保溫層結(jié)構(gòu)對(duì)感應(yīng)加熱制備太陽能級(jí)多晶硅影響的數(shù)值模擬研究
關(guān)鍵詞：多晶硅 感應(yīng)加熱 保溫層結(jié)構(gòu) 流場(chǎng) 固液界面
摘要：定向凝固技術(shù)是制備太陽能級(jí)多晶硅的主要制備技術(shù)。在該技術(shù)路線之中,優(yōu)化多晶鑄錠爐的熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)和控制硅熔體的對(duì)流形態(tài)是獲得高品質(zhì)多晶硅的有效途徑之一。本文設(shè)計(jì)了三種熱場(chǎng)保溫層,通過分析不同保溫層下坩堝內(nèi)硅熔體的熱場(chǎng)、流場(chǎng)、固液界面、氧含量等的變化,確定了優(yōu)化的保溫層結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn),在傳統(tǒng)固化碳?xì)直貙又幸胧珜涌梢允苟嗑t內(nèi)形成兩個(gè)“熱源”,提高多晶爐的熱效率,使其能耗降低了38. 5%;在洛倫茲力的作用下硅熔體中僅存在一個(gè)上下貫通的渦流,有利于硅中雜質(zhì)原子的揮發(fā)。同時(shí),添加石墨保溫層后固液界面的形狀由“W”狀轉(zhuǎn)變?yōu)榘紶?其上的氧含量有所降低,并且V/Gn值在整個(gè)固液界面范圍內(nèi)均大于臨界值,可以有效抑制氧沉淀。可見,在感應(yīng)加熱多晶硅生長系統(tǒng)中,采用固化碳?xì)?石墨保溫層時(shí),有利于降低多晶硅的生產(chǎn)成本并提高多晶硅的品質(zhì)。
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