人工晶体学报

作者：孙英龙, 郑丽丽, 张辉

单位：1.清华大学航天航空学院,北京 100084;；2.清华大学工程物理系,北京 100084

关键词：准单晶硅铸锭,阶跃分布孔隙率,籽晶熔化,堆积硅料,界面形状,熔化状态,

基金：国家重点研发计划(2020YFB1506501)

本文针对光伏太阳能用准单晶硅铸锭系统的硅料熔化过程进行了数值模拟研究,尤其是孔隙率阶跃分布的堆积硅料熔化过程对籽晶熔化的影响。研究结果表明:堆积硅料孔隙率呈轴向阶跃分布有利于降低籽晶的熔化比例;籽晶的熔化界面形状主要受下层孔隙率影响,在特定的平均孔隙率范围内,上下两层孔隙率差异较小时,孔隙率的轴向阶跃分布对籽晶的熔化界面形状影响较小;当籽晶的熔化比例相近时,平均孔隙率越小,籽晶的熔化界面形状越平缓,越有利于籽晶边缘区域的保留;当平均孔隙率一定时,下层孔隙率越小越有利于籽晶边缘区域的保留。堆积硅料区域孔隙率呈径向阶跃分布会使籽晶的熔化界面形状发生畸变,内层孔隙率的逐渐增大会使籽晶的熔化界面形状由“凸”逐渐转变为“凹”,外层孔隙率不大于内层孔隙率时籽晶可以得到有效保留;内外两层孔隙率差值越小,籽晶的熔化比例越小。籽晶的熔化比例分布在不同轴向阶跃分布孔隙率下呈现一定的中心对称性,而在不同径向阶跃分布孔隙率下呈现一定的周期性,孔隙率均匀分布时的籽晶熔化界面形状优于其他情况。在实际工况条件下,可以根据由不同孔隙率分布条件下获取的籽晶熔化状态数据绘制的等值线图对堆积硅料区域的孔隙率分布进行合理配置。

来源：2023年第10期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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