सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक तंत्रज्ञान आणि फोटोव्होल्टेइक क्षेत्रात त्याचा वापर

I. सिलिकॉन कार्बाइडची रचना आणि गुणधर्म

सिलिकॉन कार्बाइड SiC मध्ये सिलिकॉन आणि कार्बन असतात. हे एक सामान्य बहुरूपी संयुग आहे, ज्यामध्ये प्रामुख्याने α-SiC (उच्च तापमान स्थिर प्रकार) आणि β-SiC (कमी तापमान स्थिर प्रकार) समाविष्ट आहे. 200 पेक्षा जास्त पॉलिमॉर्फ्स आहेत, ज्यामध्ये β-SiC चे 3C-SiC आणि 2H-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC आणि α-SiC चे 15R-SiC अधिक प्रतिनिधी आहेत.

आकृती SiC पॉलिमॉर्फ रचना जेव्हा तापमान 1600℃ पेक्षा कमी असते तेव्हा SiC β-SiC स्वरूपात अस्तित्वात असते, जे साधारण 1450℃ तापमानावर सिलिकॉन आणि कार्बनच्या साध्या मिश्रणापासून बनवता येते. जेव्हा ते 1600℃ पेक्षा जास्त असते, तेव्हा β-SiC हळूहळू α-SiC च्या विविध बहुरूपांमध्ये रूपांतरित होते. 4H-SiC सुमारे 2000℃ वर निर्माण करणे सोपे आहे; 6H आणि 15R पॉलीटाइप 2100℃ पेक्षा जास्त तापमानात निर्माण करणे सोपे आहे; 6H-SiC 2200℃ पेक्षा जास्त तापमानात देखील खूप स्थिर राहू शकते, म्हणून ते औद्योगिक अनुप्रयोगांमध्ये अधिक सामान्य आहे. शुद्ध सिलिकॉन कार्बाइड हे रंगहीन आणि पारदर्शक क्रिस्टल आहे. इंडस्ट्रियल सिलिकॉन कार्बाइड रंगहीन, हलका पिवळा, हलका हिरवा, गडद हिरवा, हलका निळा, गडद निळा आणि अगदी काळा आहे, ज्याची पारदर्शकता कमी होत आहे. अपघर्षक उद्योग सिलिकॉन कार्बाइडला रंगानुसार दोन श्रेणींमध्ये विभागतो: काळा सिलिकॉन कार्बाइड आणि हिरवा सिलिकॉन कार्बाइड. रंगहीन ते गडद हिरव्या रंगाचे हिरवे सिलिकॉन कार्बाइड म्हणून वर्गीकरण केले जाते आणि हलक्या निळ्या ते काळ्या रंगाचे ब्लॅक सिलिकॉन कार्बाइड म्हणून वर्गीकरण केले जाते. ब्लॅक सिलिकॉन कार्बाइड आणि ग्रीन सिलिकॉन कार्बाइड हे दोन्ही α-SiC हेक्सागोनल क्रिस्टल्स आहेत. सामान्यतः, सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक्स कच्चा माल म्हणून हिरव्या सिलिकॉन कार्बाइड पावडरचा वापर करतात.

2. सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक तयार करण्याची प्रक्रिया

सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक मटेरियल सिलिकॉन कार्बाइड कच्च्या मालाचे क्रशिंग, ग्राइंडिंग आणि ग्रेडिंग करून SiC कण एकसमान कण आकार वितरणासह मिळविण्यासाठी तयार केले जाते आणि नंतर SiC कण, सिंटरिंग ॲडिटीव्ह आणि तात्पुरते चिकटवता हिरव्या कोरेमध्ये दाबून आणि नंतर उच्च तापमानात सिंटरिंग केले जाते. तथापि, Si-C बॉण्ड्सच्या उच्च सहसंयोजक बंध वैशिष्ट्यांमुळे (~88%) आणि कमी प्रसार गुणांक, तयारी प्रक्रियेतील मुख्य समस्यांपैकी एक म्हणजे सिंटरिंग डेन्सिफिकेशनची अडचण. हाय-डेन्सिटी सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक्सच्या तयारीच्या पद्धतींमध्ये रिॲक्शन सिंटरिंग, प्रेशरलेस सिंटरिंग, वायुमंडलीय दाब सिंटरिंग, हॉट प्रेसिंग सिंटरिंग, रिक्रिस्टलायझेशन सिंटरिंग, हॉट आइसोस्टॅटिक प्रेसिंग सिंटरिंग, स्पार्क प्लाझ्मा सिंटरिंग इ.

तथापि, सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक्समध्ये कमी फ्रॅक्चर टफनेसचा तोटा आहे, म्हणजेच जास्त ठिसूळपणा. या कारणास्तव, अलिकडच्या वर्षांत, सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक्सवर आधारित मल्टिफेज सिरॅमिक्स, जसे की फायबर (किंवा व्हिस्कर) मजबुतीकरण, विषम कण फैलाव मजबूत करणे आणि ग्रेडियंट फंक्शनल मटेरियल एकामागून एक दिसू लागले आहेत, ज्यामुळे मोनोमर सामग्रीची कडकपणा आणि सामर्थ्य सुधारते.

3. फोटोव्होल्टेइक क्षेत्रात सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिकचा वापर

सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक्समध्ये उत्कृष्ट गंज प्रतिरोधक क्षमता असते, ते रासायनिक पदार्थांच्या क्षरणास प्रतिकार करू शकतात, सेवा आयुष्य वाढवू शकतात आणि हानिकारक रसायने सोडत नाहीत, जे पर्यावरण संरक्षण आवश्यकता पूर्ण करतात. त्याच वेळी, सिलिकॉन कार्बाइड बोट सपोर्टचे फायदे देखील चांगले आहेत. जरी सिलिकॉन कार्बाइड सामग्रीची किंमत तुलनेने जास्त असली तरी त्यांची टिकाऊपणा आणि स्थिरता ऑपरेटिंग खर्च आणि बदलण्याची वारंवारता कमी करू शकते. दीर्घकाळात, त्यांना उच्च आर्थिक लाभ आहेत आणि फोटोव्होल्टेइक बोट सपोर्ट मार्केटमधील मुख्य प्रवाहातील उत्पादने बनली आहेत.

फोटोव्होल्टेइक पेशींच्या उत्पादन प्रक्रियेत जेव्हा सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक्सचा वापर मुख्य वाहक सामग्री म्हणून केला जातो, तेव्हा बोट सपोर्ट, बोट बॉक्स, पाईप फिटिंग्ज आणि इतर उत्पादने चांगली थर्मल स्थिरता असतात, उच्च तापमानात विकृत होत नाहीत आणि कोणतेही हानिकारक प्रदूषक नसतात. ते सध्या सामान्यतः वापरले जाणारे क्वार्ट्ज बोट सपोर्ट, बोट बॉक्स आणि पाईप फिटिंग्ज बदलू शकतात आणि त्यांचे महत्त्वपूर्ण किमतीचे फायदे आहेत. सिलिकॉन कार्बाइड बोट सपोर्ट मुख्य सामग्री म्हणून सिलिकॉन कार्बाइडपासून बनलेले आहेत. पारंपारिक क्वार्ट्ज बोट सपोर्टच्या तुलनेत, सिलिकॉन कार्बाइड बोट सपोर्टमध्ये थर्मल स्थिरता चांगली असते आणि ते उच्च तापमान वातावरणात स्थिरता राखू शकतात. सिलिकॉन कार्बाइड बोट सपोर्ट उच्च तापमान वातावरणात चांगले कार्य करते आणि उष्णतेमुळे सहज प्रभावित होत नाही आणि विकृत किंवा खराब होत नाही. ते उत्पादन प्रक्रियेसाठी योग्य आहेत ज्यांना उच्च तापमान उपचार आवश्यक आहे, जे उत्पादन प्रक्रियेची स्थिरता आणि सातत्य राखण्यासाठी अनुकूल आहे.

सेवा जीवन: डेटा अहवालाच्या विश्लेषणानुसार: सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक्सचे सेवा आयुष्य हे बोट सपोर्ट, बोट बॉक्स आणि क्वार्ट्ज सामग्रीपासून बनवलेल्या पाईप फिटिंगच्या 3 पट जास्त आहे, ज्यामुळे उपभोग्य वस्तू बदलण्याची वारंवारता मोठ्या प्रमाणात कमी होते.