Gün fotowoltaik energiýa öndürmek dünýäde iň geljegi uly täze energiýa senagatyna öwrüldi. Polisilikon we amorf kremniý gün batareýalary bilen deňeşdirilende, fotowoltaik energiýa öndürýän material hökmünde monokristal kremniý ýokary fotoelektrik öwrülme netijeliligine we ajaýyp täjirçilik artykmaçlyklaryna eýedir we gün fotowoltaik energiýa öndürmegiň esasy akymyna öwrüldi. Çozhralski (ÇZ) monokristal kremniýi taýýarlamagyň esasy usullarynyň biridir. Çozhralski monokristal pejiniň düzümine peç ulgamy, wakuum ulgamy, gaz ulgamy, termal meýdan ulgamy we elektrik dolandyryş ulgamy girýär. Termal meýdan ulgamy monokristal kremniýiň ösmegi üçin iň möhüm şertleriň biridir we monokristal kremniýiň hiline termal meýdanyň temperatura gradient paýlanyşy gönüden-göni täsir edýär.
Termal meýdan komponentleri, esasan, uglerod materiallaryndan (grafit materiallary we uglerod/uglerod kompozit materiallary) ybarat bolup, olar 1-nji suratda görkezilişi ýaly, öz funksiýalaryna görä goldaw böleklerine, funksional böleklere, gyzdyryjy elementlere, gorag böleklerine, ýylylyk izolýasiýa materiallaryna we ş.m. bölünýär. Monokristal kremniýiň ölçegleri artmagyny dowam etdirýänligi sebäpli, termal meýdan komponentleri üçin ölçeg talaplary hem artýar. Ölçeg durnuklylygy we ajaýyp mehaniki häsiýetleri sebäpli uglerod/uglerod kompozit materiallary monokristal kremniý üçin termal meýdan materiallary üçin ilkinji saýlaw bolýar.
Krokral monokristal kremniýiň prosesinde kremniý materialynyň eremegi kremniý bugyny we ereýän kremniý çaýkalmasyny emele getirýär, netijede uglerod/uglerod termal meýdan materiallarynyň kremniýleşme eroziýasyna sebäp bolýar we uglerod/uglerod termal meýdan materiallarynyň mehaniki häsiýetlerine we hyzmat ediş möhletine düýpli täsir edýär. Şonuň üçin uglerod/uglerod termal meýdan materiallarynyň kremniýleşme eroziýasyny nädip azaltmaly we olaryň hyzmat ediş möhletini nähili gowulandyrmaly monokristal kremniý öndürijileriniň we uglerod/uglerod termal meýdan material öndürijileriniň umumy aladalarynyň biri boldy.Silikon karbid örtügiajaýyp termal şok garşylygy we aşynma garşylygy sebäpli uglerod/uglerod termal meýdan materiallarynyň ýüz örtügini goramak üçin ilkinji saýlaw boldy.
Bu makalada, monokristal kremniý önümçiliginde ulanylýan uglerod/uglerod termal meýdan materiallaryndan başlap, kremniý karbid örtüginiň esasy taýýarlama usullary, artykmaçlyklary we kemçilikleri tanyşdyrylýar. Şu esasda, uglerod/uglerod termal meýdan materiallarynyň aýratynlyklaryna laýyklykda, uglerod/uglerod termal meýdan materiallarynda kremniý karbid örtüginiň ulanylyşy we ylmy-barlag işleri gözden geçirilýär we uglerod/uglerod termal meýdan materiallarynyň ýüz örtügini goramak üçin teklipler we ösüş ugurlary öňe sürülýär.
1 Taýýarlamak tehnologiýasykremniý karbid örtügi
1.1 Göçürmek usuly
Içermek usuly köplenç C/C-sic kompozit material ulgamynda kremniý karbidiniň içki örtügini taýýarlamak üçin ulanylýar. Bu usul ilki bilen uglerod/uglerod kompozit materialyny örtmek üçin garyşyk poroşok ulanýar, soňra belli bir temperaturada ýylylyk bilen işlenýär. Örtügi emele getirmek üçin garyşyk poroşok bilen nusganyň ýüzüniň arasynda birnäçe çylşyrymly fiziki-himiki reaksiýalar bolup geçýär. Onuň artykmaçlygy, prosesiň ýönekeýliginde, diňe bir proses dykyz, çatlamaýan matrisa kompozit materiallaryny taýýarlap bilýär; Preformdan gutarnykly önüme kiçi ölçegli üýtgeme; Islendik süýüm bilen güýçlendirilen gurluş üçin amatly; Örtük bilen substratyň arasynda belli bir düzüm gradienti emele gelip bilýär, bu bolsa substrat bilen gowy utgaşýar. Şeýle-de bolsa, süýüme zyýan ýetirip biljek ýokary temperaturada himiki reaksiýa we uglerod/uglerod matrisasynyň mehaniki häsiýetleriniň peselmegi ýaly kemçilikler hem bar. Örtügiň deňligini gözegçilikde saklamak kyn, sebäbi agrawitasiýa ýaly faktorlar örtügi deň däl edýär.
1.2 Süýüm örtük usuly
Süýüm örtük usuly örtük materialyny we baglaýjyny garyndyda garyşdyrmakdan, matrisanyň ýüzüne deň derejede sürtmekden, inert atmosferada guradylandan soň, örtülen nusga ýokary temperaturada sinterlenýär we zerur örtügi alyp bolýar. Artykmaçlyklary, prosesiň ýönekeý we işlemegi aňsat, örtügiň galyňlygyny bolsa gözegçilikde saklamagyň aňsat bolmagydyr; kemçiligi, örtük bilen substratyň arasynda baglanyş güýjüniň pes bolmagydyr, örtügiň termal şok garşylygynyň pes bolmagydyr we örtügiň deňligi pesdir.
1.3 Himiki bug reaksiýasy usuly
Himiki bug reaksiýasy (HBR) usuly, berk kremniý materialyny belli bir temperaturada kremniý bugyna buglandyrýan we soňra kremniý bugy matrisanyň içki we ýüzüne ýaýraýan we matrisadaky uglerod bilen ýerinde reaksiýa girip, kremniý karbidini öndürýän proses usulydyr. Onuň artykmaçlyklary peçde deň atmosfera, yzygiderli reaksiýa tizligi we örtülen materialyň ähli ýerde çökündi galyňlygyny öz içine alýar; proses ýönekeý we ulanmak aňsat, şeýle hem örtügiň galyňlygyny kremniý bug basyşyny, çökündi wagtyny we beýleki parametrleri üýtgetmek arkaly dolandyryp bolýar. Kemçiligi, nusganyň peçdäki ýagdaýa uly täsir etmegi we peçdäki kremniý bug basyşynyň nazaryýet deňligine ýetip bilmeýändigi, netijede örtügiň galyňlygynyň deň däl bolmagydyr.
1.4 Himiki bug çökündisi usuly
Himiki bug çökündisi (HBÇ) - bu uglewodorodlaryň gaz çeşmesi hökmünde we ýokary arassalykly N2/Ar daşaýjy gaz hökmünde ulanylmagy arkaly garyşyk gazlary himiki bug reaktoryna girizmek we uglewodorodlaryň belli bir temperatura we basyş astynda parçalanmagy, sintezlenmegi, diffuziýa edilmegi, adsorbsiýa edilmegi we çözülmegi arkaly uglerod/uglerod kompozit materiallarynyň ýüzünde berk plyonkalary emele getirmek prosesidir. Onuň artykmaçlygy, örtügiň dykyzlygyny we arassalygyny gözegçilikde saklap bolýar; şeýle hem has çylşyrymly görnüşdäki iş bölegi üçin amatlydyr; önümiň kristal gurluşyny we ýüz morfologiýasyny çökündi parametrlerini sazlamak arkaly gözegçilikde saklap bolýar. Kemçilikleri, çökündi tizliginiň gaty pes bolmagy, prosesiň çylşyrymly bolmagy, önümçilik çykdajylarynyň ýokary bolmagy we çatlaklar, tor kemçilikleri we ýüz kemçilikleri ýaly örtük kemçilikleriniň bolmagy mümkin.
Gysgaça aýdylanda, ýerleşdirmek usuly tehnologiki häsiýetnamalary bilen çäklenýär, bu bolsa laboratoriýa we kiçi göwrümli materiallary işläp düzmek we öndürmek üçin amatlydyr; örtük usuly gowşak konsistensiýalylygy sebäpli köpçülikleýin önümçilik üçin amatly däl. CVR usuly uly göwrümli önümleriň köpçülikleýin önümçiligini kanagatlandyryp biler, ýöne enjamlara we tehnologiýalara has ýokary talaplary bar. CVD usuly taýýarlamak üçin ideal usuldyr.SIC örtügi, ýöne onuň bahasy prosesiň dolandyrylyşyndaky kynçylyk sebäpli CVR usulyndan ýokarydyr.
Ýerleşdirilen wagty: 2024-nji ýylyň 22-nji fewraly