铸造多晶硅的制备与研究

当今多晶硅已成为最主要的光伏材料,利用定向凝固工艺生产铸造多晶硅铸锭已成为业界广为采用的方法,但目前利用定向凝固工艺生产出来的多晶硅铸锭仍存在较多的缺陷,例如材料利用率低以及组织不均匀等问题.为了进一步优化铸造工艺,采用自行设计的真空电磁感应熔炼炉及定向凝固炉进行了多晶硅定向凝固实验.重点对比研究了石英坩埚和石英陶瓷坩...     

定向凝固法制备铸造多晶硅技术现状及发展综述

光生伏特效应是将太阳能转化为电能的重要途径之一。提高电池效率和降低生产成本,是光伏产业大规模发展面临的核心课题。铸造多晶硅技术因其相对低的生产成本和较高的转化效率,市场份额迅速增长。对定向凝固法制备铸造多晶硅的工艺原理进行了简介,对铸造多晶硅制备技术的发展进行了回顾,并对当前的准单晶铸造、计算机模拟、高效多晶等研究热点的发展现状进行了综述。     

太阳能多晶硅锭定向凝固技术进展

当前多晶硅已成为最主要的光伏材料.多晶硅锭定向凝固生产技术主要包括浇注法、热交换法(HEM)、定向凝固系统法(DSS)和电磁铸锭法;研究发展主要集中在增大硅锭尺寸和提高生长速率,以及一些热场和工艺上的改进尝试.多晶硅锭生长过程及其控制的复杂性以及硅原料的昂贵使得计算机模拟方法的优势突显,在国外得到了积极的研究应用,取得了很有技术参考价值的模拟研究结果.     

太阳能用晶体硅铸锭制备技术

在过去20年中,光伏市场以惊人的速度增长,光伏发电逐步成为世界能源发电的主要来源之一。2016年全球新增装机量超过75GW,较2015年增长34%,其中,又以晶体硅太阳能电池为主,占整个光伏市场的90%以上,而多晶硅又占据了整个晶体硅太阳能电池的70%以上。相比于直拉单晶硅,定向凝固铸造法生产的晶体硅材料具有更好的性价比,但含有较多的杂质、位错等晶体缺陷。更高品质、更低成本的太阳能电池始终是业界追寻的目标。本文以传统铸造法生长多晶硅技术为基础,介绍了目前几种主流的晶体硅铸造工艺方法,包括全熔工艺制备多晶硅锭,半熔工艺生长高效多晶硅锭,以及铸造法制备大尺寸单晶硅锭。另外,本文还从硅锭外观和性能等方面阐述了铸造法晶体硅的发展方向。文中数据部分为笔者进行的实验论证,部分为其他文献的研究成果,希望能为现阶段太阳能晶体硅的生产和研究工作提供参考。     

多晶硅定向凝固温度场模拟的研究进展

对多晶硅太阳能电池而言,决定其光电转化效率的铸锭晶粒尺寸、晶体缺陷、内应力及杂质的形成与分布等与定向凝固过程的温度场密切相关。因此,为提高多晶硅锭质量必须控制和优化定向凝固过程的温度场。运用数值模拟技术对多晶硅定向凝固温度场进行分析,已被国内外学者广泛应用,获得了有参考价值的模拟结果。结合自身工作,综合分析了多晶硅铸锭缺陷与温度场的关系,总结了多晶硅定向凝固数值模拟中,热导率、加热功率、氩气流动状态、外加磁场及定向凝固系统结构等对温度场的影响,可为多晶硅铸锭的制备及质量改进提供参考。     

材料加工过程中的定向凝固技术浅析

从定向凝固的概念、工艺参数、基本方法及其应用等角度就材料铸造加工过程中采用的定向凝固技术进行分析和探讨.     

冶金法制备太阳能级多晶硅的耦合除杂研究

以工业硅为原料,利用介质熔炼、定向凝固和电子束熔炼三种熔体处理技术对工业硅中的B、P和金属杂质进行了去除,制备出了99.9999%级多晶硅材料,其中,杂质B和P的含量分别低于0.20 ppmw（parts per million (weight),百万分之一质量）,金属杂质总含量（TM）低于0.23 ppmw。研究发现,介质熔炼去除杂质B的过程中,熔体中发生氧化还原反应可以有效去除大部分的杂质Al和Ca;电子束熔炼过程中,利用饱和蒸气压原理可以有效去除挥发性杂质P、Al、Ca,同时降束诱导多晶硅定向凝固,可将其他金属杂质进一步去除。本研究通过各技术间的耦合除杂,减少了冶金法提纯多晶硅的工序,为连续化、规模化生产提供了技术支撑。     

复合定向凝固法制备多晶硅铸锭

采用复合定向凝固法制备多晶硅铸锭,在精炼和定向凝固过程中施加电磁场控制柱状晶生长过程.实验制得平行于铸锭中心轴的柱状晶,直径约为1mm,铸锭表面质量良好.分析表明金属杂质并未在晶界处发生聚集;且沿铸锭轴向分布也有明显改善,增加了铸锭的有效提纯长度.并通过理论计算探讨了晶体生长速度和定向凝固次数对杂质去除效果的影响.     

Nb基超高温合金制备及定向凝固用坩埚的选择

目前Nb基超高温合金的制备主要是通过多次电孤熔炼得到成分均匀的铸锭.其定向凝固或者是在水冷铜坩埚内采用Czochralski技术进行,或者是采用不需要坩埚的悬浮区熔法实现,但这两种方法都不能得到较高的温度梯度.为了获得更好的定向凝固组织,需要在超高温超高真空定向凝固设备上进行有坩埚的整体定向凝固.结合国内外共晶自生复合材料常用的制备技术,提出了适用于铌基超高温合金整体定向凝固技术的坩埚材料及其涂层技术.     

定向凝固对K5铸造高温合金组织和性能的影响

前言 定向凝固高温铸造合金是为满足先进航空发动机和工业燃气轮机的迫切需要而研制的。自1965年美国普拉特·惠特尼公司将高温铸造合金涡轮叶片定向凝固技术引入航空工业后,尤其近年来国外对高温铸造合金的定向凝固作了比较系统的研究,结果表明:定向凝固新技术能大幅度提高材料及零件的综合性能,延长     

Determination of boundary condition of a multi-crystalline silicon billet during continuous casting

Boundary conditions are always complicated and not readily available during continuous casting, especially for the multi-crystalline silicon materials. In order to improve the situation, the temperature variation curves for certain points in the multi-crystalline silicon have been obtained using the experimental apparatus under different cooling conditions. Based on the temperature measurements, the heat transfer coefficients in the second cooling zone and the interface between the multi-crystalline silicon and mould or bottom block have been calculated applying the inverse method and numerical simulation. The calculated results have been validated by comparing the predicted temperatures with the measured ones.     

醋酸铜辅助催化刻蚀制备金刚线切割多晶硅片绒面

金刚线切割多晶硅片表面减反射结构难以制备的问题阻碍着多晶硅光伏的进步.银辅助的酸腐蚀是解决这一问题的较好方法,但银的消耗和废液处理等增加了成本.本研究提出了醋酸铜辅助催化刻蚀金刚线切割多晶硅片方案,考察了刻蚀反应温度和时间对硅片表面形貌的影响,确定了最优的反应温度和时间分别为25℃和5 min.在此条件下,所获得的多晶...     

硅熔体中碳化硅熔解与硅晶体中碳化硅生长

工业生产的太阳能电池用多晶硅锭内部常出现碳化硅夹杂,影响太阳能电池的转换效率,特别是严重威胁硅片的切割生产过程。本文研究了硅熔体中碳化硅熔解与硅晶体中碳化硅沉淀生长特性。在熔解实验中发现:即使在碳显著过饱和的情况下,碳化硅仍会熔解在1450℃的硅熔体中,同时熔体中易形核处发生新的碳化硅颗粒析出。在1350℃下进行了硅料中碳化硅沉淀的固相生长实验,结果表明晶体硅中碳化硅沉淀的高温固态生长十分缓慢。这一特性得到理论计算证实,它表明固相生长不可能是多晶硅锭中出现大颗粒碳化硅的原因。     

Near infra-red Mueller matrix imaging system and application to retardance imaging of strain

We report on the design and performance of a near infra-red Mueller matrix imaging ellipsometer, and apply the instrument to retardance imaging of strain in near infra-red transparent solids. Particularly, we show that the instrument can be used to investigate complex strain domains in multi-crystalline silicon wafers.     

球墨可锻铸铁与可锻铸铁的冲击韧性对比

研究了硅量和温度对球墨可锻铸铁冲击韧性的影响。得出了球墨可锻铸铁的室温和低温冲击韧性高于含硅较低的可锻铸铁的结论。     

冶金法提纯工业硅的研究

以冶金级硅为原料进行了制备高纯多晶硅锭的研究,自行设计了真空感应熔炼与定向凝固设备、电子束熔炼设备.通过酸洗、真空感应熔炼与第一次定向凝固、电子束熔炼、真空感应熔炼与第二次定向凝固等组合步骤对工业硅进行提纯.利用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)进行成分分析,实验结果表明,定向凝固有效去除了金属杂质,电子束对蒸汽压高的元素,尤其是磷元素的去除作用明显.Al的浓度降低到了0.4×10~(-6),Fe、Ca、Ti、Mn、Cu、Zn等金属杂质的浓度降到了0.1×10~(-6)以下,P含量降低到1.5×10~(-6).     

Influence of surfactant addition for the texture etching process on multi-crystalline silicon wafer

This study investigates the effects of different recipes and concentrations of surfactant on the texture and reflectance of a multi-crystalline silicon wafer surface. The morphology of the surface was examined and photographed using a field emission scanning electronic microscope. The reflectance of the surface was measured and analyzed using a self-designed optical system. The results of this study show that a higher hydrocarbon-surfactant (CH-surfactant) concentration in the etchant resulted in a slower reaction time. The optimum concentration of CH-surfactant was 1%. However, there were many white bubbles in the etching process. The optimum recipe for surfactant included fluoride 2% to diminish these bubbles. The reflectance was less than 22% in visible light. This cost effective acid chemical etching method is suitable for texturing silicon surfaces on 50?nm nanostructures. This is a critical criterion for determining the optimum recipe for surface texturing of acidic etching in solar cells.     

铸造多晶硅的研究进展

近年来,由于低成本和高效率的优势,铸造多晶硅成为最主要的光伏材料之一。现在,其铸造工艺相对成熟：对材料的缺陷和杂质的研究日趋深化,吸杂,钝化及表面结构等技术的应用显著地发问改善了材料的电学和光学性能,实验室水平上,用铸造多晶硅材料制成的太阳电池的转换效率高达18.6%,本文详细阐述了铸造多晶硅材料的研究现状和存在问题,展望今后的发展方向。     

孕育处理和过热保温对高硅铸铁性能的影响

通过研究孕育处理和过热保温对高硅铸铁性能的影响 ,发现孕育处理和过热保温能改善高硅铸铁的性能 ,并获得了改善高硅铸铁性能和生产无气孔致密铸件的工艺参数