感應加熱制備太陽能級鑄造準單晶硅生長機理研究.pdf

1、太陽能是一種重要的綠色可再生能源，并且在二十一世紀前半期成為最重要的基礎能源之一。目前為止，在光伏發(fā)電中晶硅類太陽能電池占整個光伏市場的90％以上，在晶硅類材料中，傳統(tǒng)直拉單晶硅材料中雜質(zhì)和缺陷的含量低且其太陽能電池轉(zhuǎn)換效率高，但生產(chǎn)成本也較高;鑄造多晶硅生產(chǎn)成本低，但其內(nèi)部存在較多的晶界、位錯和雜質(zhì)，嚴重影響其太陽電池的轉(zhuǎn)換效率。鑄造準單晶硅結(jié)合了直拉單晶硅與鑄造多晶硅的優(yōu)勢，其生產(chǎn)成本低且轉(zhuǎn)化效率高，它的出現(xiàn)對光伏產(chǎn)業(yè)具有重要意義。

2、
　　圍繞低成本高效率太陽能電池晶硅材料，本文采用專業(yè)晶體生長數(shù)值模擬軟件(CGsim)對太陽能級鑄造準單晶硅生長過程中感應加熱和電阻加熱兩種加熱條件下進行功耗對比，并對感應線圈高度、感應線圈頻率及拉錠速度對熔體流動行為、固液界面及晶體氧含量進行了系統(tǒng)的數(shù)值模擬，并獲得結(jié)果如下:
　　(1)運用感應和電阻兩種加熱方式獲得了大致相同的熔體流動狀態(tài)。感應加熱方式下熔體內(nèi)部的溫度更加均勻且有效地降低熔體內(nèi)的溫度梯度，有利于晶體生長

3、。
　　(2)熔體中電磁力是熔體流動的驅(qū)動力之一，并且感應線圈高度與熔體高度的比值(k)對熔體內(nèi)電磁力的大小和分布具有很大的影響，當k值為1.2時，熔體內(nèi)形成一個上下貫通的渦流，有利于雜質(zhì)的揮發(fā)。同時，當感應線圈頻率在3000 Hz-5000 Hz范圍時，熔體對流強度較低，可以增加坩堝-熔體邊界層的厚度，降低熔體中的氧含量。
　　(3)隨著拉錠速度的增大，固液界面曲率逐漸加大，增加了鑄錠邊緣區(qū)域多晶的形成幾率;另一方面，熔體