石墨坩埚厚度对感应加热制备太阳能级多晶硅影响的数值模拟研究

发布时间：2021-02-16 03:15

　　定向凝固法制备的多晶硅是目前主要的光伏原材料,制备过程中热场结构和硅熔体对流形态对于生长高质量的多晶硅极为重要,本文利用专业晶体生长软件CGSim对制备太阳能级多晶硅用真空感应铸锭炉中的石墨坩埚进行改进并进行了数值模拟,分析了不同石墨坩埚厚度的变化对热场、流场、固液界面、硅晶体应力场以及和V/G值的影响。结果表明,当石墨坩埚厚度为20 mm,可获得良好的对流形态、平坦的固液界面、合理的V/G值等,有利于节约多晶硅的生产成本并提高多晶硅的品质,为生产实践中工艺方案优化及缺陷分析等提供重要的理论依据。 

【文章来源】：人工晶体学报. 2020,49(10)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

真空感应炉模型:网格划分(左)和炉体结构(右)

图3(b)为不同石墨坩埚厚度下固液界面上晶面热流密度分布曲线。从图中可以看出从铸锭中心到铸锭侧壁固液界面晶面热流密度呈上升趋势,说明侧壁散热能力较强。同时可以观察到,随着石墨坩埚厚度的增加,固液界面上热流密度逐渐减小,表明坩埚侧壁散热较小更有产生利平坦的固液界面。这与图3(a)中石墨坩埚厚度越厚时固液界面越趋于平坦的结果相一致。另一方面,多晶硅铸锭侧壁散热过快会使侧壁区域熔体加速凝固从而形成微晶区,易产生位错和孪晶等缺陷。随石墨坩埚厚度的增加,坩埚侧壁区域的侧向散热行为减缓,会减小细晶区的形成机率[14],有利于高质量晶体的生长。图3 不同厚度结构下固液界面形状(a)及晶面热流密度分布曲线(b)

不同厚度结构下固液界面形状(a)及晶面热流密度分布曲线(b)

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3036051