硅熔体中Al、Ca组元热力学性质的模型计算

发布时间：2017-06-25 06:10

  本文关键词：硅熔体中Al、Ca组元热力学性质的模型计算，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着光伏产业的快速发展和太阳能电池使用的普及,作为太阳能电池基本材料的太阳能级多晶硅,占据了越来越多的市场份额。目前,价格昂贵的半导体级多晶硅广泛的用于太阳能光伏电池的制造是相当有限的。冶金法凭借成本低、投资少、建设周期短、相对污染小,被认为是提纯制备太阳能级多晶硅最经济和最直接的方法,但该新工艺的关键和难点是冶金级硅中Al、Ca等杂质元素的有效去除。因此,深入的研究硅熔体中杂质组元Al、Ca的热力学性质,获得相关热力学数据硅冶炼深入研究具有重要的研究价值。本文采用分子相互作用体积模型(MIVM),在一定温度范围内,对二元熔体中溶质组元的热力学性质进行模型计算研究,分别获得Si-Al、Si-Ca、Al-Ca和Al-Pb二元合金中各组元的活度和活度系数热力学数据,同时,通过周国志模型计算了一定温度下Si-Pb和Ca-Pb的活度以及活度系数,并与文献中报道的相关数据结果进行了对比,其结果较吻合。充分说明采用该种方法获得热力学数据的可靠性,也进一步验证了MIVM模型和周国治模型的有效性,为研究多元硅基熔体的热力学性质奠定基础。采用MIVM模型,在1723K的温度范围内,对三元和四元硅基熔体中溶质组元的热力学性质进行模型计算研究,分别获得Si-Ca-Pb、Si-Al-Pb三元硅基熔体和四元硅基溶体Si-Al-Ca-Pb中Al和Ca组元的活度以及Ca和Al的自相互作用系数以及Ca和Al之间的相互作用系数等热力学数据；在1723K温度下,获得了Si-Al-Ca三元硅基熔体中Al、Ca和Si的等活度曲线。此外,本文采用MIVM模型预测的Si-Al、 Si-Ca二元合金和Si-Al-Ca三元合金的活度系数,获得了不同温度下的气液相平衡图,对于硅的真空精炼的实验过程有一定的指导作用。
【关键词】：硅熔体 分子相互作用体积模型 热力学性质 活度相互作用系数
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM914.4;TN304.12
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-23
• 1.1 太阳能级硅材料及光伏发电原理9-10
• 1.2 太阳能级硅产业发展概况10-13
• 1.3 太阳能级多晶硅生产工艺13-18
• 1.4 熔体溶液热力学模型简介18-21
• 1.5 本论文研究的意义、内容及创新性21-23
• 第二章 二元熔体活度的模型计算研究23-37
• 2.1 分子相互作用体积模型(MIVM)23-27
• 2.2 MIVM参数的选取27-30
• 2.3 结果与讨论30-35
• 2.4 本章小结35-37
• 第三章 二元相图提取Si-Pb、Ca-Pb活度37-47
• 3.1 二元相图中的四种平衡类型提取活度的方法37-39
• 3.2 二元相图提取活度方法的改进39-40
• 3.3 Si、Ca、Pb组元及其中间化合物的热力学数据整理40-42
• 3.4 采用改进算法提取Si-Pb、Ca-Pb二元熔体活度与分析42-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第四章 多元硅基熔体组元活度的预测47-57
• 4.1 三元硅基熔体热力学性质的模型计算研究47-53
• 4.2 Si-Al-Ca-Pb四元硅基熔体组元活度的预测53-56
• 4.3 本章小结56-57
• 第五章 硅基合金真空蒸馏的理论研究57-67
• 5.1 真空蒸馏分离硅熔体中杂质组元的热力学分析57-63
• 5.2 硅合金中Si-Al和Si-Ca气液相平衡分析63-66
• 5.3 本章小结66-67
• 第六章 结论与展望67-69
• 6.1 结论67
• 6.2 展望67-69
• 致谢69-71
• 参考文献71-77
• 附录77-81
• 附录A 攻读硕士学位期间科研成果和荣誉77-79
• 附录B 本论文所需Matlab部分程序79-81

  本文关键词：硅熔体中Al、Ca组元热力学性质的模型计算，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：481037