太阳能级多晶硅制备成品率提高方法的研究

摘要

太阳能作为一种重要的可再生能源，其开发和利用受到各国广泛关注，以多晶硅为基板材料的太阳能电池因其较高的转换效率，较小的生态影响和长时间不降解等优点而不断迅速发展。太阳能产业的核心问题之一是开发具有高质量产品率的多晶硅材料。物理冶金法制备多晶硅成为实现大规模太阳能级硅的主要生产方式。在物理冶金法中，多晶硅的定向凝固、杂质含量及切割工艺对太阳能电池性具有很大影响。 本文针对宁夏宁电光伏材料有限公司如何提高制备多晶硅产品率问题开展研究，通过分析多晶硅制备的工艺流程，提出合理选择定向凝固参数、改进隔热板下拉方法及控制硅锭切割范围等方法以实现多晶硅产品率的提高。本文主要研究内容为： （1）结合铸锭分厂生产过程中的实际情况，在分析定向凝固原理、方法和设备的基础上，讨论了凝固速率对不同金属杂质有效分凝系数的影响及凝固速率对各种金属杂质去除的影响，并从凝固速率的选择方面提出了提高定向凝固制备多晶硅成品率的方法和改进措施，以提升铸锭炉多晶硅提纯效果。 （2）研究了隔热板下拉速率对定向凝固制备多晶硅成品率的影响，提出两种不同的解决方案，并进行比较，以提升铸锭炉提纯多晶硅的效果。 （3）针对硅锭切割硅片工艺流程，在阐述切片工作原理及切割设备基础上，分析各种金属杂质浓度与硅锭高度之间的关系，提出通过控制硅锭切割范围，在杂质浓度达到使用标准的前提下，尽可能减少锯切硅锭高度，减少硅料损失，从而提高成品率。

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第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 多晶硅行业市场调查

1.3.1 多晶硅行业发展景气度较高

1.3.2 国际多晶硅企业竞争情况

1.3.3 国内多晶硅企业竞争情况

1.3.4 我国多晶硅行业发展政策

1.4 论文主要研究内容

第2章 多晶硅的相关理论与生产流程

2.1 多晶硅太阳能电池的工作原理

2.2 多晶硅的物理、化学性质

2.3 铸造多晶硅锭的主要参数及检测方法

2.3.1 导电类型

2.3.2 电阻率

2.3.3 少子寿命

2.4 生产流程

2.4.1 工业硅制备过程

2.4.2 破碎和酸洗

2.4.3 电子束熔炼

2.4.4 定向凝固

2.4.5 精整、截断和切片

2.5 本章小结

第3章 定向凝固制备多晶硅成品率提高方法

3.1 铸锭分厂生产现状及工作流程

3.1.1 生产现状

3.1.2 工作流程

3.2 定向凝固原理及方法

3.3 定向凝固设备及工艺流程

3.3.1 定向凝固设备

3.3.2 铸锭设备的工艺流程

3.4 提高多晶硅成品率凝固速率的选择

3.4.1 凝固速率对有效分凝系数的影响

3.4.2 凝固速率对各种金属杂质去除的影响

3.5 优化隔热板下拉速率

3.5.1 隔热板下拉速率对定向凝固的影响

3.5.2 隔热板下拉方法不同方案的比较

3.6 本章小结

第4章 切割制备多晶硅片的过程控制

4.1 硅片切割的原理及工艺流程

4.2 硅锭切割设备

4.3 硅锭切割范围控制

4.3.1 各种金属杂质浓度与硅锭高度之间的关系

4.3.2 多晶硅锭切割范围的控制

4.3.3 切割方案的确定

4.4 本章小结

第5章 总结与展望

参考文献

致谢

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