I. Structuur en eigenschappen van siliciumcarbide
Siliciumcarbide SiC bevat silicium en koolstof. Het is een typische polymorfe verbinding, die voornamelijk α-SiC (type dat stabiel is bij hoge temperaturen) en β-SiC (type dat stabiel is bij lage temperaturen) omvat. Er zijn meer dan 200 polymorfen, waaronder 3C-SiC van β-SiC en 2H-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC en 15R-SiC van α-SiC representatiever zijn.
Figuur Polymorfe structuur van SiC Wanneer de temperatuur lager is dan 1600℃, bestaat SiC in de vorm van β-SiC, dat gemaakt kan worden uit een eenvoudig mengsel van silicium en koolstof bij een temperatuur van ongeveer 1450℃. Wanneer het hoger is dan 1600℃, verandert β-SiC langzaam in verschillende polymorfen van α-SiC. 4H-SiC is eenvoudig te genereren rond de 2000℃; 6H- en 15R-polytypes zijn eenvoudig te genereren bij hoge temperaturen boven 2100℃; 6H-SiC kan ook zeer stabiel blijven bij temperaturen boven 2200℃, dus het komt vaker voor in industriële toepassingen. Zuiver siliciumcarbide is een kleurloos en transparant kristal. Industrieel siliciumcarbide is kleurloos, lichtgeel, lichtgroen, donkergroen, lichtblauw, donkerblauw en zelfs zwart, waarbij de mate van transparantie op zijn beurt afneemt. De schuurindustrie verdeelt siliciumcarbide in twee categorieën op basis van kleur: zwart siliciumcarbide en groen siliciumcarbide. Kleurloze tot donkergroene exemplaren worden geclassificeerd als groen siliciumcarbide, en lichtblauwe tot zwarte worden geclassificeerd als zwart siliciumcarbide. Zowel zwart siliciumcarbide als groen siliciumcarbide zijn α-SiC hexagonale kristallen. Over het algemeen gebruiken siliciumcarbide-keramiek groen siliciumcarbidepoeder als grondstof.
2. Keramisch bereidingsproces van siliciumcarbide
Siliciumcarbide-keramisch materiaal wordt gemaakt door siliciumcarbide-grondstoffen te pletten, malen en sorteren om SiC-deeltjes met een uniforme deeltjesgrootteverdeling te verkrijgen, en vervolgens de SiC-deeltjes, sinteradditieven en tijdelijke kleefstoffen tot een groene plano te persen en vervolgens bij hoge temperatuur te sinteren. Vanwege de hoge covalente bindingseigenschappen van Si-C-bindingen (~88%) en de lage diffusiecoëfficiënt is een van de belangrijkste problemen bij het bereidingsproces echter de moeilijkheid van het sinteren van verdichting. De bereidingsmethoden van siliciumcarbide-keramiek met hoge dichtheid omvatten reactiesinteren, drukloos sinteren, sinteren bij atmosferische druk, sinteren onder hoge druk, sinteren door herkristallisatie, sinteren met heet isostatisch persen, sinteren met vonkplasma, enz.
Siliciumcarbide-keramiek heeft echter het nadeel van een lage breuktaaiheid, dat wil zeggen een grotere brosheid. Om deze reden zijn de afgelopen jaren meerfasige keramieksoorten op basis van siliciumcarbidekeramiek, zoals vezelversterking (of snorharen), versterking van heterogene deeltjesdispersie en gradiëntfunctionele materialen de een na de ander verschenen, waardoor de taaiheid en sterkte van monomeermaterialen wordt verbeterd.
3. Toepassing van siliciumcarbidekeramiek op fotovoltaïsch gebied
Siliciumcarbide-keramiek heeft een uitstekende corrosieweerstand, is bestand tegen de erosie van chemische stoffen, verlengt de levensduur en laat geen schadelijke chemicaliën vrijkomen, wat voldoet aan de eisen op het gebied van milieubescherming. Tegelijkertijd hebben siliciumcarbide bootsteunen ook betere kostenvoordelen. Hoewel de prijs van siliciumcarbidematerialen zelf relatief hoog is, kunnen hun duurzaamheid en stabiliteit de bedrijfskosten en de vervangingsfrequentie verlagen. Op de lange termijn hebben ze grotere economische voordelen en zijn ze de mainstreamproducten geworden op de markt voor fotovoltaïsche bootondersteuning.
Wanneer siliciumcarbide-keramiek wordt gebruikt als belangrijke dragermaterialen in het productieproces van fotovoltaïsche cellen, hebben de gemaakte bootsteunen, bootdozen, pijpfittingen en andere producten een goede thermische stabiliteit, worden ze niet vervormd bij hoge temperaturen en bevatten ze geen schadelijke neergeslagen verontreinigende stoffen. Ze kunnen de momenteel veelgebruikte bootsteunen, bootboxen en buisfittingen van kwarts vervangen en bieden aanzienlijke kostenvoordelen. Siliciumcarbide bootsteunen zijn gemaakt van siliciumcarbide als hoofdmateriaal. Vergeleken met traditionele kwarts bootsteunen hebben siliciumcarbide bootsteunen een betere thermische stabiliteit en kunnen ze de stabiliteit behouden in omgevingen met hoge temperaturen. Siliciumcarbide bootsteunen presteren goed in omgevingen met hoge temperaturen en worden niet gemakkelijk beïnvloed door hitte en vervormd of beschadigd. Ze zijn geschikt voor productieprocessen waarbij behandeling op hoge temperatuur vereist is, wat bevorderlijk is voor het behoud van de stabiliteit en consistentie van het productieproces.
Levensduur: Volgens de analyse van het datarapport: De levensduur van siliciumcarbide-keramiek is meer dan 3 keer zo lang als die van bootsteunen, bootdozen en pijpfittingen gemaakt van kwartsmaterialen, waardoor de frequentie van vervanging van verbruiksartikelen aanzienlijk wordt verminderd.
Posttijd: 21 oktober 2024