本文關鍵詞：多晶硅鑄錠內(nèi)嵌雜質引發(fā)熱致應力的數(shù)值分析

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【摘要】：多晶硅因其較高的能量轉化效率,以及與單晶硅相比低的生產(chǎn)成本而在光伏太陽能電池產(chǎn)業(yè)得到日益廣泛的使用。本文對制造光伏太陽能電池用多晶硅錠中的主要硬質夾雜SiC、Si3N4引起的熱致應力進行數(shù)值分析。首先用晶體生長軟件CGsim模擬定向凝固獲得鑄錠凝固初始溫度場及夾雜分布特征。結果表明,兩種夾雜主要分布在硅錠上表面下的小區(qū)域內(nèi),基本處于1685K至1645K溫度區(qū)間。再基于此用有限元分析軟件ANSYS分別分析這兩種嵌于硅基體內(nèi)的夾雜在硅基體內(nèi)引起的熱致應力。夾雜顆粒模型形狀設計依據(jù)其實際形狀特征。由于SiC與硅均為立方結構,SiC夾雜影響可處理為各向同性；對于六方結構的Si3N4夾雜,通過對彈性矩陣的坐標轉換考慮了其力學性能的各項異性。結果表明,多晶硅錠由1685K降至室溫的過程中,夾雜引起的最大熱致應力SiC顆粒約為16MPa,Si3N4顆粒在13-21MPa之間,SiC團簇約為15MPa,多顆粒在18-21MPa之間�；诖�,計算出多晶硅錠內(nèi)最小失穩(wěn)臨界裂紋尺寸在286～676μm之間,小于夾雜體的尺寸,因此在鑄錠冷卻過程中夾雜引起的裂紋發(fā)生可能性較大。本文對C、N雜質引入的可能途徑也進行了分析,并給出了降低雜質含量的工藝建議。
【關鍵詞】：多晶硅 夾雜 熱致應力
【學位授予單位】：寧夏大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM914.4;TN304.12
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 第一章 緒論6-18
• 1.1 太陽能產(chǎn)業(yè)中的硅6-11
• 1.2 硅的物理、化學及半導體性質11-12
• 1.3 多晶硅中雜質及夾雜物危害12-16
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容及方法16-18
• 第二章 CGsim晶體生長軟件分析18-27
• 2.1 定向凝固法18-23
• 2.2 CGsim建模及模擬23-26
• 2.3 本章小結26-27
• 第三章 多晶硅錠內(nèi)嵌雜質熱致應力有限元分析27-40
• 3.1 引言27
• 3.2 有限元方法及ANSYS簡介27-31
• 3.3 有限元ANSYS數(shù)值分析31-37
• 3.4 失穩(wěn)臨界裂紋尺寸計算37-38
• 3.5 雜質的引入及建議38-39
• 3.6 本章小結39-40
• 第四章 結論與展望40-41
• 4.1 結論40
• 4.2 展望40-41
• 參考文獻41-44
• 致謝44-45
• 個人簡歷45

【參考文獻】

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1 王長貴;;太陽電池的發(fā)展趨勢[J];太陽能;2008年01期

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本文編號：726856