12对棒多晶硅还原炉传热的数值模拟研究

对添加内衬的新型多晶硅还原炉内的传热过程进行数值模拟,分析了12对棒还原炉中内衬热导率、辐射率对多晶硅还原炉能耗及内衬表面温度的影响。结果表明:西门子还原炉的能耗随着内衬热导率、内衬发射率的增大而增大;内衬热导率的增加可降低内衬表面温度,而内衬辐射率的增大会导致内衬表面温度的增大;随着硅棒半径增大,外环硅棒的能量耗散量一直升高,内环硅棒的能量耗散量先升高后降低,西门子还原炉的总能耗先增大后减小;并且外环硅棒的能量耗散量比内环上的硅棒能量耗散量大。     

西门子还原炉热量传递研究进展

硅基太阳能电池是解决能源危机的主要新能源,其主要基础材料多晶硅的主要生产工艺是改良西门子法,但是与硅烷法、冶金法相比,高能耗和高生产成本是影响其在多晶硅市场竞争力的主要因素.本文首先对国内外多晶硅产业发展现状进行了总结和分析,然后论述了西门子还原炉热量传递现象和西门子还原炉内硅棒的热电行为的研究现状.结果表明:增大硅棒半径、增大硅棒数、降低反应器壁辐射率可进一步改良西门子法制备多晶硅过程降低能耗和成本.直流电加热硅棒时,容易产生硅棒中心熔硅,甚至由于热应力的作用发生倒棒现象.应用交流电加热可解决这一问题,这是因为交流电的趋肤效应可降低多晶硅中心温度.因此,需进一步开展多晶硅CVD还原炉内热量传递现象和工业化西门子还原炉内硅棒电加热过程的热电行为研究,以进一步降低改良西门子法制备多晶硅的生产能耗和成本.     

改良西门子法制备多晶硅还原过程研究进展

对生产多晶硅的主要生产方法进行了比较,指出改良西门子法、流化床法、冶金法这3种工艺的优点和不足。重点介绍了多晶硅主流生产方法改良西门子法,阐述了改良西门子法生产多晶硅还原过程的反应机理、数值模拟等,并对该工艺目前的研究进展进行了阐述。     

多晶硅还原炉中硅棒的直流电加热模型

考虑西门子还原炉内对流传热、辐射传热以及化学反应热,建立24对棒西门子还原炉内硅棒直流电焦耳加热模型。研究不同分布环上硅棒增长半径、反应器壁辐射率对硅棒内部径向温度分布的影响。结果表明:随着硅棒半径的增大,位于内环和中环的硅棒中心温度先增大又减小,而外环上的硅棒内部温度分布更不均匀;增大反应器壁辐射率,硅棒中心温度逐渐增大;辐射热损失越大,反应器壁的辐射率对硅棒内部温度的影响越强。