本文選題：多晶硅結(jié)晶爐 + 火焰加熱��； 參考：《昌吉學(xué)院》2017年碩士論文

【摘要】：在能源短缺、環(huán)境惡化的今天,可再生光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展,逐漸成為世界能源的重要組成部分。其中多晶硅是光伏產(chǎn)業(yè)中太陽能電池生產(chǎn)的重要原料之一。目前市場上并沒有專門針對教學(xué)科研的價格便宜的小型多晶硅結(jié)晶爐。最小裝爐量的浙江精功5公斤鑄錠爐價格在五十萬左右,不太適合于大多數(shù)高校新能源實(shí)驗(yàn)室。有鑒于此,本篇畢業(yè)論文的主要內(nèi)容是研制一種小型多晶硅實(shí)驗(yàn)結(jié)晶爐,并應(yīng)用它開展一些熔煉實(shí)驗(yàn)。本文首先介紹了多晶硅鑄錠生產(chǎn)的意義和國內(nèi)外的市場情況,并對多晶硅結(jié)晶爐的生產(chǎn)方法進(jìn)行分析介紹;之后根據(jù)多晶硅生產(chǎn)工藝及對多晶硅結(jié)晶爐熔煉的要求,提出了兩種不同的設(shè)計方案,并分別制成裝爐量三十克左右的小型化樣機(jī)。其一為火焰加熱方式,冷卻水包熱交換法定向凝固,其二是感應(yīng)加熱方式,提拉法定向凝固。方案一加熱方式為獨(dú)創(chuàng)性的火焰加熱,溫度場易控且從根本上比其他方式變化平穩(wěn)。該方式區(qū)別于焰熔單晶生長方式,這是因?yàn)樵诜桨敢恢腥蹮捁璧墓r溫度遠(yuǎn)大于噴嘴材料熔點(diǎn),這是焰熔法所沒有的技術(shù)難點(diǎn),再則因?yàn)楸痉桨钢雄釄迨窃跓釄鲋幸揽枯椛渚鶆蚴軣?而不是物料在火焰上熔化。在方案二中,直流電源經(jīng)mos場效應(yīng)管推挽開關(guān)二階振蕩電路輸出中頻交流電,供給感應(yīng)加熱線圈,結(jié)晶爐全封閉隔絕空氣,用燃燒的炭做犧牲陽極除氧,壓力升高時,單向閥導(dǎo)通泄壓。方案二創(chuàng)新之處在于定向凝固方式:間歇式提拉,提拉一段時間,停歇更長的時間,讓晶體生長不受震動引起的能量起伏的干擾,間歇提拉用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)。電機(jī)驅(qū)動采用spwm細(xì)分技術(shù),這樣能使得提拉機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動平穩(wěn)。方案二進(jìn)行了二十多次熔煉實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果及現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行情況表明,該結(jié)晶爐設(shè)計方案合理,完全達(dá)到了預(yù)期設(shè)計目標(biāo)要求,可有效提高多晶硅的產(chǎn)品品質(zhì)并且熔煉工藝參數(shù)可調(diào),方便進(jìn)行熔煉實(shí)驗(yàn)。
[Abstract]:With the shortage of energy and the deterioration of environment, renewable photovoltaic power generation industry has developed rapidly and become an important part of the world energy. Polysilicon is one of the important raw materials for solar cell production in photovoltaic industry. There is no small, inexpensive polysilicon crystallization furnace for teaching and research. The price of the 5 kg ingot furnace with the minimum charge of Zhejiang fine work is about 500000, which is not suitable for the new energy laboratory of most colleges and universities. In view of this, the main content of this thesis is to develop a small type of polysilicon experimental crystallization furnace, and use it to carry out some melting experiments. This paper first introduces the significance of polysilicon ingot production and the market situation at home and abroad, and analyzes the production method of polycrystalline silicon crystallization furnace, and then according to the production technology of polysilicon and the requirements of polysilicon crystallization furnace melting, Two different design schemes are put forward, and a miniaturized prototype with about 30 g furnace volume is made. One is the flame heating method, the other is the induction heating method and the Czochralski method. Scheme one is original flame heating, the temperature field is easy to control and basically changes smoothly compared with other ways. This method is different from the growth mode of single crystal by flame melting, because the temperature of melting silicon in scheme one is much higher than the melting point of nozzle material, which is a technical difficulty that the flame melting method does not have. Moreover, the crucible in this scheme is uniformly heated by radiation in the thermal field, rather than the material melting on the flame. In the second scheme, DC power source outputs intermediate frequency alternating current through mos field effect transistor push-pull switch second order oscillation circuit, supplies induction heating coil, crystallizer completely seal off air, uses burning carbon as sacrificial anode to deoxidize, when the pressure rises, One way valve leads to discharge pressure. The innovation of the second scheme lies in the directional solidification mode: intermittent Czochralski, Czochralski for a period of time, stopping longer time, so that the crystal growth is not disturbed by the energy fluctuation caused by vibration. Intermittent Czochralski is realized by the stepper motor controlled by single chip computer. Spwm subdivision technology is used to drive the motor, which can make the motion of the drawing mechanical system stable. More than twenty melting experiments have been carried out in the second scheme. The experimental results and the actual operation on the spot show that the design scheme of the crystallization furnace is reasonable and fully meets the requirements of the expected design objectives. It can effectively improve the product quality of polysilicon, and the melting process parameters can be adjusted, which is convenient for melting experiments.
【學(xué)位授予單位】：昌吉學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ127.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1931161