Цахиурын карбидын керамик технологи ба түүний фотоволтайкийн салбарт хэрэглээ

I. Цахиурын карбидын бүтэц, шинж чанар

Цахиурын карбид SiC нь цахиур, нүүрстөрөгч агуулдаг. Энэ нь ихэвчлэн α-SiC (өндөр температурт тогтвортой төрөл) ба β-SiC (бага температурт тогтвортой төрөл) агуулсан ердийн полиморф нэгдэл юм. 200 гаруй полиморф байдгаас β-SiC-ийн 3C-SiC ба 2H-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC, α-SiC-ийн 15R-SiC нь илүү төлөөлөлтэй байдаг.

Зураг SiC полиморф бүтэц Температур нь 1600℃-аас доош байх үед SiC нь β-SiC хэлбэрээр байдаг бөгөөд үүнийг 1450℃ орчим температурт цахиур, нүүрстөрөгчийн энгийн хольцоос хийж болно. Энэ нь 1600 хэмээс дээш байвал β-SiC нь α-SiC-ийн янз бүрийн полиморфууд болж аажмаар хувирдаг. 4H-SiC нь 2000℃ орчимд үүсгэхэд хялбар; 6H ба 15R политипийг 2100 хэмээс дээш өндөр температурт үүсгэхэд хялбар; 6H-SiC нь 2200℃-аас дээш температурт маш тогтвортой байж чаддаг тул үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд илүү түгээмэл байдаг. Цэвэр цахиурын карбид нь өнгөгүй, тунгалаг талст юм. Аж үйлдвэрийн цахиурын карбид нь өнгөгүй, цайвар шар, цайвар ногоон, хар ногоон, цайвар цэнхэр, хар хөх, бүр хар өнгөтэй бөгөөд ил тод байдлын зэрэг нь эргээд буурдаг. Зүлгүүрийн үйлдвэр нь цахиурын карбидыг өнгөний дагуу хоёр ангилалд хуваадаг: хар цахиурын карбид ба ногоон цахиурын карбид. Өнгөгүй хар ногоон өнгөтэй бол ногоон өнгийн цахиурын карбид, цайвар цэнхэрээс хар өнгөтэй бол хар цахиурын карбид гэж ангилдаг. Хар цахиурын карбид ба ногоон цахиурын карбид хоёулаа α-SiC зургаан өнцөгт талстууд юм. Ерөнхийдөө цахиурын карбидын керамик нь ногоон цахиурын карбидын нунтаг түүхий эд болгон ашигладаг.

2. Цахиурын карбидын керамик бэлтгэх үйл явц

Цахиур карбидын керамик материалыг бутлах, нунтаглах, ангилах замаар цахиур карбидын түүхий эдийг жигд хуваарилах SiC тоосонцор гаргаж, дараа нь SiC тоосонцор, агломерын нэмэлт, түр зуурагч бодисыг ногоон хоосон зайд шахаж, дараа нь өндөр температурт агломержуулна. Гэсэн хэдий ч Si-C бондын ковалент бондын шинж чанар өндөр (~88%), тархалтын коэффициент бага байдаг тул бэлтгэлийн явцад тулгарч буй гол бэрхшээлүүдийн нэг нь синтеринг нягтруулахад бэрхшээлтэй байдаг. Өндөр нягтралтай цахиур карбидын керамик бэлтгэх арга нь урвалын агломержуулалт, даралтгүй агломержуулалт, атмосферийн даралтын агломержуулалт, халуун даралтын агломержуулалт, дахин талстжуулалтын агломержуулалт, халуун изостатик шахалт, оч плазмын агломержуулалт гэх мэт орно.

Гэсэн хэдий ч цахиурын карбидын керамик нь хугарлын бат бөх чанар багатай, өөрөөр хэлбэл илүү хэврэг байдаг сул талтай. Ийм учраас сүүлийн жилүүдэд шилэн (эсвэл сахал) арматур, нэг төрлийн бус бөөмийн тархалтыг бэхжүүлэх, градиент функциональ материал зэрэг цахиур карбидын керамик дээр суурилсан олон фазын керамикууд ар араасаа гарч ирж, мономер материалын бат бөх чанар, бат бөх чанарыг сайжруулж байна.

3. Цахиурын карбидын керамикийг фотоволтайк орчинд хэрэглэх

Цахиур карбидын керамик нь зэврэлтэнд маш сайн тэсвэртэй, химийн бодисын элэгдэлд тэсвэртэй, ашиглалтын хугацааг уртасгах чадвартай, байгаль орчныг хамгаалах шаардлагад нийцсэн химийн хорт бодис ялгаруулахгүй. Үүний зэрэгцээ цахиурын карбид завины тулгуурууд нь илүү зардлын давуу талтай байдаг. Цахиурын карбидын материалын үнэ өөрөө харьцангуй өндөр боловч бат бөх, тогтвортой байдал нь ашиглалтын зардал, солих давтамжийг бууруулж чаддаг. Урт хугацаанд тэд илүү өндөр эдийн засгийн үр өгөөжтэй бөгөөд фотоволтайк завь дэмжих зах зээлийн гол бүтээгдэхүүн болсон.

Цахиур карбидын керамикийг фотоволтайк эс үйлдвэрлэхэд гол зөөгч материал болгон ашиглах үед хийсэн завины тулгуур, завины хайрцаг, хоолойны холбох хэрэгсэл болон бусад бүтээгдэхүүн нь дулааны тогтвортой байдал сайтай, өндөр температурт хэв гажилтгүй, хортой тунадасны бохирдуулагчгүй байдаг. Эдгээр нь одоогийн байдлаар өргөн хэрэглэгддэг кварц завины тулгуур, завины хайрцаг, хоолойны холбох хэрэгслийг сольж болох бөгөөд зардлын хувьд ихээхэн давуу талтай. Цахиурын карбид завины тулгуурыг үндсэн материал болгон цахиурын карбидаар хийсэн. Уламжлалт кварцын завины тулгууртай харьцуулахад цахиурын карбид завины тулгуур нь дулааны тогтвортой байдал сайтай бөгөөд өндөр температурт тогтвортой байдлыг хадгалж чаддаг. Цахиурын карбид завины тулгуур нь өндөр температурт сайн ажилладаг бөгөөд халуунд амархан өртдөггүй, хэв гажилт, эвдрэлд ордоггүй. Эдгээр нь өндөр температурт боловсруулалт шаарддаг үйлдвэрлэлийн процесст тохиромжтой бөгөөд энэ нь үйлдвэрлэлийн үйл явцын тогтвортой байдал, тууштай байдлыг хадгалахад тусалдаг.

Ашиглалтын хугацаа: Мэдээллийн тайлангийн шинжилгээгээр: Цахиур карбидын керамикийн ашиглалтын хугацаа нь кварцын материалаар хийсэн завины тулгуур, завины хайрцаг, хоолойны холбох хэрэгслийн ашиглалтаас 3 дахин их байдаг нь хэрэглээний материалыг солих давтамжийг ихээхэн бууруулдаг.