碳(tan)碳(tan)復合(he)材(cai)料(liao)在(zai)光伏(fu)領(ling)域研究(jiu)發展現狀

     從 SNEC 2013 第七(qi)屆 5 月(yue) 上(shang)海(hai)光伏(fu)展會(hui)暨論壇和(he)目 前發表的(de)相(xiang)關(guan)文(wen)獻(xian)來看(kan)， 目(mu) 前國(guo)內(nei) 外生產(chan)的(de)太陽能(neng)光伏(fu)設(she)備(bei)用 熱場基(ji)本上(shang)對產(chan)品(pin)表(biao)面沒(mei)有進行(xing)特殊(shu)處(chu)理， 拉單(dan)晶(jing)矽(gui)棒(bang)時， 在(zai)高(gao)溫作(zuo)用下碳(tan)碳(tan)復合(he)材(cai)料(liao)坩(gan)堝(guo)表面(mian)的熱(re)解碳(tan)會與(yu) Si 蒸(zheng)汽(qi)反(fan)應生成了 碳(tan)化矽(gui)， 反(fan)應式如(ru)下(xia)：

     由於(yu)碳(tan)纖維(wei)會(hui)阻(zu)止(zhi) Si 蒸(zheng)汽(qi)和(he)熱解(jie)碳(tan)進壹步(bu)反(fan)應， 因此在(zai)實(shi)際(ji)生產(chan)時， 在(zai)碳(tan)碳(tan)復合(he)材(cai)料(liao)坩(gan)堝(guo)表面(mian)生成壹層(ceng)很薄的(de) SiC 層， 但SiC 的(de)厚度不隨(sui)使(shi)用 時間和(he)次數的增(zeng)加(jia)而增(zeng)厚， 形(xing)成的 SiC 層(ceng)強度和(he)附(fu)著力差， 在(zai)使(shi)用和(he)搬(ban)運(yun)過(guo)程(cheng)中經摩擦(ca)後(hou)容(rong)易脫(tuo)落(luo)。 由(you)於(yu)碳(tan)纖維(wei)是(shi)不會(hui)和(he) Si 蒸(zheng)汽(qi)產(chan)生反(fan)應， 因此碳(tan)碳(tan)復合(he)材(cai)料(liao)坩(gan)堝(guo)力學(xue)性(xing)能(neng)基(ji)本保持(chi)不變， 在(zai)坩(gan)堝(guo)表面(mian)形成壹些(xie)不連續的(de)小(xiao)蝕坑(keng)， 隨(sui)著(zhe)使(shi)用 的次數增(zeng)加(jia)， 碳(tan)碳(tan)復合(he)材(cai)料(liao)坩(gan)堝(guo)表面(mian)露出 的碳(tan)纖維(wei)被磨(mo)平(ping)後(hou)，裏層(ceng)的熱(re)解碳(tan)又會(hui)和(he) Si 蒸(zheng)汽(qi)發生反(fan)應， 隨(sui)著(zhe)使(shi)用 次數的增(zeng)加(jia)， 碳(tan)碳(tan)復合(he)材(cai)料(liao)坩(gan)堝(guo)就逐(zhu)漸變薄。 而(er)石墨坩(gan)堝(guo)的使(shi)用 情況(kuang)則(ze)完(wan)全不同， 由 於(yu)沒有(you)碳(tan)纖維(wei)的(de)阻(zu)止(zhi)作(zuo)用 ， SiC 厚度將(jiang)隨(sui)著(zhe)使(shi)用 次數的增(zeng)加(jia)而增(zeng)厚， 並最(zui)終(zhong)導致(zhi)石墨坩(gan)堝(guo)的力學(xue)性(xing)能(neng)完(wan)全喪(sang)失並導致(zhi)熱(re)性(xing)能(neng)不均勻， 從而(er)導致(zhi)石墨坩(gan)堝(guo)失效(xiao)。 針對碳(tan)碳(tan)復合(he)材(cai)料(liao)坩(gan)堝(guo)在(zai)使(shi)用過(guo)程(cheng)中出 現的問(wen)題， 對坩(gan)堝(guo)表面(mian)進行(xing)表面處(chu)理， 以(yi)減少 Si 蒸(zheng)汽(qi)與(yu)熱(re)解碳(tan)的反(fan)應速度(du)， 延(yan)長碳(tan)碳(tan)復合(he)材(cai)料(liao)熱(re)場產(chan)品(pin)的(de)使(shi)用 壽(shou)命(ming)。

       從已(yi)發表的(de)文(wen)獻(xian)來看(kan)， 碳(tan)碳(tan)復合(he)材(cai)料(liao)的(de)防(fang)護(hu)主(zhu)要(yao)采(cai)取(qu)以(yi)下(xia)兩種(zhong)措(cuo)施(shi)： 壹是(shi)基(ji)體(ti)改性(xing)技術， 二是塗層技術。 基(ji)體(ti)改性(xing)技術： 主要(yao)是向(xiang)碳(tan)基(ji)體(ti)中散(san)布抗氧化(hua)顆粒(li)， 這種(zhong)顆粒(li)與(yu)基(ji)體(ti)碳(tan)壹同沈積(ji)於(yu)纖維(wei)上(shang)， 提高(gao)碳(tan)碳(tan)復合(he)材(cai)料(liao)熱(re)場使(shi)用 壽(shou)命(ming)， 主要(yao)有以(yi)下(xia)幾種(zhong)方(fang)法：

液相(xiang)浸(jin)漬技術  ：

 在(zai)碳(tan)碳(tan)復合(he)材(cai)料(liao)制(zhi) 備(bei)完成之後(hou)， 將(jiang)抗氧化(hua)劑前驅(qu)體(ti)引(yin) 入(ru)碳(tan)碳(tan)復合(he)材(cai)料(liao)。 如(ru)： 碳(tan)碳(tan)復合(he)材(cai)料(liao)浸(jin)入金屬(shu)有(you)機化合(he)物(wu)、烷氧(yang)基(ji)金屬(shu)、金(jin)屬(shu)鹽(yan)溶(rong)液(ye)或膠體(ti)中去， 然(ran)後(hou)經過(guo)幹(gan)燥和(he)高溫處(chu)理， 使(shi)之(zhi)在(zai)受(shou)熱(re)時生成塗層的方(fang)法。

包埋法： 

    將(jiang)抗氧化(hua)劑以(yi)固(gu)相顆(ke)粒(li)的形(xing)式混(hun)合(he)後(hou)， 填充在(zai)碳(tan)碳(tan)復合(he)材(cai)料(liao)周圍(wei)， 再進(jin)行(xing)高溫處(chu)理， 從而(er)在(zai)表(biao)面(mian)生成塗層的方(fang)法。

化學(xue)氣相(xiang)滲透技術(shu)  ：

      利(li)用 CVI 技術， 在(zai)預制(zhi)體(ti)中共(gong)滲基(ji)體(ti)碳(tan)和(he)抗氣體(ti)物質， 生成雙基(ji)元復(fu)合(he)材(cai)料(liao)， 達到(dao) 提高(gao)抗氧化(hua)目 的(de) 。該方(fang)法制成的塗層致(zhi)密、純(chun)度好(hao)， 而(er)且塗層的 組織、形貌的(de) 成份(fen)可以(yi)控制(zhi)， 目(mu) 前研究(jiu)較(jiao)多(duo)的(de)共(gong)滲 C 和(he) SiC  、 Si3N4 、 TiC 、 ZrC 。

塗層技術：

       在(zai)碳(tan)碳(tan)復合(he)材(cai)料(liao)表(biao)面進(jin)行(xing)塗層， 減少碳(tan)碳(tan)復合(he)材(cai)料(liao)中(zhong)熱解(jie)碳(tan)與(yu) Si 蒸(zheng)汽(qi)接(jie)觸(chu)， 提高(gao)碳(tan)碳(tan)復合(he)材(cai)料(liao)熱(re)場的(de)使(shi)用 壽(shou)命(ming)。目 前塗層制備(bei)技術(shu)已取(qu)得(de)了 很大的(de)進步， 塗刷法是壹種(zhong)比較(jiao)簡(jian)單(dan)的(de)塗層制備(bei)方(fang)法， 它是(shi)將(jiang)塗層原料(liao)塗刷在(zai)碳(tan)碳(tan)復合(he)材(cai)料(liao)表(biao)面，經固(gu)化、燒(shao)結處(chu)理而制(zhi)得(de)， 其(qi)優(you)點(dian)是簡單(dan)、方(fang)便、快(kuai)速、成本低， 其(qi)缺(que)點(dian)是塗層抗熱震性(xing)能(neng)差(cha)。 近(jin)年(nian)來， 新(xin)的塗層技術不斷被開發出來， 如(ru)電(dian)子(zi)束噴塗法、液相(xiang)反(fan)應生成法、超臨界(jie)流體(ti)技術(shu) 等。

      從產(chan)品(pin) 使(shi)用 壽(shou)命(ming)進行對比 ， 未塗層碳(tan)碳(tan)復合(he)材(cai)料(liao)坩(gan)堝(guo) 為150-200 爐左右， 而 SiC 塗層坩(gan)堝(guo)使(shi)用 壽(shou)命(ming)要(yao)高於(yu)未塗層坩(gan)堝(guo)，可達 250－300 爐以(yi)上(shang)， 給(gei)企(qi)業帶來的(de)經濟效(xiao)益是相(xiang)當(dang)可觀(guan)。要(yao)原因 ， 做(zuo)為(wei)發熱體(ti)， 其(qi)灰(hui)分(fen)要(yao)求比(bi)較(jiao)嚴(yan)格(ge)， 通(tong)過(guo)化學(xue)純(chun)化處(chu)理成本比(bi)較(jiao)高(gao)， 但隨(sui)著(zhe)設備(bei)的大(da)型(xing)化， 碳(tan)碳(tan)復合(he)材(cai)料(liao)發熱體(ti)成本優(you)勢就(jiu)體(ti)現出 來了 。更(geng)多碳(tan)碳(tan)復合(he)材(cai)料(liao)信息(xi)可查看(kan)http://youtv.com.cn/