欢迎登录材料期刊网

材料期刊网

高级检索

对制造光伏电池用多晶硅锭中的主要硬质夹杂SiC、Si3N4引起的热致应力进行数值分析.首先用晶体生长软件CGsim模拟定向凝固,获得铸锭凝固完成时温度场及夹杂分布,再基于此用有限元分析软件ANSYS分别分析这两种嵌于硅基体内的夹杂在硅基体内引起的热应力.夹杂颗粒模型形状设计依据其实际形状特征.由于SiC与硅均为立方结构,SiC夹杂影响可处理为各向同性;对于六方结构的Si3N4夹杂,通过对弹性矩阵的坐标转换考虑了其力学性能的各项异性.结果表明,多晶硅锭由1685 K降至室温的过程中,夹杂引起的最大热致应力SiC颗粒约为16 MPa,Si3N4颗粒在13 ~21 MPa之间,SiC团簇约为21 MPa,多颗粒在18~21 MPa之间.基于此,计算出多晶硅锭内最小失稳临界裂纹尺寸在286 ~ 676 μm之间,小于夹杂体的尺寸,因此在铸锭冷却过程中夹杂引起的裂纹发生可能性较大.

参考文献

[1] 邓太平 .太阳能多晶硅锭中夹杂的分布特性及其成因[D].南昌大学,2007.
[2] 孙守振;王林勇;奚西峰.碳化硅粒径分布对单晶硅线切割的影响[J].中国粉体技术,2011(1):52-54,58.
[3] 邱深玉;李样生;余方新;刘桂华;陈楠.太阳能多晶硅片表面线状缺陷的形貌特征及形成原因[J].太阳能学报,2012(5):802-805.
[4] 万群;李玉珍;徐宝琨;赵慕愚.多晶硅中碳化物及其来源的研究[J].半导体学报,1984(04):360.
[5] Zhang R;van Dyk EE;Rozgonyi GA;Rand J;Jonczyk R.Investigation of foreign particles in polycrystalline silicon using infrared microscopy[J].Solar Energy Materials and Solar Cells: An International Journal Devoted to Photovoltaic, Photothermal, and Photochemical Solar Energy Conversion,20044(4):577-585.
[6] Du GP;Zhou L;Rossetto P;Wan YP.Hard inclusions and their detrimental effects on the wire sawing process of multicrystalline silicon[J].Solar Energy Materials and Solar Cells: An International Journal Devoted to Photovoltaic, Photothermal, and Photochemical Solar Energy Conversion,200718(18):1743-1748.
[7] 李进;张洪岩;高忙忙;周锐;薛子文;梁森;李国龙;李海波;何力军.氩气流速对400 mm大直径磁场直拉单晶硅固液界面、热应力及氧含量的影响[J].人工晶体学报,2014(5):1193-1198,1211.
[8] Tan, J.;Li, Y.;Ji, G..Elastic constants and bulk modulus of semiconductors: Performance of plane-wave pseudopotential and local-density-approximation density functional theory[J].Computational Materials Science,2012:243-247.
[9] Seiner, Hanus;Ramirez, Cristina;Koller, Martin;Sedlak, Petr;Landa, Michal;Miranzo, Pilar;Belmonte, Manuel;Isabel Osendi, Maria.Elastic properties of silicon nitride ceramics reinforced with graphene nanofillers[J].Materials & design,2015Dec.15(Dec.15):675-680.
[10] 王学锋;翟立君;周旗钢;王敬;戴小林;吴志强.大直径直拉硅单晶炉热场的数值模拟[J].稀有金属,2004(5):890-893.
[11] 魏唱蕾 .TDL-150型单晶炉炉体设计及炉内温场和氩气流场的数值模拟[D].西安理工大学,2007.
[12] Dinesh Varshney;Swarna Shriya.Elastic, mechanical and thermodynamic properties at high pressures and temperatures of transition metal monocarbides[J].International Journal of Refractory Metals & Hard Materials,2013NOV.(NOV.):375-401.
[13] Przemyslaw Rupnowski;Bhushan Sopori.Strength of silicon wafers: fracture mechanics approach[J].International Journal of Fracture,20091(1):67-74.
上一张 下一张
上一张 下一张
计量
  • 下载量()
  • 访问量()
文章评分
  • 您的评分:
  • 1
    0%
  • 2
    0%
  • 3
    0%
  • 4
    0%
  • 5
    0%