Производство солнечной фотоэлектрической энергии стало самой многообещающей новой энергетической отраслью в мире.По сравнению с солнечными элементами из поликремния и аморфного кремния, монокристаллический кремний, как материал для производства фотоэлектрической энергии, обладает высокой эффективностью фотоэлектрического преобразования и выдающимися коммерческими преимуществами и стал основным направлением производства солнечной фотоэлектрической энергии.Чохральского (Чехия) — один из основных методов получения монокристаллического кремния.В состав монокристаллической печи Чохральского входят печная система, вакуумная система, газовая система, система теплового поля и электрическая система управления.Система теплового поля является одним из важнейших условий роста монокристаллического кремния, а на качество монокристаллического кремния напрямую влияет распределение температурного градиента теплового поля.
Компоненты теплового поля в основном состоят из углеродных материалов (графитовых материалов и углерод/углеродных композиционных материалов), которые в соответствии с их функциями делятся на опорные части, функциональные части, нагревательные элементы, защитные части, теплоизоляционные материалы и т. д. показано на рисунке 1. Поскольку размер монокристаллического кремния продолжает увеличиваться, требования к размерам компонентов теплового поля также возрастают.Углерод/углеродные композиционные материалы становятся первым выбором в качестве термополевых материалов для монокристаллического кремния благодаря его размерной стабильности и превосходным механическим свойствам.
В процессе получения чохральцианового монокристаллического кремния плавление кремниевого материала приводит к образованию паров кремния и брызг расплавленного кремния, что приводит к окремненной эрозии углеродных/углеродных тепловых полевых материалов, а механические свойства и срок службы углеродных/углеродных тепловых полевых материалов являются низкими. серьезно пострадало.Поэтому вопрос о том, как уменьшить силикатную эрозию углеродных/углеродных термополевых материалов и увеличить срок их службы, стал одной из общих проблем производителей монокристаллического кремния и производителей углеродных/углеродных термополевых материалов.Покрытие из карбида кремниястал первым выбором для защиты поверхности углеродных/углеродных термополевых материалов благодаря своей превосходной стойкости к термическому удару и износостойкости.
В этой статье, исходя из углеродно-углеродных термополевых материалов, используемых в производстве монокристаллического кремния, представлены основные методы получения, преимущества и недостатки покрытия из карбида кремния.На этой основе рассмотрены применение и ход исследований покрытия из карбида кремния в углеродных/углеродных термополевых материалах в соответствии с характеристиками углеродных/углеродных термополевых материалов, а также предложения и направления развития для защиты поверхностного покрытия углеродных/углеродных термополевых материалов. выдвигаются.
1 Технология приготовленияпокрытие из карбида кремния
1.1 Метод встраивания
Метод заливки часто используется для изготовления внутреннего покрытия из карбида кремния в системе композитных материалов C/C-sic.В этом методе сначала используется смешанный порошок для обертывания углерод/углеродного композитного материала, а затем проводится термообработка при определенной температуре.Между смешанным порошком и поверхностью образца происходит ряд сложных физико-химических реакций, в результате которых образуется покрытие.Его преимущество в том, что процесс прост: только за один процесс можно получить плотные матричные композиционные материалы без трещин;Небольшое изменение размера от преформы до конечного продукта;Подходит для любой конструкции, армированной волокном;Между покрытием и подложкой может образовываться определенный градиент состава, который хорошо сочетается с подложкой.Однако есть и недостатки, такие как химическая реакция при высокой температуре, которая может повредить волокно, а также ухудшаются механические свойства углерод/углеродная матрица.Равномерность покрытия трудно контролировать из-за таких факторов, как сила тяжести, которая делает покрытие неравномерным.
1.2 Метод нанесения суспензионного покрытия
Метод суспензионного покрытия заключается в смешивании материала покрытия и связующего в смесь, равномерном нанесении кистью на поверхность матрицы, после высыхания в инертной атмосфере образец с покрытием спекается при высокой температуре, и можно получить необходимое покрытие.Преимущества заключаются в том, что процесс прост и удобен в эксплуатации, а толщину покрытия легко контролировать;Недостаток заключается в плохой прочности сцепления между покрытием и подложкой, плохой термостойкости покрытия и низкой однородности покрытия.
1.3 Метод химической паровой реакции
Химический пар реакция(КВР) Метод представляет собой технологический метод, при котором твердый кремниевый материал испаряется в пары кремния при определенной температуре, а затем пары кремния диффундируют внутрь и на поверхность матрицы и вступают в реакцию на месте с углеродом в матрице с образованием карбида кремния.К его преимуществам относятся равномерная атмосфера в печи, постоянная скорость реакции и толщина нанесения покрываемого материала повсюду;Процесс прост и удобен в эксплуатации, а толщину покрытия можно контролировать, изменяя давление паров кремния, время осаждения и другие параметры.Недостаток заключается в том, что на образец сильно влияет положение в печи, а давление паров кремния в печи не может достичь теоретической однородности, что приводит к неравномерной толщине покрытия.
1.4 Метод химического осаждения из паровой фазы
Химическое осаждение из паровой фазы (CVD) — это процесс, в котором углеводороды используются в качестве источника газа, а N2/Ar высокой чистоты в качестве газа-носителя для введения смешанных газов в химический паровой реактор, а углеводороды разлагаются, синтезируются, диффундируют, адсорбируются и разделяются под действием определенная температура и давление для образования твердых пленок на поверхности углерод/углеродных композиционных материалов.Его преимущество в том, что плотность и чистоту покрытия можно контролировать;Он также подходит для работы-деталь более сложной формы;Кристаллическую структуру и морфологию поверхности продукта можно контролировать, регулируя параметры осаждения.Недостатками являются слишком низкая скорость осаждения, сложность процесса, высокая себестоимость производства и возможные дефекты покрытия, такие как трещины, дефекты сетки и дефекты поверхности.
Таким образом, метод встраивания ограничен своими технологическими характеристиками, которые подходят для разработки и производства лабораторных и малогабаритных материалов;Метод нанесения покрытия не подходит для массового производства из-за его плохой консистенции.Метод CVR может удовлетворить массовое производство крупногабаритной продукции, но предъявляет более высокие требования к оборудованию и технологии.Метод CVD является идеальным методом приготовленияSIC-покрытие, но его стоимость выше, чем у метода CVR из-за сложности управления процессом.
Время публикации: 22 февраля 2024 г.