保温层结构对感应加热制备太阳能级多晶硅影响的数值模拟研究

定向凝固技术是制备太阳能级多晶硅的主要制备技术.在该技术路线之中,优化多晶铸锭炉的热场结构和控制硅熔体的对流形态是获得高品质多晶硅的有效途径之一.本文设计了三种热场保温层,通过分析不同保温层下坩埚内硅熔体的热场、流场、固液界面、氧含量等的变化,确定了优化的保温层结构.研究发现,在传统固化碳毡保温层中引入石墨层可以使多晶炉内形成两个“热源”,提高多晶炉的热效率,使其能耗降低了38.5;;在洛伦兹力的作用下硅熔体中仅存在一个上下贯通的涡流,有利于硅中杂质原子的挥发.同时,添加石墨保温层后固液界面的形状由“W”状转变为凹状,其上的氧含量有所降低,并且V/Gn值在整个固液界面范围内均大于临界值,可以有效抑制氧沉淀.可见,在感应加热多晶硅生长系统中,采用固化碳毡+石墨保温层时,有利于降低多晶硅的生产成本并提高多晶硅的品质.     

冷却速率对Al-30wt％Si合金初晶硅形貌和杂质的影响研究

合金法提纯是制备太阳能级多晶硅的工艺之一,在Al-Si合金提纯多晶硅工艺中,冷却速率对初晶硅的形貌和纯度都有重要的影响.本文对成分为Al-30wt;Si合金采用不同冷却速率进行处理,分析初晶硅的形貌以及杂质含量的变化.结果表明,随冷却速率的降低,初晶硅的长度和宽度逐渐增加,初晶硅收率逐渐增加,并且在较低冷却速率下,初晶硅晶粒的<111>择优生长更加明显.同时,冷却速率对初晶硅中的杂质含量产生了显著影响,在较低冷却速率下,杂质的去除率较高,并且有利于Ti和B杂质的去除.为了获得较高的收率和较好的杂质去除率,Al-30wt;Si合金杂凝固过程中的冷却速率应低于3℃/min.     

半固态处理对Al-50wt;Si合金初晶硅形貌的影响研究

提高初晶硅的收率是Al-Si合金法制备太阳能级多晶硅的研究热点之一.本文对成分为Al-50wt; Si合金在580℃进行半固态热处理,分析初晶硅的形貌以及Al元素含量的变化.结果表明:随半固态处理时间的增加,初晶硅的尺寸逐渐增大,其原因是在熟化机制的作用下,尺寸为0.15～0.7 mm的初晶硅的含量显著增加,这一结果导致初晶硅的收率高于理论收率.同时,经过半固态热处理,片状初晶硅之间的富Al层容易酸洗去除,降低了初晶硅中的Al含量.