单晶硅埚底料的电子束提纯工艺研究

发布时间：2021-01-26 23:10

　　硅材料是太阳能光伏产业的基础材料,随着光伏产业的飞速发展,多晶硅料的需求逐年上涨。而在太阳能电池生产中,由于杂质富集、硅片切割等因素产生大量的硅废料。单晶硅埚底料是直拉法制备单晶硅棒时坩埚底部剩余的杂质富集的多晶硅料,在硅废料中占相当大的比例,近年来我国每年会产生近千吨的单晶硅埚底料,这部分材料的再生处理对于太阳能级硅料循环利用有重要意义。单晶硅埚底料富含金属杂质,且可能含有大量P、Al、As等ⅢA族及ⅤA族杂质。而电子束熔炼既可以蒸发去除多晶硅中的P、Al、As等挥发性杂质,又可以通过诱导定向凝固去除金属杂质,非常适合用于单晶硅埚底料的再生处理。因此本论文研究单晶硅埚底料电子束提纯的可行性,分析硅锭电学性能与杂质含量的相互关系,并以此分析电子束提纯单晶硅埚底料过程中关键参数对于提纯效果的影响。本文研究结论如下:（1）电子束熔炼可以有效去除单晶硅埚底料中含量较高的P、Fe、Al、Ca、Ti、Ga、Mg、Zn等杂质,杂质去除率分别可以达到77.42%、94.82%、92.63%、87.86%、84.33%、99.56%、90.29%、81.97%,所制备的硅锭符合产品要求。（2）单晶硅埚... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 光伏产业
    1.2 硅材料太阳能电池
        1.2.1 太阳能级硅制备
        1.2.2 太阳能电池硅锭制备
        1.2.3 单晶硅埚底料及硅废料再生
    1.3 电子束熔炼
        1.3.1 电子束熔炼原理、特点及应用
        1.3.2 电子束提纯多晶硅的杂质去除方式
        1.3.3 电子束提纯多晶硅的研究现状
    1.4 评价与检测
        1.4.1 概述
        1.4.2 检测原理及方法
        1.4.3 影响因素研究现状
    1.5 本课题研究的目的与内容
2 实验设备及方法
    2.1 电子束熔炼设备
        2.1.1 设备概述
        2.1.2 设备各部分构构成
    2.2 材料分析与评价设备
        2.2.1 ICP-AES
        2.2.2 ICP-MS
        2.2.3 少子寿命检测仪
        2.2.4 电阻率测试仪
    2.3 实验方法
        2.3.1 实验原料
        2.3.2 实验过程
        2.3.3 样品制备与检测
3 提纯硅锭电学性能与杂质含量的相互关系
    3.1 提纯硅锭的成分分析
    3.2 电阻率与杂质含量的关系
    3.3 少子寿命与杂质含量的关系
    3.4 提纯硅锭高杂区切割线的确定
    3.5 本章小结
4 电子束提纯单晶硅埚底料的工艺优化
    4.1 熔炼时间对提纯效果的影响
    4.2 冷却强度对提纯效果的影响
    4.3 降束工艺对提纯效果的影响
    4.4 冷却强度结合降束工艺对提纯工艺的影响
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文专利情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]能源市场处于转型期,长期转变正在进行中——2017年世界能源统计年鉴解读[J]. 钱伯章,李敏.  中国石油和化工经济分析. 2017(12)
[2]全球可再生能源发展现状、展望及启示[J]. 毕研涛,王丹,李春新,魏华.  国际石油经济. 2016(08)
[3]掺Sn对定向凝固多晶硅位错及少子寿命的影响[J]. 何秋湘,李京伟,孙继飞,白枭龙,熊震,陈健.  人工晶体学报. 2016(06)
[4]多晶硅少数载流子寿命的分析与检测[J]. 潘华清,林硕.  电子测试. 2015(20)
[5]电子束技术在冶金精炼领域中的研究现状和发展趋势[J]. 谭毅,石爽.  材料工程. 2013(08)
[6]多晶硅及硅片少子寿命的检测与分析[J]. 刘淑萍,贺珍俊.  内蒙古石油化工. 2013(12)
[7]热处理和冷却速率对直拉单晶硅少子寿命的影响[J]. 周潘兵,柯航,周浪.  材料热处理学报. 2012(08)
[8]多晶硅片少子寿命的影响因素研究与分析[J]. 于丽君,段晋胜.  电子工业专用设备. 2012(06)
[9]Impurities evaporation from metallurgical-grade silicon in electron beam melting process[J]. WANG Qiang, DONG Wei, TAN Yi, JIANG Dachuan, ZHANG Cong, and PENG Xu School of Materials Science and Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China.  Rare Metals. 2011(03)
[10]改良西门子法制备工艺及其生产技术现状[J]. 徐远志.  云南冶金. 2011(01)

博士论文
[1]冶金法制备太阳能级硅工艺中湿法提纯及半工业化研究[D]. 麦毅.昆明理工大学 2014
[2]电子束熔炼提纯多晶硅的研究[D]. 姜大川.大连理工大学 2012

硕士论文
[1]电子束熔炼冶金硅中杂质蒸发行为研究[D]. 彭旭.大连理工大学 2011
[2]电子束熔炼提纯冶金级硅工艺研究[D]. 王强.大连理工大学 2010
[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：3001979