高效多晶硅铸锭工艺优化研究

发布时间：2020-11-12 01:51

　　 目前,市场上常见的单晶硅和多晶硅产品,其主要制备方法采用直拉单晶法和多晶硅定向凝固法。随着制备多晶硅工艺的发展,基于定向凝固法的高效多晶铸锭工艺以其产量大、生产周期短、操作简单、能耗低等优势占据光伏市场。多晶硅锭内部存在的一些缺陷和杂质,是影响多晶硅太阳能电池转化效率的重要因素。高效多晶铸锭工艺可降低硅锭内部缺陷、提高硅锭质量,但针对不同的生产设备,其需要稳定且精准的控制参数。因此,为寻求最佳的工艺参数,制备出高质量的硅锭,亟待对铸锭工艺进一步优化。本研究的宗旨是试验采用高效多晶铸锭工艺,以DDL型多晶硅铸锭炉的隔热笼部件作为研究对象。在多晶硅料熔化阶段,针对出现在坩埚底部籽晶过度熔化而导致高效多晶铸锭工艺失效的问题,通过分析隔热笼开度对高效多晶硅铸锭工艺的影响,可最大限度使底部籽晶层完整保留,从而实现最优铸锭工艺流程。多晶硅晶体的生长过程同时也是缺陷、杂质再分布的过程。通过进一步分析隔热笼的提升速率对定向凝固的影响,可最大限度降低硅锭内部缺陷,同时尽可能使内部杂质向硅锭外围分布,进一步提高硅锭的质量,增加硅锭的利用率,降低生产成本。高效多晶硅锭具有晶粒大小均匀、低位错密度等优点,已经实现广泛应用;针对在高效多晶硅铸锭过程中出现的籽晶层过度熔化的问题进行研究,通过优化隔热笼开度,底部籽晶保留程度可达98%;另一方面,在多晶硅定向凝固过程中,其内部缺陷、杂质的分布与晶体生长界面形状密切相关,本研究通过对比优化不同笼提升速率,并最终将样品进行测试分析发现:与工艺改进前相比,硅锭整体良品率有所提高,综合硅锭利用率增加1.5%~2%。值得一提的是,本文是在现有设备的基础上进行工艺改进,并未增加额外设备,进一步提高了设备利用率,对实际生产具有重要的指导意义。
【学位单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM914.4;TN304.12
【部分图文】：

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本文编号：2880069