多晶硅鑄錠內(nèi)嵌雜質(zhì)引發(fā)熱致應(yīng)力的數(shù)值分析.pdf

1、多晶硅因其較高的能量轉(zhuǎn)化效率，以及與單晶硅相比低的生產(chǎn)成本而在光伏太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)得到日益廣泛的使用。本文對(duì)制造光伏太陽(yáng)能電池用多晶硅錠中的主要硬質(zhì)夾雜SiC、Si3N4引起的熱致應(yīng)力進(jìn)行數(shù)值分析。首先用晶體生長(zhǎng)軟件CGsim模擬定向凝固獲得鑄錠凝固初始溫度場(chǎng)及夾雜分布特征。結(jié)果表明，兩種夾雜主要分布在硅錠上表面下的小區(qū)域內(nèi)，基本處于1685K至1645K溫度區(qū)間。再基于此用有限元分析軟件ANSYS分別分析這兩種嵌于硅基體內(nèi)的夾雜在硅基體

2、內(nèi)引起的熱致應(yīng)力。夾雜顆粒模型形狀設(shè)計(jì)依據(jù)其實(shí)際形狀特征。由于SiC與硅均為立方結(jié)構(gòu)，SiC夾雜影響可處理為各向同性;對(duì)于六方結(jié)構(gòu)的Si3N4夾雜，通過(guò)對(duì)彈性矩陣的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換考慮了其力學(xué)性能的各項(xiàng)異性。結(jié)果表明，多晶硅錠由1685K降至室溫的過(guò)程中，夾雜引起的最大熱致應(yīng)力SiC顆粒約為16MPa，Si3N4顆粒在13～21MPa之間，SiC團(tuán)簇約為15MPa，多顆粒在18～21MPa之間?；诖耍?jì)算出多晶硅錠內(nèi)最小失穩(wěn)臨界裂紋尺寸在28