सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक प्रौद्योगिकी और फोटोवोल्टिक क्षेत्र में इसका अनुप्रयोग

I. सिलिकॉन कार्बाइड संरचना और गुण

सिलिकॉन कार्बाइड SiC में सिलिकॉन और कार्बन होते हैं। यह एक विशिष्ट बहुरूपी यौगिक है, जिसमें मुख्य रूप से α-SiC (उच्च तापमान स्थिर प्रकार) और β-SiC (कम तापमान स्थिर प्रकार) शामिल हैं। 200 से अधिक बहुरूप हैं, जिनमें से β-SiC के 3C-SiC और 2H-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC और α-SiC के 15R-SiC अधिक प्रतिनिधि हैं।

चित्रा SiC बहुरूपी संरचना जब तापमान 1600 ℃ से नीचे होता है, तो SiC β-SiC के रूप में मौजूद होता है, जिसे लगभग 1450 ℃ के तापमान पर सिलिकॉन और कार्बन के एक साधारण मिश्रण से बनाया जा सकता है। जब यह 1600℃ से अधिक होता है, तो β-SiC धीरे-धीरे α-SiC के विभिन्न बहुरूपों में परिवर्तित हो जाता है। 4H-SiC लगभग 2000℃ पर उत्पन्न करना आसान है; 6H और 15R पॉलीटाइप 2100℃ से ऊपर उच्च तापमान पर उत्पन्न करना आसान है; 6H-SiC 2200℃ से ऊपर के तापमान पर भी बहुत स्थिर रह सकता है, इसलिए यह औद्योगिक अनुप्रयोगों में अधिक आम है। शुद्ध सिलिकॉन कार्बाइड एक रंगहीन और पारदर्शी क्रिस्टल है। औद्योगिक सिलिकॉन कार्बाइड रंगहीन, हल्का पीला, हल्का हरा, गहरा हरा, हल्का नीला, गहरा नीला और यहां तक ​​कि काला भी होता है, जिसके बदले में पारदर्शिता की डिग्री कम हो जाती है। अपघर्षक उद्योग सिलिकॉन कार्बाइड को रंग के अनुसार दो श्रेणियों में विभाजित करता है: काला सिलिकॉन कार्बाइड और हरा सिलिकॉन कार्बाइड। रंगहीन से गहरे हरे रंग को हरे सिलिकॉन कार्बाइड के रूप में वर्गीकृत किया जाता है, और हल्के नीले से काले को काले सिलिकॉन कार्बाइड के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। काले सिलिकॉन कार्बाइड और हरे सिलिकॉन कार्बाइड दोनों α-SiC हेक्सागोनल क्रिस्टल हैं। आम तौर पर, सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक कच्चे माल के रूप में हरे सिलिकॉन कार्बाइड पाउडर का उपयोग करते हैं।

2. सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक तैयारी प्रक्रिया

सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक सामग्री समान कण आकार वितरण के साथ SiC कणों को प्राप्त करने के लिए सिलिकॉन कार्बाइड कच्चे माल को कुचलने, पीसने और ग्रेडिंग करके बनाई जाती है, और फिर SiC कणों, सिंटरिंग एडिटिव्स और अस्थायी चिपकने वाले को हरे रिक्त स्थान में दबाती है, और फिर उच्च तापमान पर सिंटरिंग करती है। हालाँकि, Si-C बांड की उच्च सहसंयोजक बांड विशेषताओं (~88%) और कम प्रसार गुणांक के कारण, तैयारी प्रक्रिया में मुख्य समस्याओं में से एक सिंटरिंग घनत्व की कठिनाई है। उच्च घनत्व वाले सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक की तैयारी के तरीकों में प्रतिक्रिया सिंटरिंग, दबाव रहित सिंटरिंग, वायुमंडलीय दबाव सिंटरिंग, गर्म दबाव सिंटरिंग, पुन: क्रिस्टलीकरण सिंटरिंग, गर्म आइसोस्टैटिक दबाव सिंटरिंग, स्पार्क प्लाज्मा सिंटरिंग आदि शामिल हैं।

हालाँकि, सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक में कम फ्रैक्चर क्रूरता, यानी अधिक भंगुरता का नुकसान होता है। इस कारण से, हाल के वर्षों में, सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक पर आधारित मल्टीफ़ेज़ सिरेमिक, जैसे कि फाइबर (या व्हिस्कर) सुदृढीकरण, विषम कण फैलाव को मजबूत करना और ढाल कार्यात्मक सामग्री एक के बाद एक सामने आई हैं, जिससे मोनोमर सामग्री की कठोरता और ताकत में सुधार हुआ है।

3. फोटोवोल्टिक क्षेत्र में सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक का अनुप्रयोग

सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक में उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध होता है, यह रासायनिक पदार्थों के क्षरण का विरोध कर सकता है, सेवा जीवन का विस्तार कर सकता है, और हानिकारक रसायनों को नहीं छोड़ेगा, जो पर्यावरण संरक्षण आवश्यकताओं को पूरा करता है। साथ ही, सिलिकॉन कार्बाइड नाव समर्थन में बेहतर लागत लाभ भी होता है। यद्यपि सिलिकॉन कार्बाइड सामग्री की कीमत स्वयं अपेक्षाकृत अधिक है, उनकी स्थायित्व और स्थिरता परिचालन लागत और प्रतिस्थापन आवृत्ति को कम कर सकती है। लंबे समय में, उनके पास उच्च आर्थिक लाभ हैं और फोटोवोल्टिक नाव समर्थन बाजार में मुख्यधारा के उत्पाद बन गए हैं।

जब सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक का उपयोग फोटोवोल्टिक कोशिकाओं की उत्पादन प्रक्रिया में प्रमुख वाहक सामग्री के रूप में किया जाता है, तो नाव समर्थन, नाव बक्से, पाइप फिटिंग और अन्य उत्पादों में अच्छी थर्मल स्थिरता होती है, उच्च तापमान पर विकृत नहीं होती है, और कोई हानिकारक अवक्षेपित प्रदूषक नहीं होता है। वे वर्तमान में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले क्वार्ट्ज नाव समर्थन, नाव बक्से और पाइप फिटिंग को प्रतिस्थापित कर सकते हैं, और महत्वपूर्ण लागत लाभ हैं। सिलिकॉन कार्बाइड नाव समर्थन मुख्य सामग्री के रूप में सिलिकॉन कार्बाइड से बने होते हैं। पारंपरिक क्वार्ट्ज नाव समर्थन की तुलना में, सिलिकॉन कार्बाइड नाव समर्थन में बेहतर थर्मल स्थिरता होती है और उच्च तापमान वातावरण में स्थिरता बनाए रख सकती है। सिलिकॉन कार्बाइड बोट सपोर्ट उच्च तापमान वाले वातावरण में अच्छा प्रदर्शन करते हैं और गर्मी से आसानी से प्रभावित नहीं होते हैं और विकृत या क्षतिग्रस्त नहीं होते हैं। वे उन उत्पादन प्रक्रियाओं के लिए उपयुक्त हैं जिनके लिए उच्च तापमान उपचार की आवश्यकता होती है, जो उत्पादन प्रक्रिया की स्थिरता और स्थिरता बनाए रखने के लिए अनुकूल है।

सेवा जीवन: डेटा रिपोर्ट विश्लेषण के अनुसार: सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक का सेवा जीवन नाव समर्थन, नाव बक्से और क्वार्ट्ज सामग्री से बने पाइप फिटिंग से 3 गुना अधिक है, जो उपभोग्य सामग्रियों के प्रतिस्थापन की आवृत्ति को काफी कम कर देता है।