多晶硅铸锭内嵌杂质引发热应力的数值分析

发布时间：2017-08-10 04:16

  本文关键词：多晶硅铸锭内嵌杂质引发热应力的数值分析

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【摘要】：对制造光伏电池用多晶硅锭中的主要硬质夹杂SiC、Si_3N_4引起的热致应力进行数值分析。首先用晶体生长软件CGsim模拟定向凝固,获得铸锭凝固完成时温度场及夹杂分布,再基于此用有限元分析软件ANSYS分别分析这两种嵌于硅基体内的夹杂在硅基体内引起的热应力。夹杂颗粒模型形状设计依据其实际形状特征。由于SiC与硅均为立方结构,SiC夹杂影响可处理为各向同性;对于六方结构的Si_3N_4夹杂,通过对弹性矩阵的坐标转换考虑了其力学性能的各项异性。结果表明,多晶硅锭由1685 K降至室温的过程中,夹杂引起的最大热致应力SiC颗粒约为16 MPa,Si_3N_4颗粒在13~21 MPa之间,SiC团簇约为21 MPa,多颗粒在18~21 MPa之间。基于此,计算出多晶硅锭内最小失稳临界裂纹尺寸在286~676μm之间,小于夹杂体的尺寸,因此在铸锭冷却过程中夹杂引起的裂纹发生可能性较大。
【作者单位】： 宁夏大学宁夏光伏材料重点实验室;中卫市银阳新能源有限公司;
【关键词】： 多晶硅 夹杂 热应力
【基金】：宁夏自然科学基金(NZ14038)
【分类号】：TQ127.2;TM914.4
【正文快照】： (Received 21 October 2015,accepted 2 February 2016)1引言随着化石能源资源存量的逐渐减少,人类社会对生存环境健康性要求的提高,新型绿色可再生能源的应用日渐广泛。光伏太阳能发电目前已成为主要的新能源形式。光伏器件主要的原材料是晶硅材料(单晶硅、多晶硅),多晶硅以

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