發(fā)布時間：2020-10-19 15:04

　　 目前,光伏行業(yè)的發(fā)展越來越迅速,而在整個光伏行業(yè)中晶硅類太陽能電池所占比例最大。其中,單晶硅太陽能電池的雜質(zhì)含量低,轉(zhuǎn)換效率較高,并且單晶生產(chǎn)成本逐漸降低,導(dǎo)致多晶硅太陽能電池占比減少,因此需要對多晶硅品質(zhì)方面進行研究來提高多晶硅市場占有率。本文以目前工業(yè)化所采用的800kg定向凝固多晶爐為模型,根據(jù)多晶硅傳質(zhì)傳熱,流體力學(xué)等理論和基本控制方程建立數(shù)學(xué)物理模型,并采用專業(yè)晶體生長軟件CGsim對工業(yè)化定向凝固爐進行數(shù)值分析,從而為工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù),主要工作如下:(1)模擬了不同隔熱塊結(jié)構(gòu)對不同長晶時期固液界面形狀、氧含量、坩堝蓋板上SiC、Si沉積物以及加熱器消耗的影響,結(jié)果表明:頂部隔熱結(jié)構(gòu)下固液界面最為平坦有利于晶體生長,且固液界面氧含量平均濃度最低:頂部隔熱結(jié)構(gòu)下氣氛中SiO含量最低,形成的SiC顆粒最少,相比原始結(jié)構(gòu)下SiC沉積速率最大值降低了 16.8%;加熱器上碳的總體消耗也隨著隔熱塊的不斷升高而降低,頂部隔熱結(jié)構(gòu)下加熱器上碳消耗最低,能最大程度的提高加熱器使用壽命。在最優(yōu)熱場結(jié)構(gòu)下,熔料階段鋪設(shè)不同厚度籽晶,對比發(fā)現(xiàn):當(dāng)籽晶層厚度為30mm時為晶體生長的最佳參數(shù)。(2)最優(yōu)熱場結(jié)構(gòu)和籽晶厚度下,研究爐體壓強對SiC顆粒的影響,結(jié)果表明:隨著壓強增大,坩堝蓋板上SiC最大沉積速率逐漸增加,熔體中SiC含量最大值隨著壓強增大而先增大后降低,綜合考慮坩堝蓋板上SiC沉積顆粒和熔體中siC含量,爐體壓強為3000pa(22.5tor)左右時是晶體生長的最佳工藝參數(shù)。(3)最優(yōu)熱場結(jié)構(gòu)、籽晶厚度、壓強條件下,研究氬氣流速對熔體對流形狀、熔體溫度的影響,結(jié)果表明:氬氣流速在20-25slm時,熔體中呈現(xiàn)上下貫通的兩個大對流,有利于雜質(zhì)揮發(fā);在20slm時熔體中溫度梯度分布最均勻,最有利于晶體生長,另外,固液界面形狀隨氬氣流速的增加而增加,氬氣流速越小固液界面形狀越為平緩,更有利于提高晶體品質(zhì)。(4)在最優(yōu)熱場結(jié)構(gòu)和拉晶工藝參數(shù)下,研究拉晶速率對不同長晶階段固液界面的影響,結(jié)果表明:多晶硅鑄錠初期、后期采用低拉速,中期采用較高拉速,整個鑄錠總時間變化甚微,且能夠提高晶體品質(zhì)。最后,與合作廠商采用優(yōu)化后工藝參數(shù)和熱場結(jié)構(gòu)鑄造多晶硅錠,驗證數(shù)值模擬的合理性,結(jié)果表明:多晶硅品質(zhì)較好,頂部和底部少子壽命較高,成品率也隨之提高。
【學(xué)位單位】：寧夏大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM914.41;O782;O613.72
【部分圖文】：

能源危機成為了人們面臨的重要問題，由于一次能源的慢慢枯竭和全球變暖的不??斷加劇，人們需要對新能源進行不斷地犮掘。通過使用可再生能源來代替一次能源是實現(xiàn)能??源口Ｊ持續(xù)發(fā)展的重要方式，所以，全世界各個國家高度重視新能源行業(yè)的發(fā)展。圖１－１是??２０１７年１２月中國報告網(wǎng)對能源行業(yè)的預(yù)測，由圖可知，傳統(tǒng)能源所占比例逐年降低，石油??和煤炭尤為突出，應(yīng)運而生的新能源漸漸占據(jù)一定比例，而且能源驅(qū)動經(jīng)濟發(fā)展，因此，尋??求一種高效的、清潔的能源迫在眉睫。??１００％?－－??９０％麵?新能源??８０％?－??水電??７０％?－??６０％?■?蜂白??５０％?－??４０％?－?煤炭??３０％?－?工紗蘭??ｌｉ?ｌ?ｌ?Ｍ?ｌ?ｌ?ｌ?Ｈ?ｌ?：??ｌｇｇＤ＇ｉｇｅｓ＾ｏｏｏ＾ｏｏｓ１?２〇ｉｏｌ２〇ｉ３ｌ?２０１５１２０２ｃ１?２０２＾?２０３０１２０３５??圖１－１能源分布前景預(yù)測圖??新能源領(lǐng)域目前包括：太陽能、潮汐能、核能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮艿取６谶@些??新能源領(lǐng)域中，太陽能作為一種取之不盡、用之不竭的清潔能源，是人類未來開發(fā)的重要能??源之一【｜】。據(jù)國際能源署（ＩＥＡ）預(yù)測，到２０３０年全球光伏累計裝機量有望超過１０００ＧＷ。??歐洲歐盟委員會聯(lián)合研宄中心（ＪＲＣ）預(yù)測，至２０５０年，太陽能光伏發(fā)電將占全球全部發(fā)??電量的２５％．到２丨００年將達到６４°－＿�！迹玻�，截止２丨０６年底，全球光伏發(fā)電裝機總?cè)萘砍^３丨０ＧＷ，??并呈現(xiàn)穩(wěn)步上漲的趨勢。國際上，２０１９年德國可再生能源法發(fā)生了新變化，２０１８年１２月??德國第二議院通過了一系列新能源法律

．１１１１ＩＩ?ｉ??２０１３?２０１４?２Ｃ１５?２０１６?２０１７?２０１８?２０１９?２０２０??圖１－２光伏裝機量前景預(yù)測圖??圖１－２是２０１８年中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)對光伏裝機總量的預(yù)測情況，由圖可知，我國近幾年??的太陽能新增裝機量占比逐步提高，每年都大幅上漲。由此可知，我國太陽能行業(yè)的發(fā)展是??國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中非常重要的一環(huán)。綜上所述，太陽能將占據(jù)未來能源結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)地位＾??１．２光伏行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀??１９５４年美國Ｂｅｌｌ公司發(fā)明了第一塊太陽能電池，至此太陽能電池的發(fā)展拉開了序幕。??太陽能電池主要原理是利用太陽光的光生伏特效應(yīng)，在半導(dǎo)體界面使光能轉(zhuǎn)換成電能，其本??質(zhì)是基下半導(dǎo)休器件的ｐ－ｎ結(jié)特性，在半導(dǎo)體材料內(nèi)完成能量的轉(zhuǎn)換。??截至目前，太陽能電池的發(fā)展種類繁多，主要包括晶硅太陽能電池、薄膜太陽能電池和??光電化學(xué)太陽能電池Ｗ。圖丨－３是２０１８年１２月集邦新能源網(wǎng)對全球光伏組件產(chǎn)量及預(yù)測，??由于薄膜太陽能電池和染料敏化太陽能電池還處于研發(fā)階段

■?■?４０％??．１１１１ＩＩ?ｉ??２０１３?２０１４?２Ｃ１５?２０１６?２０１７?２０１８?２０１９?２０２０??圖１－２光伏裝機量前景預(yù)測圖??圖１－２是２０１８年中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)對光伏裝機總量的預(yù)測情況，由圖可知，我國近幾年??的太陽能新增裝機量占比逐步提高，每年都大幅上漲。由此可知，我國太陽能行業(yè)的發(fā)展是??國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中非常重要的一環(huán)。綜上所述，太陽能將占據(jù)未來能源結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)地位＾??１．２光伏行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀??１９５４年美國Ｂｅｌｌ公司發(fā)明了第一塊太陽能電池，至此太陽能電池的發(fā)展拉開了序幕。??太陽能電池主要原理是利用太陽光的光生伏特效應(yīng)，在半導(dǎo)體界面使光能轉(zhuǎn)換成電能，其本??質(zhì)是基下半導(dǎo)休器件的ｐ－ｎ結(jié)特性，在半導(dǎo)體材料內(nèi)完成能量的轉(zhuǎn)換。??截至目前，太陽能電池的發(fā)展種類繁多，主要包括晶硅太陽能電池、薄膜太陽能電池和??光電化學(xué)太陽能電池Ｗ。圖丨－３是２０１８年１２月集邦新能源網(wǎng)對全球光伏組件產(chǎn)量及預(yù)測
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本文編號：2847367