Quyosh fotovoltaik energiya ishlab chiqarish dunyodagi eng istiqbolli yangi energiya sanoatiga aylandi. Polisilikon va amorf kremniy quyosh batareyalari bilan taqqoslaganda, fotovoltaik energiya ishlab chiqarish materiali sifatida monokristalli kremniy yuqori fotoelektrik konversiya samaradorligiga va ajoyib tijorat afzalliklariga ega va quyosh fotovoltaik energiya ishlab chiqarishning asosiy oqimiga aylandi. Czochralski (CZ) monokristalli kremniyni tayyorlashning asosiy usullaridan biridir. Czochralski monokristalli pechining tarkibiga pech tizimi, vakuum tizimi, gaz tizimi, issiqlik maydoni tizimi va elektr boshqaruv tizimi kiradi. Issiqlik maydoni tizimi monokristalli kremniyning o'sishi uchun eng muhim shartlardan biridir va monokristalli kremniyning sifatiga issiqlik maydonining harorat gradiyenti taqsimoti bevosita ta'sir qiladi.
Termal maydon komponentlari asosan uglerod materiallaridan (grafit materiallari va uglerod/uglerod kompozit materiallari) iborat bo'lib, ular 1-rasmda ko'rsatilganidek, funktsiyalariga ko'ra tayanch qismlari, funktsional qismlar, isitish elementlari, himoya qismlari, issiqlik izolyatsiya materiallari va boshqalarga bo'linadi. Monokristalli kremniyning o'lchami ortib borishi bilan birga, issiqlik maydoni komponentlari uchun o'lcham talablari ham ortib bormoqda. Uglerod/uglerod kompozit materiallari o'zining o'lchamli barqarorligi va ajoyib mexanik xususiyatlari tufayli monokristalli kremniy uchun issiqlik maydoni materiallari uchun birinchi tanlovga aylanadi.
Chexralsian monokristalli kremniy jarayonida kremniy materialining erishi kremniy bug'i va erigan kremniy chayqalishini hosil qiladi, natijada uglerod/uglerod termal maydon materiallarining silikatlanish eroziyasi yuzaga keladi va uglerod/uglerod termal maydon materiallarining mexanik xususiyatlari va xizmat muddati jiddiy ta'sir ko'rsatadi. Shuning uchun, uglerod/uglerod termal maydon materiallarining silikatlanish eroziyasini qanday kamaytirish va ularning xizmat muddatini yaxshilash monokristalli kremniy ishlab chiqaruvchilari va uglerod/uglerod termal maydon materiallari ishlab chiqaruvchilarining keng tarqalgan tashvishlaridan biriga aylandi.Silikon karbid qoplamasiAjoyib termal zarba qarshiligi va aşınmaya bardoshliligi tufayli uglerod/uglerodli termal maydon materiallarining sirt qoplamasini himoya qilish uchun birinchi tanlovga aylandi.
Ushbu maqolada, monokristalli kremniy ishlab chiqarishda ishlatiladigan uglerod/uglerodli termal maydon materiallaridan boshlab, kremniy karbid qoplamasining asosiy tayyorlash usullari, afzalliklari va kamchiliklari tanishtiriladi. Shu asosda, uglerod/uglerodli termal maydon materiallarining xususiyatlariga muvofiq uglerod/uglerodli termal maydon materiallarida kremniy karbid qoplamasining qo'llanilishi va tadqiqot jarayoni ko'rib chiqiladi hamda uglerod/uglerodli termal maydon materiallarining sirt qoplamasini himoya qilish bo'yicha takliflar va ishlab chiqish yo'nalishlari ilgari suriladi.
1 Tayyorlash texnologiyasikremniy karbid qoplamasi
1.1 O'rnatish usuli
Ko'mish usuli ko'pincha C/C-sic kompozit material tizimida kremniy karbidining ichki qoplamasini tayyorlash uchun ishlatiladi. Bu usul avval uglerod/uglerod kompozit materialini o'rash uchun aralash kukundan foydalanadi va keyin ma'lum bir haroratda issiqlik bilan ishlov beradi. Qoplamani hosil qilish uchun aralash kukun va namunaning yuzasi o'rtasida bir qator murakkab fizik-kimyoviy reaksiyalar sodir bo'ladi. Uning afzalligi shundaki, jarayon oddiy, faqat bitta jarayon zich, yoriqsiz matritsa kompozit materiallarini tayyorlashi mumkin; Preformdan yakuniy mahsulotga kichik o'lcham o'zgarishi; Har qanday tola bilan mustahkamlangan struktura uchun mos; Qoplama va substrat o'rtasida ma'lum bir kompozitsion gradient hosil bo'lishi mumkin, bu substrat bilan yaxshi birlashadi. Biroq, yuqori haroratda kimyoviy reaksiya tolaga zarar etkazishi va uglerod/uglerod matritsasining mexanik xususiyatlarining pasayishi kabi kamchiliklari ham mavjud. Qoplamaning bir xilligini nazorat qilish qiyin, bu tortishish kuchi kabi omillar tufayli qoplamani notekis qiladi.
1.2 Loy bilan qoplash usuli
Loy qoplama usuli qoplama materiali va bog'lovchi moddani aralashmaga aralashtirish, matritsa yuzasiga teng ravishda surtish, inert atmosferada quritgandan so'ng, qoplangan namuna yuqori haroratda sinterlanadi va kerakli qoplamani olish mumkin. Afzalliklari shundaki, jarayon oddiy va oson ishlaydi, qoplama qalinligini boshqarish oson; Kamchilik shundaki, qoplama va substrat o'rtasida bog'lanish kuchi past, qoplamaning termal zarbaga chidamliligi past va qoplamaning bir xilligi past.
1.3 Kimyoviy bug 'reaksiyasi usuli
Kimyoviy bugʻ reaksiyasi (CVR) usuli - bu qattiq kremniy materialini maʼlum bir haroratda kremniy bugʻiga bugʻlantiradigan va keyin kremniy bugʻi matritsaning ichki va yuzasiga tarqaladigan va matritsadagi uglerod bilan joyida reaksiyaga kirishib, kremniy karbidini hosil qiladigan jarayon usuli. Uning afzalliklari orasida pechda bir xil atmosfera, reaksiya tezligining izchilligi va qoplangan materialning hamma joyda choʻkish qalinligi mavjud; Jarayon oddiy va ishlatish oson, qoplama qalinligini kremniy bugʻ bosimi, choʻkish vaqti va boshqa parametrlarni oʻzgartirish orqali boshqarish mumkin. Kamchilik shundaki, namuna pechdagi holatga katta taʼsir qiladi va pechdagi kremniy bugʻ bosimi nazariy bir xillikka erisha olmaydi, natijada qoplama qalinligi notekis boʻladi.
1.4 Kimyoviy bug'larni cho'ktirish usuli
Kimyoviy bugʻ choʻktirish (KBCh) - bu uglevodorodlar gaz manbai sifatida va yuqori tozaligidagi N2/Ar tashuvchi gaz sifatida kimyoviy bugʻ reaktoriga aralash gazlarni kiritish uchun ishlatiladigan jarayon boʻlib, uglevodorodlar parchalanadi, sintezlanadi, diffuziyalanadi, adsorbsiyalanadi va maʼlum harorat va bosim ostida uglerod/uglerod kompozit materiallari yuzasida qattiq plyonkalar hosil qilish uchun eriydi. Uning afzalligi shundaki, qoplamaning zichligi va sofligini boshqarish mumkin; u shuningdek, murakkabroq shaklga ega ish qismi uchun ham mos keladi; mahsulotning kristall tuzilishi va sirt morfologiyasini choʻktirish parametrlarini sozlash orqali boshqarish mumkin. Kamchiliklari shundaki, choʻktirish tezligi juda past, jarayon murakkab, ishlab chiqarish tannarxi yuqori va yoriqlar, toʻr nuqsonlari va sirt nuqsonlari kabi qoplama nuqsonlari boʻlishi mumkin.
Xulosa qilib aytganda, joylashtirish usuli uning texnologik xususiyatlari bilan cheklangan, bu laboratoriya va kichik o'lchamli materiallarni ishlab chiqish va ishlab chiqarish uchun mos keladi; Qoplama usuli yomon mustahkamlik tufayli ommaviy ishlab chiqarish uchun mos emas. CVR usuli katta o'lchamli mahsulotlarni ommaviy ishlab chiqarishni qondirishi mumkin, ammo u uskunalar va texnologiyalarga yuqori talablarga ega. CVD usuli tayyorlash uchun ideal usuldir.SIC qoplamasi, ammo uning narxi jarayonni boshqarishdagi qiyinchilik tufayli CVR usuliga qaraganda yuqoriroq.
Nashr vaqti: 2024-yil 22-fevral