改良西门子法多晶硅产品质量控制措施探究

随着太阳能行业的发展,提高太阳能电池板转化率的需求越来越强烈,导致单晶硅硅片的用量占比快速提高,多晶硅硅片比例逐渐减少。而生产单晶硅片用的多晶硅质量要求高于铸锭多晶硅,主要体现在同样内在品质情况下,多晶硅外观要求致密、无缝隙、无孔洞等异常情况。本文主要针对改良西门子法还原炉在还原工艺阶段造成的硅芯芯夹、断面结构疏松和表面颜色异常等问题进行了原因分析,并给出了处理措施。实践表明,本文列举措施可以有效提升多晶硅质量。

多晶硅还原炉中硅棒的直流电加热模型

考虑西门子还原炉内对流传热、辐射传热以及化学反应热,建立24对棒西门子还原炉内硅棒直流电焦耳加热模型。研究不同分布环上硅棒增长半径、反应器壁辐射率对硅棒内部径向温度分布的影响。结果表明：随着硅棒半径的增大,位于内环和中环的硅棒中心温度先增大又减小,而外环上的硅棒内部温度分布更不均匀;增大反应器壁辐射率,硅棒中心温度逐渐增大;辐射热损失越大,反应器壁的辐射率对硅棒内部温度的影响越强。

42对棒环形布棒还原炉能量耗散研究

由于无法对大型还原炉环状硅棒排布方式对能耗的影响做出准确判断,对42对棒西门子多晶硅还原炉进行仿真模拟计算,建立两种环状硅棒布棒方式(三环排布、四环排布)的还原炉模型。通过对还原炉的炉行为及棒行为分析发现,硅棒直径加大能耗也会相应加大,且这种变化受炉内流场和温度场共同影响;同时,还原炉内内环硅棒辐射能耗随硅棒直径的增大呈先增大后减小的变化趋势,而排列在外环的硅棒辐射损耗则随硅棒直径的增大而不断增大。针对42对棒西门子还原炉内硅棒的排布方法,提出选用硅棒三环排布的方式可达到降低该还原炉总能耗的目的。