保溫層結構對感應加熱制備太陽能級多晶硅影響的數(shù)值模擬研究
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(yōu)化多晶鑄錠爐的熱場結構和控制硅熔體的對流形態(tài)是獲得高品質(zhì)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(nèi)硅熔體的熱場、流場、固液界面、氧含量等的變化,確定了優(yōu)化的保溫層結構。研究發(fā)現(xiàn),在傳統(tǒng)固化碳氈保溫層中引入石墨層可以使多晶爐內(nèi)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(zhì)原子的揮發(fā)。同時,添加石墨保溫層后固液界面的形狀由“W”狀轉變?yōu)榘紶?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(nèi)均大于臨界值,可以有效抑制氧沉淀?？梢?在感應加熱多晶硅生長系統(tǒng)中,采用固化碳氈+石墨保溫層時,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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