铸锭炉改进对多晶硅固-液界面影响的数值模拟

使用COMSOL Multiphysics模拟软件对多晶硅定向凝固炉内热场进行分析,将坩埚侧壁倾斜一定角度并在坩埚与护板之间的倾角间隙处添加一个内衬块,研究并分析了坩埚侧壁倾斜角为0、2°、3°、4°和5°时对多晶硅定向凝固过程中不同时期的固-液界面产生的影响。结果表明,当坩埚倾角为4°时,坩埚侧壁与底部的热通量比坩埚倾角为0时均要小,其固-液界面都较为平直,且在定向凝固中后期曲率值都较小,这有利于阻止晶粒的倾斜,保证硅锭的品质。     

空穴传输材料在高效钙钛矿太阳能电池中的发展演变

钙钛矿太阳能电池(PSCs)转换效率已从2009年的3.8%上升到2017年的22.7%,其快速的发展可能使光伏工业进入革命新阶段。空穴传输材料(HTM)是构成高效钙钛矿太阳能电池的重要组成部分,开发和设计导电性好、成本低、稳定性好的空穴传输层材料对钙钛矿太阳能电池的研究显得非常重要。本文将近几年应用于钙钛矿太阳能电池中较高效的空穴传输材料归纳为有机小分子类、有机聚合物类和无机材料类,同时也介绍了无空穴传输层的钙钛矿电池。详细评述了基于各类空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池的光电性能及稳定性,重点讨论了HOMO能级、空穴迁移率、添加剂的掺杂等因素对钙钛矿太阳能电池的影响。最后指出了空穴传输材料未来的研究重点和发展趋势。     

轴向磁场下多晶硅定向凝固研究

利用有限元软件COMSOL Multiphysics对多晶硅定向凝固过程进行二维数值模拟,研究轴向磁场对多晶硅定向凝固的影响。模拟结果显示,未加磁场时多晶硅固液界面的等温线是下凹的;当线圈中加以不同的电流进行磁场模拟时,发现轴向磁场能够有效地抑制硅熔体对流,进而影响结晶时的固液界面。随着电流的增大,熔体最大流速减小,最大洛伦兹力也增大。通过试验验证,相同的工艺条件,在磁场作用下相比于没有磁场时硅锭的界面由下凹变得平滑。     

稳恒磁场对多晶硅定向凝固结晶阶段流速场的影响

采用有限元Comsol 4.3a软件对多晶硅定向凝固结晶阶段3个时期（前期、中期、后期）坩埚内硅熔体的流速场进行数值模拟,并与不同磁场强度下的硅熔体流速场进行了对比分析。结果表明,硅熔体的平均流速随着结晶时间的延长而减小,从初期的38 μm/s减小到后期的16 μm/s,下降了57.89%。施加磁场后,硅熔体的平均流速随着磁场强度的增大而减小：结晶初期、中期和后期,硅熔体的平均流速分别减小了42.11%、58.59%和45.16%。结晶阶段3个时期分别施加磁场强度为0.6、0.4、0.2 T时,磁场对硅熔体的对流抑制作用最为明显。     

多晶硅铸锭炉热场结构的改进与模拟

在多晶硅铸锭炉内采用了凹坑坩埚和凹坑坩埚平台组合的改进结构,并结合COMSOL4.3a模拟软件对改进前后的热场做了对比分析。结果表明:与改进前相比,在改进后的热场结构中,硅熔体结晶界面趋于平坦,等温线更加均匀,熔体轴向温度梯度增加了大约2 K/cm,有利于柱状晶的生长;硅熔体对流强度增大,可以使溶质分布更加均匀;GL/VS变大、溶质边界层厚度减小,有利于阻碍结晶界面前沿发生组分过冷,进一步抑制结晶界面细晶的产生。     

多晶硅定向凝固过程中热电磁流动的数值模拟

采用基于有限元分析方法的COMSOL 4.3a多物理场仿真软件,模拟了稳恒磁场作用下,硅熔体在多晶硅定向凝固过程中热电磁流动的变化规律。结果表明,当0≤B0.4T时,硅熔体流动区域以及平均流速随着磁感应强度的增大而增大,磁场对硅熔体的流动起促进作用;当磁感应强度为0.4T时,平均流速最大值为60.15μm/s,硅熔体流动能力最强;当0.4TB≤1.0T时,硅熔体的流动区域以及平均流速随着磁场的增大而减小。相比增长阶段,下降幅度较快,磁场对硅熔体的流动抑制作用明显。根据热电磁流体动力学理论阐明了热电磁力和电磁力对热电磁流动的影响。