發(fā)布時間：2023-03-05 03:13

　　現(xiàn)如今,真空定向凝固是冶金法制備太陽能級硅最主要工序之一,但定向凝固法制備太陽能級多晶硅是一個高度真空、高溫加熱的不可視的過程,且伴隨熱量傳遞、高熱應(yīng)力、固液相變、熔體流動等復(fù)雜的物理特征,各個物理特征之間具有相互耦合的關(guān)系,所以這個過程需從工藝技術(shù)和理論上進行深入的研究和認識。本文采用#3303工業(yè)硅進行多晶硅真空定向凝固實驗和數(shù)值計算研究,考慮了由于硅熔體的自由表面張力梯度所產(chǎn)生的Marangoni效應(yīng)、其對硅熔體流動速度、鑄錠內(nèi)部應(yīng)力場-溫度場及固-液界面形狀均有影響,本文以多晶硅真空電阻爐為依據(jù),1:1建立了垂直Bridgman系統(tǒng)下的多晶硅真空定向凝固過程中硅料內(nèi)部溫度-流動-應(yīng)力場等多場耦合模型,并通過實驗和數(shù)值模擬結(jié)合研究了保溫溫度對多晶硅真空定向凝固過程中鑄錠內(nèi)部的晶體生長取向、雜質(zhì)去除率及雜質(zhì)分布形態(tài)的影響。研究結(jié)果表明:下拉速度10μm/s、保溫時間0.5h、保溫溫度1730K的條件下形成的多晶硅鑄錠內(nèi)部晶體生長取向、除雜效果、雜質(zhì)分布形態(tài)等各項指標最優(yōu);當保溫溫度過高(≥1760K)時,一方面會使凝固過程中的固態(tài)硅料發(fā)生重熔,硅錠內(nèi)部釋放熱應(yīng)力的能力相對減弱,同時...

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 世界能源概況
    1.2 多晶硅光伏產(chǎn)業(yè)的研究現(xiàn)狀
    1.3 多晶硅在光伏產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用
    1.4 工業(yè)生產(chǎn)多晶硅的方法
        1.4.1 改良西門子法
        1.4.2 流態(tài)床反應(yīng)法
        1.4.3 冶金法
    1.5 本文研究內(nèi)容及意義
第二章 研究對象及方法
    2.1 研究對象
    2.2 實驗研究設(shè)備
        2.2.1 實驗裝置及結(jié)構(gòu)參數(shù)
        2.2.2 實驗裝置工作原理
    2.3 模擬過程中的物性參數(shù)
    2.4 檢測設(shè)備的原理及方法
        2.4.1 微波光電導(dǎo)衰減法
        2.4.2 四探針測試法
        2.4.3 X射線衍射分析法
        2.4.4 局部X射線光譜分析
    2.5 其他設(shè)備簡介
第三章 多晶硅真空定向凝固過程的理論分析
    3.1 真空定向凝固工藝
        3.1.1 真空定向凝固技術(shù)的原理
        3.1.2 真空定向凝固技術(shù)的流程
        3.1.3 定向凝固技術(shù)的應(yīng)用
    3.2 定向凝固過程中的雜質(zhì)分凝效應(yīng)
    3.3 定向凝固過程中的Mangoni效應(yīng)
    3.4 模擬定向凝固過程的理論分析
        3.4.1 網(wǎng)格設(shè)置及模型假設(shè)
        3.4.2 模擬定向凝固過程的理論方程
    3.5 定向凝固實驗及模擬方案
第四章 保溫溫度對多晶硅鑄錠質(zhì)量的影響
    4.1 模擬與實驗的溫度對比
    4.2 數(shù)值模擬結(jié)果及分析
        4.2.1 保溫溫度對熔體流動的影響
        4.2.2 保溫溫度對硅錠內(nèi)部熱應(yīng)力的影響
        4.2.3 保溫溫度對硅錠內(nèi)部固-液界面的影響
        4.2.4 分段保溫對硅錠質(zhì)量的影響
    4.3 本章小結(jié)
第五章 多晶硅真空定向凝固的優(yōu)化實驗
    5.1 實驗方案
    5.2 實驗結(jié)果與分析
        5.2.1 保溫溫度對多晶硅鑄錠晶體形貌的影響
        5.2.2 保溫溫度對少子壽命的影響
        5.2.3 保溫溫度對除雜效果的影響
    5.3 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻
附錄 A
附錄 B 數(shù)值模擬參數(shù)命名



本文編號：3755585