Si/Si3N4/SiO2三元体系高温界面反应机理及润湿熔渗行为研究

批准号:
51572268
项目类别:
面上项目
资助金额:
64.0 万元
负责人:
李江涛
依托单位:
学科分类:
E0204.结构陶瓷
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨增朝、叶建克、王峰、贺刚、李宇洋、布丛郝
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
微信扫码咨询
中文摘要
在定向凝固多晶硅铸锭生产过程中,由于带Si3N4涂层的石英坩埚壁与硅铸锭发生粘连、污染而导致大尺寸Si铸锭中一级品切出率过低,是该行业长期未解决的技术难题。这表明涂层材料体系和结构不尽合理,本质原因在于Si/Si3N4/SiO2三元体系高温界面反应机理不清楚。.针对以上问题,本课题旨在系统研究Si/Si3N4/SiO2三元体系高温界面反应机理。首先制备具有不同组成、结构的Si3N4多孔涂层,通过座滴实验系统研究Si熔体对涂层的润湿、渗透、反应等界面行为,建立Si熔体对Si3N4/SiO2体系的熔渗动力学;此后,提出新型结构涂层材料的设计原则,并制备出结构可调控的涂层材料,最终实现对反应、润湿等界面行为的预测和调控,从而使Si铸锭中一级品率大幅度提高。.通过课题研究,发展出一种反应、润湿等界面行为可控的Si3N4涂层新材料,为我国太阳能多晶硅铸锭产业中的关键新材料及其制备技术提供理论支撑。
英文摘要
A problem in the production of photovoltaic Si by directional solidification is the sticking of the Si ingots to the silica crucible walls, which often leads to contamination and cracking of Si ingots. To solve this problem, the microstructure of the Si3N4 coatings should be optimized and the interfacial reaction mechanism in the Si/Si3N4/SiO2 system requires to be clarified..This project proposes a comprehensive study on the interfacial reaction mechanism in the Si/Si3N4/SiO2 system. At first, Si3N4 porous coatings with different composition and microstructure will be prepared. Then, the reaction, wetting, and infiltration behavior of Si melt will be investigated by sessile drop method to establish the infiltration kinetics. Finally, a principle for microstructure design will be suggested and coatings with controlled microstructure will be prepared..After the execution of the project, Si3N4 coatings with novel microstructure and interfacial behaviors that can be manipulated will be developed, thus supporting the solar energy industry in both theory and practice.
在定向凝固多晶硅铸锭生产过程中,由于带Si3N4涂层的石英坩埚壁与硅铸锭发生粘连、污染而导致大尺寸Si铸锭中一级品切出率过低,是该行业长期未解决的技术难题。这表明涂层材料体系和结构不尽合理,本质原因在于Si/Si3N4/SiO2三元体系高温界面反应机理不清楚。.针对以上问题,本课题首先制备出相含量、氧含量、颗粒尺寸与形态可控的Si3N4粉体,而后明确了Si熔体对Si3N4/SiO2润湿过程的控速环节与Si/Si3N4/SiO2界面反应的关系,揭示了Si3N4 多孔涂层的结构特征对Si/Si3N4/SiO2界面行为的影响机制。针对Si3N4粉末的三个重要性能特征(α/β 相组成、粒度、颗粒形貌),提出在石英坩埚内壁制备多孔Si3N4 涂层的结构设计原则。用燃烧合成法制备出单相Si2N2O粉体,成功开发出与高温Si熔体不反应、不润湿的新型Si2N2O脱模剂材料,从而可以达到提高一级品的目的。该涂层材料有望代替传统α-Si3N4材料在太阳能级多晶硅铸锭制备工艺中得到应用。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Magnesium Phosphat Cements/GNPs Composites by Combustion Synthesis and Acid-Base Reaction
燃烧合成和酸碱反应制备磷酸镁水泥/GNPs复合材料
DOI:--
发表时间:2019
期刊:Materials Science and Engineering
影响因子:--
作者:Nan Lu;Jiaxi Liu;Gang He;Jiangtao Li
通讯作者:Jiangtao Li
Fabrication of MgO/Graphene Composites by Combustion Synthesis and Spark Plasma Sintering
燃烧合成和火花等离子烧结制备MgO/石墨烯复合材料
DOI:10.4028/www.scientific.net/ssp.281.125
发表时间:2018-08
期刊:Solid State Phenomena
影响因子:--
作者:Nan Lu;Jia Xi Liu;Gang He;Jiang Tao Li
通讯作者:Jiang Tao Li
Near-Infrared Emission Property of ZrC-TiC Solid Solution Prepared by Combustion Synthesis
燃烧合成ZrC-TiC固溶体的近红外发射性能
DOI:10.1088/1757-899x/678/1/012123
发表时间:2019-11
期刊:Materials Science and Engineering
影响因子:--
作者:Honghua Li;Shuang Shuang;Gang He;Zengchao Yang;Jiangtao Li
通讯作者:Jiangtao Li
Combustion synthesis and spark plasma sintering of MgAl2O4-graphene composites
MgAl2O4-石墨烯复合材料的燃烧合成及放电等离子烧结
DOI:10.1016/j.ceramint.2019.01.060
发表时间:2019-04
期刊:Ceramics International
影响因子:5.2
作者:Yang Lei;Meng Qing;Lu Nan;He Gang;Li Jiangtao
通讯作者:Li Jiangtao
Effect of Si particle size and NH4Cl additive on combustion synthesis of α- Si3N4
Si粒径和NH4Cl添加剂对α-Si3N4燃烧合成的影响
DOI:--
发表时间:2019
期刊:Ceramics International
影响因子:5.2
作者:Liang Wang;Gang He;Xiaoming Wu;Qing Meng;Shuxiang Deng;Zengchao Yang;Jiangtao Li
通讯作者:Jiangtao Li
基于多级结构BNNS@SiC功能基元序构的被动辐射冷却新材料
- 批准号:92263205
- 项目类别:重大研究计划
- 资助金额:270.00万元
- 批准年份:2022
- 负责人:李江涛
- 依托单位:
以超重力熔铸新技术制备透明陶瓷材料的应用基础研究
- 批准号:50932006
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:200.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:李江涛
- 依托单位:
非平衡结构的Al2O3基陶瓷制备新技术及结构形成机制研究
- 批准号:50772116
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:39.0万元
- 批准年份:2007
- 负责人:李江涛
- 依托单位:
连续化悬浮燃烧合成硅基陶瓷粉体的应用基础研究
- 批准号:50372074
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:24.0万元
- 批准年份:2003
- 负责人:李江涛
- 依托单位:
选区激光烧结快速成型介观α-SiAION陶瓷转子
- 批准号:50172005
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:19.0万元
- 批准年份:2001
- 负责人:李江涛
- 依托单位:
国内基金
海外基金
