感應(yīng)加熱制備太陽能級(jí)鑄造準(zhǔn)單晶硅生長機(jī)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(jì)前半期成為最重要的基礎(chǔ)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(gè)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(cuò)和雜質(zhì)，嚴(yán)重影響其太陽電池的轉(zhuǎn)換效率。鑄造準(zhǔn)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(jí)鑄造準(zhǔn)單晶硅生長過程中感應(yīng)加熱和電阻加熱兩種加熱條件下進(jìn)行功耗對比，并對感應(yīng)線圈高度、感應(yīng)線圈頻率及拉錠速度對熔體流動(dòng)行為、固液界面及晶體氧含量進(jìn)行了系統(tǒng)的數(shù)值模擬，并獲得結(jié)果如下:
　　(1)運(yùn)用感應(yīng)和電阻兩種加熱方式獲得了大致相同的熔體流動(dòng)狀態(tài)。感應(yīng)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(dòng)的驅(qū)動(dòng)力之一，并且感應(yīng)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(dāng)k值為1.2時(shí)，熔體內(nèi)形成一個(gè)上下貫通的渦流，有利于雜質(zhì)的揮發(fā)。同時(shí)，當(dāng)感應(yīng)線圈頻率在3000 Hz-5000 Hz范圍時(shí)，熔體對流強(qiáng)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