大晶粒多晶硅鑄錠生長的熱場設計與數值模擬.pdf

1、太陽光伏電池能夠將太陽輻射直接轉換為電能供人類使用,是一種清潔無污染的發(fā)電裝置。多晶硅太陽電池因制作工藝簡單、成本較低,占據了主要的光伏市場。然而,多晶硅鑄錠本身存在著大量的晶界、位錯以及氧、碳雜質等缺陷,嚴重影響太陽電池的轉化效率。晶界是最主要的缺陷之一,在材料生長過程中或熱處理過程中,會引起雜質的聚集及其它缺陷的產生。而大晶粒多晶硅或者準單晶鑄錠大大減少了晶界的數目,其電池轉化效率接近單晶硅電池,因此生長大晶?；驕蕟尉цT錠,已經成為

2、國內外研究的熱點。
　　 本論文總結了晶體硅形核的基本原理及國內外的研究現狀,然后設計了三種熱場控制初始形核的方法。初始形核完成后,后續(xù)生長控制對晶粒長大也至關重要。論文設計了兩種方案控制后續(xù)生長,以便小晶粒向上向外生長為大晶粒。最后對設計方案進行理論分析與數值模擬,討論了其中的熱場、固/液界面、熱應力、雜質分布及V/G值等,進而為實驗提供理論指導。本文的主要工作如下:
　　 1.設計了三種控制形核的方案:第一種是噴射冷

3、卻,第二種是在坩堝內放置一梯形槽石英板,第三種是在側加熱器下方增加隔熱環(huán),并且將熱交換塊設計成兩種模塊,內層散熱,外層保溫;利用計算機數值模擬,對改進后的熱場分析發(fā)現,通過控制噴射冷卻的流量,不但可以達到點冷卻的效果,而且可以使溫度分布更加對稱,因而可以更好的控制初始形核的狀態(tài),進而控制晶粒晶向?？刂菩魏思昂罄m(xù)生長的最佳氦氣噴射流量都在0～40L/min之間。梯形槽石英板也可以改變溫場分布,在石英板中心只設置一個梯形槽可以起類似點冷卻的