I. Struktur dan sifat silikon karbida
Silikon karbida SiC mengandung silikon dan karbon. Ini adalah senyawa polimorfik yang khas, terutama termasuk α-SiC (tipe stabil suhu tinggi) dan β-SiC (tipe stabil suhu rendah). Ada lebih dari 200 polimorf, di antaranya 3C-SiC dari β-SiC dan 2H-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC, dan 15R-SiC dari α-SiC lebih representatif.
Gambar struktur polimorf SiC Ketika suhu di bawah 1600℃, SiC ada dalam bentuk β-SiC, yang dapat dibuat dari campuran sederhana silikon dan karbon pada suhu sekitar 1450℃. Ketika lebih tinggi dari 1600℃, β-SiC perlahan berubah menjadi berbagai polimorf α-SiC. 4H-SiC mudah dihasilkan pada suhu sekitar 2000℃; Politipe 6H dan 15R mudah dihasilkan pada suhu tinggi di atas 2100℃; 6H-SiC juga dapat tetap sangat stabil pada suhu di atas 2200℃, sehingga lebih umum digunakan dalam aplikasi industri. Silikon karbida murni adalah kristal tidak berwarna dan transparan. Silikon karbida industri tidak berwarna, kuning muda, hijau muda, hijau tua, biru muda, biru tua dan bahkan hitam, dengan tingkat transparansi yang menurun secara bergantian. Industri abrasif membagi silikon karbida menjadi dua kategori menurut warnanya: silikon karbida hitam dan silikon karbida hijau. Yang tidak berwarna sampai hijau tua diklasifikasikan sebagai silikon karbida hijau, dan yang biru muda sampai hitam diklasifikasikan sebagai silikon karbida hitam. Silikon karbida hitam dan silikon karbida hijau adalah kristal heksagonal α-SiC. Umumnya keramik silikon karbida menggunakan bubuk silikon karbida hijau sebagai bahan bakunya.
2. Proses persiapan keramik silikon karbida
Bahan keramik silikon karbida dibuat dengan cara menghancurkan, menggiling dan menilai bahan baku silikon karbida untuk mendapatkan partikel SiC dengan distribusi ukuran partikel yang seragam, kemudian menekan partikel SiC, sintering aditif dan perekat sementara menjadi blanko hijau, kemudian disinter pada suhu tinggi. Namun, karena karakteristik ikatan kovalen yang tinggi dari ikatan Si-C (~88%) dan koefisien difusi yang rendah, salah satu masalah utama dalam proses persiapan adalah sulitnya pemadatan sintering. Metode persiapan keramik silikon karbida densitas tinggi meliputi sintering reaksi, sintering tanpa tekanan, sintering tekanan atmosfer, sintering pengepresan panas, sintering rekristalisasi, sintering pengepresan isostatik panas, sintering plasma percikan, dll.
Namun keramik silikon karbida memiliki kelemahan yaitu ketangguhan patah yang rendah, yaitu kerapuhan yang lebih besar. Oleh karena itu, dalam beberapa tahun terakhir, keramik multifasa berdasarkan keramik silikon karbida, seperti penguat serat (atau kumis), penguatan dispersi partikel heterogen, dan bahan fungsional gradien telah muncul satu demi satu, meningkatkan ketangguhan dan kekuatan bahan monomer.
3. Penerapan keramik silikon karbida di bidang fotovoltaik
Keramik silikon karbida memiliki ketahanan korosi yang sangat baik, dapat menahan erosi bahan kimia, memperpanjang masa pakai, dan tidak melepaskan bahan kimia berbahaya, sehingga memenuhi persyaratan perlindungan lingkungan. Pada saat yang sama, penyangga perahu silikon karbida juga memiliki keunggulan biaya yang lebih baik. Meskipun harga bahan silikon karbida sendiri relatif tinggi, daya tahan dan stabilitasnya dapat mengurangi biaya pengoperasian dan frekuensi penggantian. Dalam jangka panjang, mereka memiliki manfaat ekonomi yang lebih tinggi dan telah menjadi produk utama di pasar pendukung perahu fotovoltaik.
Ketika keramik silikon karbida digunakan sebagai bahan pembawa utama dalam proses produksi sel fotovoltaik, penyangga perahu, kotak perahu, alat kelengkapan pipa, dan produk lainnya yang dibuat memiliki stabilitas termal yang baik, tidak berubah bentuk pada suhu tinggi, dan tidak memiliki polutan endapan yang berbahaya. Mereka dapat menggantikan penyangga perahu kuarsa, kotak perahu, dan alat kelengkapan pipa yang umum digunakan saat ini, dan memiliki keunggulan biaya yang signifikan. Penyangga perahu silikon karbida terbuat dari silikon karbida sebagai bahan utama. Dibandingkan dengan penyangga perahu kuarsa tradisional, penyangga perahu silikon karbida memiliki stabilitas termal yang lebih baik dan dapat menjaga stabilitas di lingkungan bersuhu tinggi. Penyangga perahu silikon karbida bekerja dengan baik di lingkungan bersuhu tinggi dan tidak mudah terpengaruh oleh panas dan berubah bentuk atau rusak. Mereka cocok untuk proses produksi yang memerlukan perlakuan suhu tinggi, yang kondusif untuk menjaga stabilitas dan konsistensi proses produksi.
Masa pakai: Menurut analisis laporan data: Masa pakai keramik silikon karbida lebih dari 3 kali lipat dari penyangga perahu, kotak perahu, dan alat kelengkapan pipa yang terbuat dari bahan kuarsa, yang sangat mengurangi frekuensi penggantian bahan habis pakai.
Waktu posting: 21 Okt-2024