सौर फोटोव्होल्टेइक वीज निर्मिती हा जगातील सर्वात आशादायक नवीन ऊर्जा उद्योग बनला आहे. पॉलिसिलिकॉन आणि अमोर्फस सिलिकॉन सौर पेशींच्या तुलनेत, फोटोव्होल्टेइक वीज निर्मिती सामग्री म्हणून मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉनमध्ये उच्च फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण कार्यक्षमता आणि उत्कृष्ट व्यावसायिक फायदे आहेत आणि ते सौर फोटोव्होल्टेइक वीज निर्मितीचा मुख्य प्रवाह बनले आहे. मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन तयार करण्यासाठी झोक्रॅल्स्की (CZ) ही मुख्य पद्धतींपैकी एक आहे. झोक्रॅल्स्की मोनोक्रिस्टलाइन भट्टीच्या रचनेत फर्नेस सिस्टम, व्हॅक्यूम सिस्टम, गॅस सिस्टम, थर्मल फील्ड सिस्टम आणि इलेक्ट्रिकल कंट्रोल सिस्टम समाविष्ट आहे. मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉनच्या वाढीसाठी थर्मल फील्ड सिस्टम ही सर्वात महत्वाची परिस्थिती आहे आणि मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉनची गुणवत्ता थेट थर्मल फील्डच्या तापमान ग्रेडियंट वितरणामुळे प्रभावित होते.
थर्मल फील्ड घटक प्रामुख्याने कार्बन मटेरियल (ग्रेफाइट मटेरियल आणि कार्बन/कार्बन कंपोझिट मटेरियल) पासून बनलेले असतात, जे आकृती १ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे त्यांच्या कार्यांनुसार सपोर्ट पार्ट्स, फंक्शनल पार्ट्स, हीटिंग एलिमेंट्स, प्रोटेक्टिव्ह पार्ट्स, थर्मल इन्सुलेशन मटेरियल इत्यादींमध्ये विभागले गेले आहेत. मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉनचा आकार वाढत असताना, थर्मल फील्ड घटकांसाठी आकार आवश्यकता देखील वाढत आहेत. मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉनसाठी थर्मल फील्ड मटेरियलसाठी कार्बन/कार्बन कंपोझिट मटेरियल ही पहिली पसंती बनते कारण त्याची मितीय स्थिरता आणि उत्कृष्ट यांत्रिक गुणधर्म आहेत.
झोक्रॅलशियन मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉनच्या प्रक्रियेत, सिलिकॉन मटेरियल वितळल्याने सिलिकॉन वाष्प आणि वितळलेले सिलिकॉन स्प्लॅश तयार होतील, ज्यामुळे कार्बन/कार्बन थर्मल फील्ड मटेरियलचे सिलिकिफिकेशन इरोशन होईल आणि कार्बन/कार्बन थर्मल फील्ड मटेरियलचे यांत्रिक गुणधर्म आणि सेवा आयुष्य गंभीरपणे प्रभावित होईल. म्हणूनच, कार्बन/कार्बन थर्मल फील्ड मटेरियलचे सिलिकिफिकेशन इरोशन कसे कमी करायचे आणि त्यांचे सेवा आयुष्य कसे सुधारायचे हा मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन उत्पादक आणि कार्बन/कार्बन थर्मल फील्ड मटेरियल उत्पादकांच्या सामान्य चिंतेपैकी एक बनला आहे.सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंगउत्कृष्ट थर्मल शॉक रेझिस्टन्स आणि वेअर रेझिस्टन्समुळे कार्बन/कार्बन थर्मल फील्ड मटेरियलच्या पृष्ठभागाच्या कोटिंग संरक्षणासाठी ते पहिली पसंती बनले आहे.
या पेपरमध्ये, मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन उत्पादनात वापरल्या जाणाऱ्या कार्बन/कार्बन थर्मल फील्ड मटेरियलपासून सुरुवात करून, सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंगच्या मुख्य तयारी पद्धती, फायदे आणि तोटे सादर केले आहेत. या आधारावर, कार्बन/कार्बन थर्मल फील्ड मटेरियलमध्ये सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंगच्या वापराचा आणि संशोधन प्रगतीचा कार्बन/कार्बन थर्मल फील्ड मटेरियलच्या वैशिष्ट्यांनुसार आढावा घेतला जातो आणि कार्बन/कार्बन थर्मल फील्ड मटेरियलच्या पृष्ठभागाच्या कोटिंग संरक्षणासाठी सूचना आणि विकास दिशानिर्देश मांडले जातात.
१ तयारी तंत्रज्ञानसिलिकॉन कार्बाइड कोटिंग
१.१ एम्बेडिंग पद्धत
सी/सी-सिक कंपोझिट मटेरियल सिस्टीममध्ये सिलिकॉन कार्बाइडचा आतील कोटिंग तयार करण्यासाठी एम्बेडिंग पद्धत वापरली जाते. ही पद्धत प्रथम कार्बन/कार्बन कंपोझिट मटेरियल गुंडाळण्यासाठी मिश्र पावडर वापरते आणि नंतर एका विशिष्ट तापमानावर उष्णता उपचार करते. कोटिंग तयार करण्यासाठी मिश्र पावडर आणि नमुन्याच्या पृष्ठभागादरम्यान जटिल भौतिक-रासायनिक अभिक्रियांची मालिका घडते. त्याचा फायदा असा आहे की ही प्रक्रिया सोपी आहे, फक्त एकच प्रक्रिया दाट, क्रॅक-मुक्त मॅट्रिक्स कंपोझिट मटेरियल तयार करू शकते; प्रीफॉर्मपासून अंतिम उत्पादनात लहान आकार बदल; कोणत्याही फायबर प्रबलित संरचनेसाठी योग्य; कोटिंग आणि सब्सट्रेट दरम्यान एक विशिष्ट रचना ग्रेडियंट तयार केला जाऊ शकतो, जो सब्सट्रेटसह चांगले एकत्रित केला जातो. तथापि, त्याचे तोटे देखील आहेत, जसे की उच्च तापमानात रासायनिक अभिक्रिया, ज्यामुळे फायबरचे नुकसान होऊ शकते आणि कार्बन/कार्बन मॅट्रिक्सचे यांत्रिक गुणधर्म कमी होतात. गुरुत्वाकर्षणासारख्या घटकांमुळे कोटिंगची एकरूपता नियंत्रित करणे कठीण आहे, ज्यामुळे कोटिंग असमान होते.
१.२ स्लरी कोटिंग पद्धत
स्लरी कोटिंग पद्धत म्हणजे कोटिंग मटेरियल आणि बाइंडर मिश्रणात मिसळणे, मॅट्रिक्सच्या पृष्ठभागावर समान रीतीने ब्रश करणे, निष्क्रिय वातावरणात कोरडे झाल्यानंतर, लेपित नमुना उच्च तापमानावर सिंटर केला जातो आणि आवश्यक कोटिंग मिळवता येते. फायदे म्हणजे प्रक्रिया सोपी आणि ऑपरेट करणे सोपे आहे आणि कोटिंगची जाडी नियंत्रित करणे सोपे आहे; तोटा म्हणजे कोटिंग आणि सब्सट्रेटमध्ये कमकुवत बंधन शक्ती आहे आणि कोटिंगचा थर्मल शॉक प्रतिरोध कमी आहे आणि कोटिंगची एकरूपता कमी आहे.
१.३ रासायनिक बाष्प अभिक्रिया पद्धत
रासायनिक बाष्प अभिक्रिया (CVR) पद्धत ही एक प्रक्रिया पद्धत आहे जी एका विशिष्ट तापमानाला घन सिलिकॉन पदार्थाचे सिलिकॉन बाष्पात रूपांतर करते आणि नंतर सिलिकॉन वाष्प मॅट्रिक्सच्या आतील आणि पृष्ठभागावर पसरते आणि मॅट्रिक्समधील कार्बनशी प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया देऊन सिलिकॉन कार्बाइड तयार करते. त्याचे फायदे म्हणजे भट्टीमध्ये एकसमान वातावरण, सर्वत्र लेपित पदार्थाची सुसंगत प्रतिक्रिया दर आणि जमा करण्याची जाडी; ही प्रक्रिया सोपी आणि वापरण्यास सोपी आहे आणि सिलिकॉन वाष्प दाब, जमा करण्याची वेळ आणि इतर पॅरामीटर्स बदलून कोटिंगची जाडी नियंत्रित केली जाऊ शकते. तोटा असा आहे की नमुना भट्टीतील स्थितीमुळे मोठ्या प्रमाणात प्रभावित होतो आणि भट्टीतील सिलिकॉन वाष्प दाब सैद्धांतिक एकरूपतेपर्यंत पोहोचू शकत नाही, परिणामी असमान कोटिंग जाडी होते.
१.४ रासायनिक बाष्प निक्षेपण पद्धत
रासायनिक वाष्प निक्षेपण (CVD) ही एक प्रक्रिया आहे ज्यामध्ये हायड्रोकार्बनचा वापर वायू स्रोत म्हणून केला जातो आणि उच्च शुद्धता N2/Ar वाहक वायू म्हणून रासायनिक वाष्प अणुभट्टीमध्ये मिश्रित वायू आणले जातात आणि हायड्रोकार्बनचे विघटन, संश्लेषण, प्रसार, शोषण आणि विशिष्ट तापमान आणि दाबाखाली विरघळवून कार्बन/कार्बन संमिश्र पदार्थांच्या पृष्ठभागावर घन फिल्म तयार केल्या जातात. त्याचा फायदा असा आहे की कोटिंगची घनता आणि शुद्धता नियंत्रित केली जाऊ शकते; ते अधिक जटिल आकार असलेल्या वर्कपीससाठी देखील योग्य आहे; उत्पादनाची क्रिस्टल रचना आणि पृष्ठभागाचे आकारविज्ञान निक्षेपण पॅरामीटर्स समायोजित करून नियंत्रित केले जाऊ शकते. तोटे म्हणजे निक्षेपण दर खूप कमी आहे, प्रक्रिया गुंतागुंतीची आहे, उत्पादन खर्च जास्त आहे आणि कोटिंगमध्ये क्रॅक, जाळी दोष आणि पृष्ठभाग दोष यासारखे दोष असू शकतात.
थोडक्यात, एम्बेडिंग पद्धत त्याच्या तांत्रिक वैशिष्ट्यांपुरती मर्यादित आहे, जी प्रयोगशाळा आणि लहान आकाराच्या साहित्याच्या विकास आणि उत्पादनासाठी योग्य आहे; कोटिंग पद्धत तिच्या कमकुवत सुसंगततेमुळे मोठ्या प्रमाणात उत्पादनासाठी योग्य नाही. CVR पद्धत मोठ्या आकाराच्या उत्पादनांचे मोठ्या प्रमाणात उत्पादन पूर्ण करू शकते, परंतु त्यात उपकरणे आणि तंत्रज्ञानासाठी जास्त आवश्यकता आहेत. CVD पद्धत ही तयारीसाठी एक आदर्श पद्धत आहे.एसआयसी कोटिंग, परंतु प्रक्रिया नियंत्रणात अडचण आल्यामुळे त्याची किंमत CVR पद्धतीपेक्षा जास्त आहे.
पोस्ट वेळ: फेब्रुवारी-२२-२०२४