સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક ટેકનોલોજી અને ફોટોવોલ્ટેઇક ક્ષેત્રમાં તેનો ઉપયોગ

I. સિલિકોન કાર્બાઇડ માળખું અને ગુણધર્મો

સિલિકોન કાર્બાઇડ SiC સિલિકોન અને કાર્બન ધરાવે છે. તે એક લાક્ષણિક પોલીમોર્ફિક સંયોજન છે, જેમાં મુખ્યત્વે α-SiC (ઉચ્ચ તાપમાન સ્થિર પ્રકાર) અને β-SiC (નીચા તાપમાન સ્થિર પ્રકાર) નો સમાવેશ થાય છે. ત્યાં 200 થી વધુ પોલીમોર્ફ છે, જેમાંથી β-SiC નું 3C-SiC અને 2H-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC અને α-SiC નું 15R-SiC વધુ પ્રતિનિધિ છે.

આકૃતિ SiC પોલીમોર્ફ માળખું જ્યારે તાપમાન 1600℃ ની નીચે હોય છે, ત્યારે SiC β-SiC ના સ્વરૂપમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે, જે લગભગ 1450℃ તાપમાને સિલિકોન અને કાર્બનના સાદા મિશ્રણમાંથી બનાવી શકાય છે. જ્યારે તે 1600℃ કરતા વધારે હોય છે, ત્યારે β-SiC ધીમે ધીમે α-SiC ના વિવિધ પોલીમોર્ફ્સમાં પરિવર્તિત થાય છે. 4H-SiC લગભગ 2000℃ પર જનરેટ કરવામાં સરળ છે; 6H અને 15R પોલિટાઇપ્સ 2100℃ ઉપરના ઊંચા તાપમાને પેદા કરવા માટે સરળ છે; 6H-SiC 2200 ℃ ઉપરના તાપમાને પણ ખૂબ જ સ્થિર રહી શકે છે, તેથી તે ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશન્સમાં વધુ સામાન્ય છે. શુદ્ધ સિલિકોન કાર્બાઇડ રંગહીન અને પારદર્શક સ્ફટિક છે. ઔદ્યોગિક સિલિકોન કાર્બાઇડ રંગહીન, આછો પીળો, આછો લીલો, ઘેરો લીલો, આછો વાદળી, ઘેરો વાદળી અને કાળો પણ છે, જેમાં બદલામાં પારદર્શિતાની ડિગ્રી ઘટી રહી છે. ઘર્ષક ઉદ્યોગ સિલિકોન કાર્બાઇડને રંગ અનુસાર બે શ્રેણીઓમાં વિભાજિત કરે છે: કાળો સિલિકોન કાર્બાઇડ અને લીલો સિલિકોન કાર્બાઇડ. રંગહીનથી ઘેરા લીલાને લીલા સિલિકોન કાર્બાઇડ તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે, અને આછા વાદળીથી કાળા રંગને કાળા સિલિકોન કાર્બાઇડ તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. બ્લેક સિલિકોન કાર્બાઇડ અને લીલો સિલિકોન કાર્બાઇડ બંને α-SiC હેક્સાગોનલ સ્ફટિકો છે. સામાન્ય રીતે, સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સ કાચા માલ તરીકે લીલા સિલિકોન કાર્બાઇડ પાવડરનો ઉપયોગ કરે છે.

2. સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક તૈયારી પ્રક્રિયા

સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક સામગ્રી સિલિકોન કાર્બાઇડ કાચી સામગ્રીને ક્રશ કરીને, ગ્રાઇન્ડ કરીને અને ગ્રેડ કરીને SiC કણોને સમાન કણોના કદના વિતરણ સાથે મેળવવા માટે બનાવવામાં આવે છે, અને પછી SiC કણોને દબાવીને, એડિટિવ્સ અને કામચલાઉ એડહેસિવ્સને લીલા ખાલીમાં દબાવીને અને પછી ઊંચા તાપમાને સિન્ટરિંગ કરીને બનાવવામાં આવે છે. જો કે, Si-C બોન્ડ્સ (~88%) ની ઉચ્ચ સહસંયોજક બોન્ડ લાક્ષણિકતાઓ અને ઓછા પ્રસરણ ગુણાંકને લીધે, તૈયારી પ્રક્રિયામાં મુખ્ય સમસ્યાઓમાંની એક સિન્ટરિંગ ડેન્સિફિકેશનની મુશ્કેલી છે. ઉચ્ચ-ઘનતા સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સની તૈયારી પદ્ધતિઓમાં પ્રતિક્રિયા સિન્ટરિંગ, દબાણ રહિત સિન્ટરિંગ, વાતાવરણીય દબાણ સિન્ટરિંગ, હોટ પ્રેસિંગ સિન્ટરિંગ, રિક્રિસ્ટલાઇઝેશન સિન્ટરિંગ, હોટ આઇસોસ્ટેટિક પ્રેસિંગ સિન્ટરિંગ, સ્પાર્ક પ્લાઝ્મા સિન્ટરિંગ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.

જો કે, સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સમાં અસ્થિભંગની ઓછી કઠિનતાનો ગેરલાભ છે, એટલે કે, વધુ બરડપણું. આ કારણોસર, તાજેતરના વર્ષોમાં, સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સ પર આધારિત મલ્ટિફેઝ સિરામિક્સ, જેમ કે ફાઇબર (અથવા વ્હિસ્કર) મજબૂતીકરણ, વિજાતીય કણોનું વિક્ષેપ મજબૂતીકરણ અને ગ્રેડિયન્ટ કાર્યાત્મક સામગ્રી એક પછી એક દેખાયા છે, જે મોનોમર સામગ્રીની કઠિનતા અને શક્તિમાં સુધારો કરે છે.

3. ફોટોવોલ્ટેઇક ક્ષેત્રમાં સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સનો ઉપયોગ

સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સમાં ઉત્તમ કાટ પ્રતિકાર હોય છે, તે રાસાયણિક પદાર્થોના ધોવાણનો પ્રતિકાર કરી શકે છે, સેવા જીવનને લંબાવી શકે છે અને હાનિકારક રસાયણો છોડશે નહીં, જે પર્યાવરણીય સંરક્ષણની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરે છે. તે જ સમયે, સિલિકોન કાર્બાઇડ બોટ સપોર્ટમાં પણ વધુ સારા ખર્ચ ફાયદા છે. સિલિકોન કાર્બાઇડ સામગ્રીની કિંમત પ્રમાણમાં ઊંચી હોવા છતાં, તેમની ટકાઉપણું અને સ્થિરતા ઓપરેટિંગ ખર્ચ અને રિપ્લેસમેન્ટ આવર્તન ઘટાડી શકે છે. લાંબા ગાળે, તેઓ ઉચ્ચ આર્થિક લાભો ધરાવે છે અને ફોટોવોલ્ટેઇક બોટ સપોર્ટ માર્કેટમાં મુખ્ય પ્રવાહના ઉત્પાદનો બની ગયા છે.

જ્યારે સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સનો ફોટોવોલ્ટેઇક કોષોની ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં મુખ્ય વાહક સામગ્રી તરીકે ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, ત્યારે બોટ સપોર્ટ, બોટ બોક્સ, પાઇપ ફીટીંગ્સ અને બનાવેલ અન્ય ઉત્પાદનો સારી થર્મલ સ્થિરતા ધરાવે છે, ઊંચા તાપમાને વિકૃત નથી અને તેમાં કોઈ હાનિકારક અવક્ષેપિત પ્રદૂષકો નથી. તેઓ હાલમાં સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા ક્વાર્ટઝ બોટ સપોર્ટ, બોટ બોક્સ અને પાઈપ ફીટીંગ્સને બદલી શકે છે અને તેમાં નોંધપાત્ર ખર્ચ લાભો છે. સિલિકોન કાર્બાઇડ બોટ સપોર્ટ મુખ્ય સામગ્રી તરીકે સિલિકોન કાર્બાઇડથી બનેલી છે. પરંપરાગત ક્વાર્ટઝ બોટ સપોર્ટની તુલનામાં, સિલિકોન કાર્બાઇડ બોટ સપોર્ટમાં વધુ સારી થર્મલ સ્થિરતા હોય છે અને તે ઉચ્ચ તાપમાનના વાતાવરણમાં સ્થિરતા જાળવી શકે છે. સિલિકોન કાર્બાઇડ બોટ સપોર્ટ ઉચ્ચ તાપમાનના વાતાવરણમાં સારી કામગીરી બજાવે છે અને ગરમીથી સરળતાથી પ્રભાવિત થતી નથી અને વિકૃત અથવા ક્ષતિગ્રસ્ત થતી નથી. તેઓ ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓ માટે યોગ્ય છે જેને ઉચ્ચ તાપમાનની સારવારની જરૂર હોય છે, જે ઉત્પાદન પ્રક્રિયાની સ્થિરતા અને સુસંગતતા જાળવવા માટે અનુકૂળ છે.

સર્વિસ લાઇફ: ડેટા રિપોર્ટ વિશ્લેષણ અનુસાર: સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સની સર્વિસ લાઇફ બોટ સપોર્ટ, બોટ બોક્સ અને ક્વાર્ટઝ મટિરિયલથી બનેલી પાઇપ ફિટિંગ કરતાં 3 ગણી વધારે છે, જે ઉપભોજ્ય વસ્તુઓને બદલવાની આવર્તનને મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડે છે.