季鑫
,
杨德仁
,
答建成
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2016.03.003
首先综述了硅基单结太阳能电池的分类、制备方法及进展,介绍了化学气相沉积法、液相外延法(LPPE)、金属诱导结晶法(MIC)、磁控溅射法以及分子束外延法等各种硅基太阳能电池的制备方法,阐述了各种制备工艺的优缺点.其次,总结了单晶硅、多晶硅以及非晶硅太阳能电池在组织结构、缺陷方面的研究现状.最后,对硅基太阳能电池的机械、电学、光学以及光电性能等方面的研究进展做了论述.
关键词:
硅基单结太阳能电池
,
制备方法
,
单晶硅
,
多晶硅
,
非晶硅
,
缺陷
,
力学性能
吴永
,
王伟
,
刘晓瑞
中国有色金属学报
联系生产实际对西门子法三氯氢硅氢还原反应体系的反应做了归类分析,选用可靠适用的热力学基础数据,设计合理计算方案,计算分析16个反应在反应温度区及附近温度区的吉布斯自由能和标准平衡常数数值,利用反应耦合理论提供了将SiHCl3(g)+H2(g)=Si(s)+3HCl(g)作为主反应的热力学依据,确认该主反应与关键组分SiHCl3(g)的两个热分解生成有Si(s)和SiCl4(g)的反应构成的平行反应为生成Si-CVD的主要反应.在此基础上,应用L-H均匀表面吸附理论,借助非均相气-固相催化反应模型方法,导出该还原Si-CVD过程的本征速率方程-rAs=ksc1cA +ksc2cA2+ksc3cA4,进而线性化变换为等价的拟一级不可逆反应动力学模型-RAS=ksc,djcA,dj(简写为-RAss=kscccA),便于动力学参数测定和后续建立宏观动力学模型.
关键词:
反应工程
,
多晶硅
,
西门子法
,
三氯氢硅氢还原反应
,
化学气相沉积
,
热力学分析
,
本征动力学模型
罗大伟
,
孙金玲
,
张爽
,
卢一平
,
张国良
,
李廷举
功能材料
磷是多晶硅中的主要杂质元素之一,目前采用的酸洗以及定向凝固工艺无法将其含量降低到太阳能级多晶硅所要求的范围之内。采用自行设计的真空电磁感应熔炼炉及定向凝固炉研究了真空度、精炼时间和精炼温度对除磷效果的影响。研究结果表明当炉内压强为5.0×10-1 Pa时,精炼温度和时间分别为1723K和60min时,精炼后硅中磷含量由原来的2.0×10-5（质量分数）降低到1.8×10-6（质量分数）;研究推导出了在压强为5×10-1Pa下磷的含量随精炼时间和精炼温度的关系式如下：XP=X0Pexp[（-1.43×10-4-3.1×10-7T）t]同时还对真空感应熔炼除磷过程进行了热力学与动力学分析。
关键词:
多晶硅
,
电磁感应熔炼
,
动力学
,
热力学
夏小霞
,
周乃君
,
王志奇
人工晶体学报
建立了多晶硅化学气相沉积反应的三维模型,同时考虑质量、能量和动量传递,利用CFD软件对炉内的流动、传热和化学反应过程进行了数值模拟,并分析了硅沉积速率、SiHC13转化率、硅产率以及单位能耗随H2摩尔分数的变化规律.结果表明:计算结果与文献数据吻合较好;随着硅棒高度的增加,硅沉积速率不断增大;最佳的进气H2摩尔分数范围为0.8 ～0.85.
关键词:
多晶硅
,
化学气相沉积
,
数值模拟
,
沉积速率
倪昊尹
,
陈彩霞
人工晶体学报
针对SiHCl3-H2体系下硅的化学气相沉积过程,采用边界层反应模型和Chemkin模拟软件,耦合不同气相与表面化学反应机理,对不同条件下硅的沉积速率,高温下HCl气体对硅表面的侵蚀速率进行了模拟计算.与文献报道的三组实验数据进行对比,验证现有反应机理的模拟精度,确定一套修正化学反应机理可以较为准确地预测工业级西门子多晶硅还原炉条件下多晶硅的沉积速率.
关键词:
多晶硅
,
化学气相沉积
,
数值模拟
,
反应机理
聂陟枫
,
谢刚
,
侯彦青
,
崔焱
,
李荣兴
,
宋东明
人工晶体学报
本文考虑包括热辐射在内的质量传递、动量传递、能量传递三维模型,利用流体力学计算软件,对12对棒西门子多晶硅CVD还原炉硅沉积过程的传热情况进行数值模拟.应用传热模型计算了实际还原过程的总能耗,并与实际生产运行测量值进行比较,相对误差为7.1％,表明传热模型准确可靠.基于DO离散坐标辐射模型,详细分析了硅棒与反应器壁间的辐射换热情况,探讨了硅棒生长过程中内、外环硅棒辐射能的变化趋势以及不同器壁发射率对还原炉内辐射能的影响.结果表明:辐射换热是硅沉积过程最主要的热量传递形式;外环硅棒的辐射能远大于内环硅棒的辐射能,并且外环硅棒的辐射能随硅棒直径的增大而增大;硅棒辐射能随着反应器壁材料发射率的增大而增大,并采用典型工况数据,计算了不同反应器壁材料发射率条件下的产品单位质量理论能耗.
关键词:
辐射换热
,
CVD还原炉
,
多晶硅
,
数值模拟
,
改良西门子法
侯彦青
,
谢刚
,
俞小花
,
李荣兴
,
宋东明
中国有色金属学报
根据相关热力学数据,首先计算并拟合得到Si-Cl-H三元系中气相Cl与H原子的摩尔比(nCl/nH)与反应达到平衡时的气相Si与Cl原子的摩尔比(nsi/nCl)Eq的关系.为了得到合理的SiCl4 (STC)和SiHCl3 (TCS)的进料配比,详细分析TCS与STC的3种配比(nTCS/nSTC分别为1/4、1和4)时温度、压强以及进料配比对Si沉积率的影响.结果表明:以STC和TCS的混合物为原料时,最佳温度为1400K,压强为0.1MPa.为了保证硅产率达到可工业化生产的35％以上,当原料摩尔比(nTCS/nSTC)为1/4时,原料中nCl/nH为0.055;当原料摩尔比(nTCS/nSTC)为1时,原料中nCl/nH比为0.07;当原料摩尔比(nTCS/nSTC)为4时,原料中nCl/nH为0.09.随着硅原料中TCS所占比例的增大,在较高的nCl/nH下,就可以得到较高的硅产率.最后分析得到:当选定原料配比时,要得到合理的硅产率,所需要控制nCl/nH的范围;当进料中nCl/nH一定时,要得到合理的硅产率,需选择原料配比的理想范围.
关键词:
西门子法
,
SiHCl3
,
SiCl4
,
多晶硅
,
硅产率
吴元庆
,
赵洋
,
王泽来
,
周涛
,
边玉强
,
陆晓东
,
张鹏
人工晶体学报
针对定向凝固多晶硅铸锭炉内温场的分布特点,利用COMSOL 5.0模拟软件优化设计了定向凝固多晶硅铸锭炉内部坩埚形状,并对优化后铸锭炉内的温场分布进行了详细分析.结果表明:将坩埚底面由平底结构改进为凸底结构,可优化铸锭坩埚内的温场分布,使长晶界面的等温线趋于水平分布,进而可有效解决中心区域结晶过早、边角区域结晶过慢和边角区热诱导缺陷、杂质密度大等铸锭过程中存在的基本问题.
关键词:
多晶硅
,
坩埚形状
,
温场
,
数字模拟
,
等温线
黄国强
,
王乃治
,
潘金花
人工晶体学报
针对硅烷热分解生产多晶硅的过程,建立了基于动量、质量、能量同时传递并耦合硅烷热分解反应的硅烷-氢气化学气相沉积模型,采用计算流体力学方法分析了传统钟罩式硅烷反应器内的流场、温度场和浓度场.针对普通反应器内存在的死区以及沉积速率不均匀的问题,提出了新型的带出气筒的反应器结构,并对结构进行了数值模拟.计算结果表明,与普通钟罩式硅烷反应器相比,新型反应器的流场、温度场以及硅烷浓度分布更加合理,有效减小了反应器内的漩涡,缓解了气体在进出口间的“短路”现象,使硅棒表面的沉积速率更加均匀.
关键词:
硅烷
,
多晶硅
,
钟罩反应器
,
数值模拟
