光伏行业的新热场材料

目前在硅材料的生产制造过程中大量使用石墨制品。其中，石墨制品在直拉单晶硅工艺中应用尤为典型。现代工业对热单晶炉场材料规格的要求有朝大尺寸发展的趋势。目前国内石墨厂家所拥有的等静压石墨生产设备尚不能满足市场的这一需求。大规格石墨基本上依赖进口。年进口大规格等静压石墨总量应该在1000吨以上，进口石墨价格昂贵，供货不及时，这将影响我国微电子工业的发展。

 C/C复合材料具有质量轻、耐烧蚀性好、抗热冲击性好、损伤容限高、高温强度高等突出特点，世界先进国家竞相开发，用作单晶硅炉用热场材料。目前，国外C/C复合材料热场产品已得到实际应用并实现商品化，国内也有多家单位开展了这方面的研究。国外C/C复合材料热场产品技术发展趋势为研制人直径、高强度、长使用寿命的C/C复合材料热场产品，以适应单晶硅逐渐向大型方向发展的需要。

C/C复合材料作为热场材料用于单晶硅炉中，在德国、美国、俄罗斯、日本已经开始研究和应用，但是由于其造价较高，在国内，C/C复合材料作为热场材料发展缓慢，国内许多公司已与单晶硅生产厂家合作，生产性能优良的单晶硅拉制炉用C/C热场材料。预计，C/C热场材料将成为以后单晶硅拉制炉用的主要热场材料。 

生产单晶硅的C/C热场材料 热场材料主要是高纯石墨和C/C复合材料，如坩埚、发热体、保温筒等，以保证单晶硅制品的纯度。 拉制单晶硅采用C/C坩埚取代石墨坩埚是技术发展的必然趋势。这是因为拉制单晶硅棒的直径愈来愈大，随之装置大型化。大直径坩埚用石墨材质制造难度很大，需用C/C工艺制造。此外，C/C复合材料的抗拉伸、抗压缩和抗层间剪切强度比石墨高得多，可承受较大的应力，在高温下不变形，保持原有形状，使用寿命长。在坩埚外围是加热元件，一部分电能使原料硅熔融，大部分电能用于熔融硅的保温，是耗能装置。

随着装置大型化，加热元件的尺寸随之增大，需用抗拉伸强度和抗压缩强度高的C/C制造。 保温筒在加热器的外围，以防热场能向外散发。现代保温筒为硬质(刚性)炭毡制造，更为先进的保温筒采用蜂窝结构，提高了隔热和保温效果。同时，装填或维修方便，且使用寿命长。如果采用通用的软性炭毡作为隔热保温材料，虽然造价较低，但装填或维修十分不便，且污染环境。保温筒可整体成型，也可分段成型后再组合。分段组合式保温筒不仅制造成本低，而且使用后哪段损坏换哪段，可降低成本。 C/C复合材料还可以用来制造热反射屏(筒)、上/下保温盖、防漏盘、螺栓、螺帽等配件，使热场材料几近石墨和C/C复合材料化。

单晶炉热场材料的发展方向 总的来看，单晶硅拉制炉用热场材料的研究和应用经历了石墨材料和C/C复合材料的发展历程。由于石墨材料的局限性，特别是抗热振性，针对大型热场零件，石墨材料已无法满足加工条件,作为高温工业设备热场材料，碳/碳复合材料无疑是替代石墨的*佳新材料。从减少部件的更换率和提高设备生产能力和稳定性，提高生产的单晶硅质量和品质，降低能源消耗来讲，C/C复合材料无论从性能还是从价格上，取代现有的材料，成为制造大型单晶炉的*选材料是完全可能的，且前景将难以估计的。