感应加热制备高效多晶硅热场结构及生长工艺优化研究
发布时间：2021-06-21 07:39
高效多晶硅是太阳能电池的主流产品之一,定向凝固系统法是制备高效多晶硅的主要技术手段。降低生产成本和提升晶体品质是提高其产品竞争力的主要途径。感应熔炼具有热效率高、设备简单等优点,是一种潜在的太阳能级多晶硅制备技术。但是,对于这方面的研究还不够系统。针对以上问题,本文开展了感应熔炼定向凝固多晶硅生长系统的优化设计和晶体生长工艺研究,并进行了试验验证。论文获得了以下研究成果。首先,对多晶硅生长系统进行了优化设计。首次将石墨引入保温层结构中形成石墨层+固化碳毡复合保温层结构可以在多晶炉形成两个“热源”,提高多晶炉的热效率,从而降低能耗;石墨层的引入改变了熔体内洛伦兹力的分布,获得了单一的对流形态,最佳的保温层结构为30 mm石墨层+固化炭毡混合结构;获得了石墨坩埚高度与熔体高度之间的对应关系,以便在熔体内获得单一的对流;石墨坩埚与石英坩埚之间的间隙可以减弱熔体流动,抑制坩埚侧壁散热,有利于获得平缓的固液界面并且降低固液界面波动值,最佳的坩埚间隙值为5 mm;其次,分析了晶体生长工艺参数,发现埚位也会影响电磁力在硅熔体中的分布,采用0埚位或负埚位时,熔体中只有一个与自然对流方向相同的涡流;在整...
【文章来源】：宁夏大学宁夏回族自治区 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１＿２各区域２０１７年能源消费格局??Ｆｉｇ．?１－２?Ｅｎｅｒｇｙ?ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ?ｉｎ?ｖａｒｉｏｕｓ?ｒｅｇｉｏｎｓ?（２０１７）??
《ＢＰ２０３５世界能源展望》报告里预测，到２０３５年，世界能源需求总量将比当前水平提高３７?％??左右［１］。《２０１８年ＢＰ世界能源统计年鉴》中对］９９２年到２０１７年间的全球能源消费量进行了统??计计算Ｐ］，结果如图１－１所示，全能源的消费量每年都在不断增长，且能源消费组成结构变化不??大，传统一次性能源消费量远高于可再生能源消费量。图１－２所示为２０１７年各区域能源消费格局??分布图ｐ］。??全球消费量??单位：百万吨油当跫…－????—…．——￣￣￣１＾〇〇〇??禮＆：．ｍ—????１２０００??，?，＾＾ｍＴｏｏｏ°??４０００圈可再生能源??■?？?水电??２〇〇〇?核能????■天然气??９２?９７?０２?０７?１２?１７?〇?籤石油??图１－１全球能源消费量（１９９２年－２０１７年）??Ｆｉｇ．?１－１?Ｇｌｏｂａｌ?ｅｎｅｒｇｙ?ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ?（１９９２－２
在太阳能电池中，晶硅太阳能电池由于其具有原料丰富，转化效率较高，技术工艺成熟的优??势，因而被广泛应用于大规模生产中。目前，实验室研制出的太阳能单晶硅电池的转换效率在??２６．７?％以上，多晶硅太阳能电池的转换效率在２１．９?％以上［１３】。图１－５为晶体桂太阳能电池的结构??示意图。??：／?！??丨?／?Ｓ??！?／丨?太阳光??§?１?｝??Ｙ｜?ｙ?ｊ?｜?ｒ?１?灯泡??扣?Ｍ?—?＿４???咖一…．ｉ?ｆ?ｙ；??钟电极?￣ｈ?电流??？?Ｉ???图１－５晶体硅太阳能电池的结构示意图??Ｆｉｇ．?１－５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃｗｓｔａｌｌｉｎｅ?ｓｉｌｉｃｏｎ?ｓｏｌａｒ?ｃｅｌｌ??－３－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]隔热笼开度对高效多晶硅定向凝固的影响[J]. 李天佑,费宏明,杜海文,王锋,周社柱,张明达,杨毅彪. 铸造技术. 2018(05)
[2]多晶硅铸锭生长过程热应力与位错的数值模拟研究[J]. 王晨东,左然,苏文佳. 人工晶体学报. 2018(05)
[3]全球可再生能源发展现状及趋势[J]. 汪波,李朝前. 中国物价. 2018(05)
[4]多晶硅晶体生长中固-液界面研究进展[J]. 张发云,饶森林,王发辉,龚洪勇,胡云,陈小会,刘俊. 人工晶体学报. 2017(10)
[5]2016年全球环境发展动态及启示[J]. 温源远,李宏涛,杜譞,周波. 环境保护. 2017(14)
[6]有籽晶与无籽晶高效多晶硅铸锭技术的对比及优化[J]. 陈伟,王全志,肖贵云,李林东,金浩. 太阳能. 2017(03)
[7]新能源战略与国民经济可持续发展[J]. 李璇. 中国集体经济. 2017(05)
[8]国内外光伏产业发展现状与趋势[J]. 江华. 太阳能. 2016(12)
[9]形核物对铸锭多晶硅晶体生长的影响[J]. 焦富强,权祥,秦涛,邓敏,徐冬梅,朱常任. 电子器件. 2016(05)
[10]多晶硅铸锭过程中行波磁场作用下的传热流动特性研究[J]. 李早阳,刘立军,邵玥,周根树. 工程热物理学报. 2016(06)
博士论文
[1]电磁铸造技术的研究[D]. 张兴国.大连理工大学 2001
硕士论文
[1]高效多晶硅铸锭工艺优化研究[D]. 李天佑.太原理工大学 2018
[2]感应加热制备太阳能级铸造准单晶硅生长机理研究[D]. 薛子文.宁夏大学 2015
[3]定向凝固提纯多晶硅研究[D]. 孙世海.大连理工大学 2010
本文编号：3240278
【文章来源】：宁夏大学宁夏回族自治区 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１＿２各区域２０１７年能源消费格局??Ｆｉｇ．?１－２?Ｅｎｅｒｇｙ?ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ?ｉｎ?ｖａｒｉｏｕｓ?ｒｅｇｉｏｎｓ?（２０１７）??
《ＢＰ２０３５世界能源展望》报告里预测，到２０３５年，世界能源需求总量将比当前水平提高３７?％??左右［１］。《２０１８年ＢＰ世界能源统计年鉴》中对］９９２年到２０１７年间的全球能源消费量进行了统??计计算Ｐ］，结果如图１－１所示，全能源的消费量每年都在不断增长，且能源消费组成结构变化不??大，传统一次性能源消费量远高于可再生能源消费量。图１－２所示为２０１７年各区域能源消费格局??分布图ｐ］。??全球消费量??单位：百万吨油当跫…－????—…．——￣￣￣１＾〇〇〇??禮＆：．ｍ—????１２０００??，?，＾＾ｍＴｏｏｏ°??４０００圈可再生能源??■?？?水电??２〇〇〇?核能????■天然气??９２?９７?０２?０７?１２?１７?〇?籤石油??图１－１全球能源消费量（１９９２年－２０１７年）??Ｆｉｇ．?１－１?Ｇｌｏｂａｌ?ｅｎｅｒｇｙ?ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ?（１９９２－２
在太阳能电池中，晶硅太阳能电池由于其具有原料丰富，转化效率较高，技术工艺成熟的优??势，因而被广泛应用于大规模生产中。目前，实验室研制出的太阳能单晶硅电池的转换效率在??２６．７?％以上，多晶硅太阳能电池的转换效率在２１．９?％以上［１３】。图１－５为晶体桂太阳能电池的结构??示意图。??：／?！??丨?／?Ｓ??！?／丨?太阳光??§?１?｝??Ｙ｜?ｙ?ｊ?｜?ｒ?１?灯泡??扣?Ｍ?—?＿４???咖一…．ｉ?ｆ?ｙ；??钟电极?￣ｈ?电流??？?Ｉ???图１－５晶体硅太阳能电池的结构示意图??Ｆｉｇ．?１－５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃｗｓｔａｌｌｉｎｅ?ｓｉｌｉｃｏｎ?ｓｏｌａｒ?ｃｅｌｌ??－３－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]隔热笼开度对高效多晶硅定向凝固的影响[J]. 李天佑,费宏明,杜海文,王锋,周社柱,张明达,杨毅彪. 铸造技术. 2018(05)
[2]多晶硅铸锭生长过程热应力与位错的数值模拟研究[J]. 王晨东,左然,苏文佳. 人工晶体学报. 2018(05)
[3]全球可再生能源发展现状及趋势[J]. 汪波,李朝前. 中国物价. 2018(05)
[4]多晶硅晶体生长中固-液界面研究进展[J]. 张发云,饶森林,王发辉,龚洪勇,胡云,陈小会,刘俊. 人工晶体学报. 2017(10)
[5]2016年全球环境发展动态及启示[J]. 温源远,李宏涛,杜譞,周波. 环境保护. 2017(14)
[6]有籽晶与无籽晶高效多晶硅铸锭技术的对比及优化[J]. 陈伟,王全志,肖贵云,李林东,金浩. 太阳能. 2017(03)
[7]新能源战略与国民经济可持续发展[J]. 李璇. 中国集体经济. 2017(05)
[8]国内外光伏产业发展现状与趋势[J]. 江华. 太阳能. 2016(12)
[9]形核物对铸锭多晶硅晶体生长的影响[J]. 焦富强,权祥,秦涛,邓敏,徐冬梅,朱常任. 电子器件. 2016(05)
[10]多晶硅铸锭过程中行波磁场作用下的传热流动特性研究[J]. 李早阳,刘立军,邵玥,周根树. 工程热物理学报. 2016(06)
博士论文
[1]电磁铸造技术的研究[D]. 张兴国.大连理工大学 2001
硕士论文
[1]高效多晶硅铸锭工艺优化研究[D]. 李天佑.太原理工大学 2018
[2]感应加热制备太阳能级铸造准单晶硅生长机理研究[D]. 薛子文.宁夏大学 2015
[3]定向凝固提纯多晶硅研究[D]. 孙世海.大连理工大学 2010
本文编号：3240278
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