрични композитни материјали без пукнатини; Мала промена на големината од преформата до финалниот производ; Погоден за која било структура зајакната со влакна; Може да се формира одреден градиент на состав помеѓу слојот и подлогата, кој е добро комбиниран со подлогата. Сепак, постојат и недостатоци, како што се хемиската реакција на висока температура, што може да го оштети влакното, а механичките својства на јаглерод/јаглеродната матрица се намалуваат. Униформноста на слојот е тешко да се контролира, поради фактори како што е гравитацијата, што го прави слојот нерамномерен.
1.2 Метод на премачкување со кашеста маса
Методот на премачкување со кашеста маса се состои во мешање на материјалот за премачкување и врзивно средство во смеса, рамномерно нанесување со четка на површината на матрицата, по сушењето во инертна атмосфера, обложениот примерок се синтерува на висока температура и може да се добие потребниот слој. Предностите се што процесот е едноставен и лесен за ракување, а дебелината на слојот е лесна за контрола; недостатокот е што постои слаба цврстина на сврзување помеѓу слојот и подлогата, а отпорноста на термички шок на слојот е слаба, а униформноста на слојот е ниска.
1.3 Метод на хемиска реакција со пареа
Методот на хемиска пареа реакција (CVR) е процесен метод кој испарува цврст силициумски материјал во силициумска пареа на одредена температура, а потоа силициумската пареа дифундира во внатрешноста и површината на матрицата и реагира in situ со јаглеродот во матрицата за да произведе силициум карбид. Неговите предности вклучуваат униформна атмосфера во печката, конзистентна брзина на реакција и дебелина на таложење на обложениот материјал насекаде; Процесот е едноставен и лесен за ракување, а дебелината на облогата може да се контролира со промена на притисокот на силициумската пареа, времето на таложење и други параметри. Недостаток е што примерокот е во голема мера под влијание на положбата во печката, а притисокот на силициумската пареа во печката не може да достигне теоретска униформност, што резултира со нееднаква дебелина на облогата.
1.4 Метод на хемиско таложење на пареа
Хемиското таложење на пареа (CVD) е процес во кој јаглеводороди се користат како извор на гас и N2/Ar со висока чистота како носечки гас за внесување мешани гасови во хемиски парен реактор, а јаглеводородите се распаѓаат, синтетизираат, дифузираат, адсорбираат и раствораат под одредена температура и притисок за да формираат цврсти филмови на површината на јаглерод/јаглеродни композитни материјали. Неговата предност е што густината и чистотата на облогата може да се контролираат; Исто така е погоден за обработени парчиња со посложена форма; Кристалната структура и површинската морфологија на производот може да се контролираат со прилагодување на параметрите на таложење. Недостатоците се што брзината на таложење е премногу ниска, процесот е сложен, трошоците за производство се високи и може да има дефекти на облогата, како што се пукнатини, дефекти на мрежата и површински дефекти.
Накратко, методот на вградување е ограничен на неговите технолошки карактеристики, што е погодно за развој и производство на лабораториски и мали материјали; Методот на обложување не е погоден за масовно производство поради неговата слаба конзистентност. CVR методот може да ги задоволи потребите за масовно производство на производи со големи димензии, но има повисоки барања за опрема и технологија. CVD методот е идеален метод за подготовка.SIC облога, но неговата цена е повисока од CVR методот поради неговата тешкотија во контролата на процесот.
Време на објавување: 22 февруари 2024 година