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一种在碳材料表面氧化并气相反应沉积氮化硅层的方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-03-30 13:43:51

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:湖南省衡阳市| 谭梅花 | 2023-04-03 11:00:48
一种在碳材料表面氧化并气相反应沉积氮化硅层的方法,它涉及碳材料表面气相反应沉积的方法。它是要解决现有的碳碳复合材料表面难以制备耐高温的红外热反射材料的问题。
本方法:将碳材料放入热处理炉中,在待沉积面周围铺撒一氧化硅粉末或者块体;向热处理炉中通入氮气,在氮气气氛下,将热处理炉的温度升高至1350~1500℃并保持2~5小时,然后冷却至室温,碳材料的待沉积面上得到白色物质层;将白色物质层表层的絮状氮化硅纳米线刮掉,在碳材料表面得到氮化硅陶瓷层,氮化硅陶瓷层与基体的结合力强,提高综合保温性能,降低能耗。可用于碳材料表面处理领域。

光伏发电是一种光电转换的工艺,其晶硅产品的产业链比较长,经过了多晶硅‑单晶拉制‑电池制造‑组件制造的过程,其中的单晶硅拉制是一个高温熔融冶炼的过程,不可避免地使用到了高温电炉。如何应用在以碳碳复合材料为代表的碳基底上,却是一个亟待解决的难题。因为当前晶硅光伏组件的生产过程中,单晶硅提拉,多晶硅铸锭的各式晶体炉已经超过了10万台,并且数量还在增加,是高温热处理炉极为重要的一个版块,均要用到保温碳毡等碳碳复合材料。将红外热反射材料用到碳碳复合材料表面,形成有效的热反射涂层,是降低晶体硅生长能耗的最有效最直接的方法,可以极大降低光伏硅片生长的能耗,从而降低整个光伏发电器件的成本,实现光伏发电平价上网。

湖南工学院座落于湖南省第二大城市、王船山故里 —— 衡阳市,是 2007 年经教育部批准由湖南建材高等专科学校和湖南大学衡阳分校合并升格的省属公办普通本科院校, 2010 年 3 月湖南工业科技职工大学整体并入,是全国实施“卓越工程师教育培养计划”最年轻的试点高校。学校立足湖南,重点面向工业企业,为区域经济建设和社会发展服务,以工为主,理、管、经、文、艺等多学科协调发展,具有较强的科技服务能力,培养基础实、技术精、能力强、具有创新精神和社会责任感的高素质应用型专门人才的本科院校。团队成员有:吕铁铮

中高温环境下,热量的传递主要是以红外热辐射为主,在现有高温设备中,保温材料仅仅是具有很低的热传导系数,其热辐射的阻隔能力普遍偏弱,具体表现在蓝宝石炉(2000度左右),晶硅炉(1400‑1500度左右)等的高温热场环境下,热传播主要以辐射为主,此时的保温材料的综合导热系数急剧升高,是其常温下的10倍左右,达到了1.5‑2W/m.K,主要原因在于加热器的辐射热量主要是以红外线发射为主,但是保温的碳毡等碳碳复合材料其孔隙率高,红外透射率大,很多热量以红外线的形式辐射出来,最终被炉壁的冷却水带走,造成了无端的能源浪费。目前主流晶硅炉的热效率在30%‑40%之间,因此单晶硅提拉,多晶硅铸锭等光伏硅片的生产都是高能耗产业,亟需新的节能降耗工艺。本发明是要解决现有的碳碳复合材料表面难以制备耐高温的红外热反射材料的问题,而提供一种在碳材料表面氧化并气相反应沉积氮化硅层的方法。

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