多晶硅鑄錠冷卻過(guò)程優(yōu)化仿真及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.pdf

1、多晶硅太陽(yáng)電池是光伏市場(chǎng)的主流，定向凝固技術(shù)是生產(chǎn)多晶硅的主要方法，對(duì)定向凝固多晶硅鑄錠生產(chǎn)過(guò)程中的冷卻階段的工藝優(yōu)化有利于降低能耗，提高多晶硅質(zhì)量。本文在多晶硅鑄錠常規(guī)冷卻工藝基礎(chǔ)上，通過(guò)有限元模擬方法首先考察了6條不同Tc2升溫幅值的工藝曲線，6條Tc2與Tc1不同交點(diǎn)的工藝曲線對(duì)多晶硅鑄錠中的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和位錯(cuò)密度的影響。位錯(cuò)密度的分析分別采用了CRSS位錯(cuò)模型和HAS位錯(cuò)模型。結(jié)果發(fā)現(xiàn):Tc2不經(jīng)歷升溫階段，且Tc1與Tc2交

2、點(diǎn)在800 K時(shí)，多晶硅鑄錠中平均von Mises應(yīng)力、最大應(yīng)力和位錯(cuò)密度均最小。不同工藝曲線下的硅錠內(nèi)的最終應(yīng)力分布和位錯(cuò)密度分布情況基本相同，僅數(shù)值上的微小差異。HAS位錯(cuò)模型因引入了蠕變而更符合實(shí)際，HAS位錯(cuò)模型中的硬化指數(shù)取常數(shù)或變量，以及等效應(yīng)力采用CRSS模型中的表達(dá)式對(duì)結(jié)果影響較小，但硅錠上表面的幾何形狀對(duì)結(jié)果影響較大，為水平面時(shí)應(yīng)力和位錯(cuò)密度均最小。
　　 然后模擬考察了不同的出爐溫度點(diǎn)對(duì)硅錠中的應(yīng)力和位錯(cuò)密

3、度的影響。發(fā)現(xiàn):600 K溫度出爐為最好，高于它的650 K和700 K溫度出爐均有應(yīng)力增大，位錯(cuò)密度升高的現(xiàn)象。
　　 最后以小尺寸硅塊為對(duì)象，分別做了2 K/min和5 K/min冷卻速率下硅塊位錯(cuò)密度的模擬與實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析。模擬結(jié)果表明，5 K/min冷卻條件下輻射對(duì)流狀況更加劇烈，溫差、平均von Mises應(yīng)力及位錯(cuò)增殖相對(duì)2K/min冷卻條件結(jié)果也更大。之后通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)5 K/min冷卻速率下總體位錯(cuò)密度升高15.4％