保温层结构对感应加热制备太阳能级多晶硅影响的数值模拟研究

作者：徐浩然; 赵旭; 高昂; 祁雪燕; 强璐; 梁森; 李海波; 高忙忙^*

来源：人工晶体学报, 2019, 48(11): 2003-2031.

DOI：10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2019.11.005

• 多晶硅
• 感应加热
• 保温层结构
• 流场
• 固液界面

定向凝固技术是制备太阳能级多晶硅的主要制备技术。在该技术路线之中,优化多晶铸锭炉的热场结构和控制硅熔体的对流形态是获得高品质多晶硅的有效途径之一。本文设计了三种热场保温层,通过分析不同保温层下坩埚内硅熔体的热场、流场、固液界面、氧含量等的变化,确定了优化的保温层结构。研究发现,在传统固化碳毡保温层中引入石墨层可以使多晶炉内形成两个"热源",提高多晶炉的热效率,使其能耗降低了38. 5%;在洛伦兹力的作用下硅熔体中仅存在一个上下贯通的涡流,有利于硅中杂质原子的挥发。同时,添加石墨保温层后固液界面的形状由"W"状转变为凹状,其上的氧含量有所降低,并且V/Gn值在整个固液界面范围内均大于临界值,可以有效抑制氧沉淀。可见,在感应加热多晶硅生长系统中,采用固化碳毡+石墨保温层时,有利于降低多晶硅的生产成本并提高多晶硅的品质。

• 单位
  宁夏大学