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保溫層結構對感應加熱制備太陽能級多晶硅影響的數值模擬研究
徐浩然; 趙旭; 高昂; 祁雪燕; 強璐; 梁森; 李海波; 高忙忙 寧夏大學; 寧夏光伏材料重點實驗室; 銀川750021
關鍵詞：多晶硅 感應加熱 保溫層結構 流場 固液界面
摘要：定向凝固技術是制備太陽能級多晶硅的主要制備技術。在該技術路線之中,優化多晶鑄錠爐的熱場結構和控制硅熔體的對流形態是獲得高品質多晶硅的有效途徑之一。本文設計了三種熱場保溫層,通過分析不同保溫層下坩堝內硅熔體的熱場、流場、固液界面、氧含量等的變化,確定了優化的保溫層結構。研究發現,在傳統固化碳氈保溫層中引入石墨層可以使多晶爐內形成兩個“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上下貫通的渦流,有利于硅中雜質原子的揮發。同時,添加石墨保溫層后固液界面的形狀由“W”狀轉變為凹狀,其上的氧含量有所降低,并且V/Gn值在整個固液界面范圍內均大于臨界值,可以有效抑制氧沉淀。可見,在感應加熱多晶硅生長系統中,采用固化碳氈+石墨保溫層時,有利于降低多晶硅的生產成本并提高多晶硅的品質。
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