鑄造多晶硅生長過程中雜質(zhì)的傳輸及數(shù)值模擬.pdf

1、鑄造多晶硅太陽電池，具有產(chǎn)量大、能耗低、電池效率接近單晶硅電池等特點，現(xiàn)已成為晶體硅太陽電池的主流產(chǎn)品。為了滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需要，生長大尺寸多晶硅鑄錠和高質(zhì)量硅片成為該領(lǐng)域的關(guān)鍵。鑄錠尺寸的增大必將影響生長中熱場和流場的分布，從而影響長晶的穩(wěn)定性以及雜質(zhì)在爐內(nèi)的傳輸及分布。鑄錠中常出現(xiàn)的“黑云”和微晶，就是熔體中形成SiC和Si3N4顆粒造成的。一旦熔體中形成固體顆粒被界面捕獲長入晶體，就會在鑄錠中形成夾雜。SiC和Si3N4的形核半徑

2、大于Si的形核半徑，當熔體中Si圍繞SiC和Si3N4顆粒生長，就會形成微晶。
　　 本課題主要針對大晶粒鑄錠生長和不同的生長工藝下雜質(zhì)的傳輸現(xiàn)象進行研究。從理論上分析了雜質(zhì)的傳輸過程，建立了O，C，N以及固體顆粒在熔體中的輸運方程。考慮到SiO和CO能夠通過熔體自由表面進行傳輸，O從坩堝壁進入到熔體的現(xiàn)象。本文分別在熔體自由表面和熔體/坩堝界面建立了溶質(zhì)平衡方程。并采用數(shù)值模擬方法模擬了鑄錠生長中雜質(zhì)的輸運過程。具體研究內(nèi)容如

3、下:
　　 1)分析雜質(zhì)在爐內(nèi)的具體傳輸過程，建立雜質(zhì)在爐內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)學模型。確立了熔體，晶體，結(jié)晶界面，自由表面和坩堝與熔體接觸面等處的一般控制方程和邊界平衡方程?？紤]到溫場、流場和濃度場之間存在耦合關(guān)系，模擬中也對生長爐內(nèi)熱場和流場進行了數(shù)值模擬計算。
　　 2)改變石墨墊板刻槽深度以及個數(shù)的方法，在生長的初期引入枝晶生長。由于石墨墊板刻槽的出現(xiàn)，石墨墊板導熱變的不均勻。導致了結(jié)晶的初始階段界面上的溫度梯度不同，從而獲