電子束再生制造多晶硅熔體全熔時(shí)點(diǎn)的判斷.pdf

1、自2009年以來(lái)，我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)在國(guó)家金太陽(yáng)、并網(wǎng)補(bǔ)貼等多項(xiàng)重大利好政策的相繼帶動(dòng)下，裝機(jī)總量從不足100MW到2016年底的超過(guò)70GW，近7年時(shí)間增長(zhǎng)近700倍，連續(xù)多年達(dá)到世界第一的水平，對(duì)太陽(yáng)能電池的原料多晶硅的需求每年已超過(guò)20萬(wàn)噸。多晶硅材料在鑄錠過(guò)程中的一次利用率僅為65%左右，其余需要通過(guò)提純、酸洗等方式再生制造利用。電子束熔煉因其高真空、快速熔煉等特點(diǎn)，可以有效提純硅中的磷、鋁等蒸發(fā)型雜質(zhì)，并可以通過(guò)誘導(dǎo)定向凝固去除金屬

2、雜質(zhì)，是有效的硅材料綠色再生制造技術(shù)。
　　但是，由于工業(yè)生產(chǎn)中電子束熔煉硅材料過(guò)程中無(wú)法通過(guò)直接測(cè)溫方式獲得硅熔體狀態(tài)，只能通過(guò)觀察窗判斷硅材料熔煉時(shí)間，缺乏統(tǒng)一的判斷標(biāo)準(zhǔn)，使不同批次的熔煉時(shí)間偏差較大，又由于硅中蒸發(fā)性雜質(zhì)去除對(duì)熔煉時(shí)間非常敏感，導(dǎo)致了產(chǎn)品品質(zhì)波動(dòng)大、能量利用效率低等系列問(wèn)題，不利于標(biāo)準(zhǔn)化的工業(yè)生產(chǎn)。因此，研究具有客觀標(biāo)準(zhǔn)的硅熔體全熔時(shí)點(diǎn)判據(jù)，確定準(zhǔn)確的熔煉時(shí)間，對(duì)電子束再生制造多晶硅的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用至關(guān)重要。

3、r>　　本文通過(guò)間接測(cè)溫的方式，利用實(shí)時(shí)反映熔體溫度變化的冷卻水進(jìn)出水溫度差變化規(guī)律來(lái)分析硅熔體的熔煉狀況，進(jìn)而分析硅料全熔的時(shí)間點(diǎn)，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)分析并驗(yàn)證其可行性，并通過(guò)對(duì)樣品的電學(xué)性能檢測(cè)來(lái)評(píng)價(jià)這一方法的效果。本文的具體研究結(jié)果如下：
　?。?）在固態(tài)硅熔化以及熔煉過(guò)程中（含由于硅熔體中雜質(zhì)蒸發(fā)導(dǎo)致真空?qǐng)?bào)警，電子槍緊急關(guān)閉的情況），當(dāng)冷卻水的進(jìn)出水溫差從某一時(shí)刻開(kāi)始以指數(shù)函數(shù)：此處為公式省略...的形式上升時(shí)，該時(shí)刻即為硅料達(dá)

4、到全熔的時(shí)刻，其中A1、B1、A2、B2的值，隨生產(chǎn)環(huán)境的不同有所變化，如機(jī)械投料導(dǎo)致的每次熔煉硅的質(zhì)量不同、環(huán)境溫度導(dǎo)致冷卻水進(jìn)水溫度不同等；
　?。?）雜質(zhì)的去除量對(duì)熔煉時(shí)間非常敏感，當(dāng)熔煉時(shí)間達(dá)到了施主雜質(zhì)與受主雜質(zhì)臨界時(shí)，熔煉時(shí)間的微小差異就會(huì)引起產(chǎn)品p-n型的改變。
　?。?）利用這一判斷方法重新標(biāo)定全熔時(shí)間點(diǎn)，計(jì)算出實(shí)際熔體硅的熔煉時(shí)間，結(jié)合電阻率隨熔煉時(shí)間變化趨勢(shì)曲線、樣品的電阻率p-n型分布圖，可以認(rèn)為通過(guò)冷