传热过程对多晶硅真空定向凝固过程的凝固界面及热应力的影响

以实验室10 t/a VODS型多晶炉为原型,对其凝固过程的热场、固液界面和热应力进行了瞬态模拟与实验验证。结果表明:在坩埚底部有水冷热交换块的真空定向凝固系统中硅料凝固会产生较大的热应力,增加环形保温结构使热区封闭后可改变炉内换热过程,从而改变硅料凝固情况;硅料在坩埚底部为石墨热交换块的系统中凝固时产生的热应力相对较小,但固液界面的形状会发生较大的改变,影响晶粒的生长。炉膛内径适当变宽有利于炉内热区温度分布更合理,使得硅料凝固时的固液界面更加理想。通过实验验证了多晶硅在坩埚底部无需进行水冷换热情况下进行真空定向凝固能达到冶金法生产太阳能级多晶硅的要求,这为提高冶金法制备太阳能级多晶硅质量、降低系统能耗具有一定的指导意义。     

冶金硅定向凝固法制备太阳能级多晶硅及其微观组织与位错(英文)

以冶金硅为原料,探索采用具有高温度梯度的真空定向凝固技术制备低成本太阳能级多晶硅,并研究其在不同生长条件下的微观组织特征、晶界与晶粒大小、固液界面形貌以及位错结构。结果表明,当凝固速率低于60μm/s时,能获得具有高密度和良好取向的定向凝固多晶硅棒状试样,硅晶粒大小随凝固速率的增大而减小;在控制凝固过程,获得平的固液界面形貌是获得沿凝固方向排列柱状晶的关键;由于硅的小平面生长特性,微观组织中出现了位错生长台阶和孪晶结构;在晶粒中,位错分布呈现不均匀性,并且位错密度随凝固速率的增加而增加;在此基础上,讨论了多晶硅的生长行为以及位错形成机制。     

冶金法制备太阳能级多晶硅的热力学研究进展

冶金法制备太阳能级硅是目前多晶硅材料的研究热点。为更深入理解冶金法制备太阳能级硅的原理,本文综述了几种常见的冶金法提纯多晶硅的热力学研究进展,重点对定向凝固过程中杂质的分凝系数问题、真空精炼中杂质蒸气压与温度的关系、以及合金造渣和氧化造渣中杂质的分配规律,以及渣相和硅相体系中各组元的活度测定方法进行了分析,提出了多晶硅热力学研究中尚存在的问题。     

冶金法制备太阳能级多晶硅的研究进展

与改良西门子法、新硅烷法、流化床法等化学方法制备太阳能级多晶硅相比,冶金法制备太阳能级多晶硅是解决光伏产业原料供应不足、降低成本的重要途径.阐述了冶金法制备太阳能级多晶硅过程中去除冶金级硅中金属和非金属杂质的基本原理,介绍了冶金法制备太阳能级多晶硅技术的研究进展情况.     

冷坩埚定向凝固太阳能级多晶硅的缺陷控制及组织特征

利用电磁冷坩埚连续熔化和定向凝固太阳能级多晶硅,将电磁铸造与定向凝固的优点相结合,用下抽拉法将其铸成硅棒。在试验过程中出现不熔、原料烧结、熔池熄灭、不完全熔化、熔体飞溅和硅锭断裂等现象,这些现象与熔铸过程密切相关,大多缺陷通过调整工艺和参数可以消除。通过合适的工艺参数配合,可获得表面有起伏,但无裂纹且组织定向的多晶硅锭。     

定向凝固技术的发展及其在制备太阳能级硅材料中的应用

讲述了定向凝固技术的发展历程,简要介绍了各种定向凝固技术的原理和特点并对其进行了评述。从定向凝固技束的演化过程看,是温度梯度不断提高．冷却速度不断加快的过程。介绍了定向凝固技束在制备太阳能级硅材料中的应用,并对其存在问题及发展趋势进行了讨论。     

冶金法制备太阳能级多晶硅工艺技术研究

以纯度99%的工业硅为原料,通过造渣熔炼、电子束炉真空熔炼和定向凝固手段进行了太阳能级多晶硅制备的研究。结果表明:通过造渣熔炼、电子束炉熔炼、两次定向凝固的工艺成功地将工业硅中的总杂质含量(质量分数)降到了1 ppm以下,其中B低于0.3 ppm、P低于0.5 ppm、总金属杂质含量TM低于0.2 ppm、C浓度低于5×1016atoms/cm3、O浓度低于1.0×1017atoms/cm3,产品达到太阳能级多晶硅标准。与国内外已公布的冶金法制备太阳能级多晶硅工艺流程相比,本工艺未采用酸洗,清洁高效,没有任何污染。     

太阳能级多晶硅生产技术发展现状及展望

全面介绍了太阳能级多晶硅的生产技术现状及有代表性的新工艺、新技术的研究动态.太阳能级多晶硅生产技术主要包括西门子法、硅烷法和冶金法.冶金法因工艺简单、投资少、能耗低获得广泛的关注,但目前其产品达不到太阳能级硅的质量要求.展望未来,西门子法仍将是生产高纯度多晶硅的主流技术.     

冶金法制备太阳能级硅的原理及研究进展

随着光伏市场需求不断增加,满足光伏电池技术经济指标要求的硅材料出现严重短缺,低成本提纯冶金硅至太阳能级硅工艺技术越来越受到广泛重视,成为研究开发热点.本文分析了全球光伏产业的发展现状和趋势,对目前获得太阳能级多晶硅的化学路径和冶金路径进行了对比分析;重点介绍了冶金法制备太阳能级硅的工艺原理,以及目前常用的提纯技术;同时,简单介绍低成本生产太阳能级多晶硅的新工艺,并指出了冶金法可能是今后提纯多晶硅的主要研究方向.     

一种新的精炼太阳能级多晶硅工艺的热力学分析(英文)

提出了一种新的硅精炼工艺生产太阳能级多晶硅,即Si-Al熔体低温凝固精炼硅技术。通过杂质在固相硅和Si-Al熔体中的分离热力学分析研究了采用Si-Al熔体分区凝固精炼硅的可行性。用温度梯度区域熔炼法来测定磷和硼的分离比,采用热力学计算金属杂质的分离比。新工艺具有很小的杂质低温分离比,表明其有很好的精炼能力。采用感应加热分区凝固实验进行验证;对Si-Al合金定向凝固中硅晶体生长进行了研究,结果表明,硅晶体的生长过程是受扩散控制的。