【正文】 熔點(diǎn)的溫度，開始結(jié)晶，上部始終保持在硅熔點(diǎn)以上的溫度，直到結(jié)晶完成。圖 14 所示為直融法制備鑄造多晶硅用晶體生長(zhǎng)爐的結(jié)構(gòu)。河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 同樣地，通過保持固液界面在同一水平面上并逐漸上升，使得整個(gè)熔體結(jié)晶為晶錠。 圖 13 所示為直熔法制備鑄造多晶硅的示意圖。在制備鑄造多晶硅時(shí)，首先將多晶硅的原料在預(yù)熔坩堝內(nèi)熔化，然后硅熔體逐漸流入到下部的凝固坩堝，通過控制凝固坩堝周圍的加熱裝置，使得凝固坩堝的底部溫度最低，從而硅熔體在凝固坩堝底部開始逐漸結(jié)晶。而且，這種技術(shù)河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 所需的人工少，晶體生長(zhǎng)過程易控制、易自動(dòng)化，而且晶體生長(zhǎng)完成后，一直保持在高溫，對(duì)多晶硅晶進(jìn)行了 “原位 ”熱處理，導(dǎo)致體內(nèi)熱應(yīng)力的降低，最終使晶體內(nèi)的位錯(cuò)密度降低 [ 6]。從本質(zhì)上講兩種技術(shù)沒有根本區(qū)別，都是鑄造法制備多晶硅，只是采用一只或兩只坩堝而已。所以，也有人稱這種方法為熱交換法（ Heat Excha nge Method， HE M）。一種是澆鑄法，即在一個(gè)坩堝內(nèi)將硅原材料熔化，然后澆禱在另一個(gè)經(jīng)過預(yù)熱的坩堝內(nèi)冷卻，通過控制冷卻速率，采用定向凝固技術(shù)制造大晶粒的鑄造多晶硅。 圖 11 鑄造多晶硅太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率 [5] 167。而在實(shí)際生產(chǎn)中的鑄造多晶硅太陽(yáng)電池效率也已達(dá)到 15%～ 16%左右 。 自從鑄 造多晶硅發(fā)明以后，技術(shù)不斷改進(jìn)，質(zhì)量不斷提高，應(yīng)河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 用也不斷廣泛。 與直拉單晶硅相比，鑄造多晶硅的主要優(yōu)勢(shì)是材料利用率高、能耗小、制備成本低．而且其晶體生長(zhǎng)簡(jiǎn)便，易于大尺寸生長(zhǎng)．但是，其缺點(diǎn)是含有晶界、高密度的位錯(cuò)、微缺陷和相對(duì)較高的雜質(zhì)濃度，其晶體的質(zhì)量明顯低于單晶從而降低了太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率。 1975年，德國(guó)的瓦克 ( Wacker)公司在國(guó)際上首先利用澆鑄法制備多晶硅材料 (SILSO) [ 1, 2]，用來(lái)制造太陽(yáng)電池。 鑄造多晶硅概述 利用鑄造技術(shù)制備硅多晶體，稱為鑄造多晶硅(multicrystallinesilicon， mcSi)。但大規(guī) 模利用太陽(yáng)能發(fā)電的關(guān)鍵是制備高成品率低成本、高效率的太陽(yáng)能電池。美國(guó)的 He mlock、 MEMC 等公司，德國(guó)的 Wacker 公司和日本的 Tokuyaw a 和三 菱公 司 產(chǎn)能 占全 球 產(chǎn)能 的 95%以上 ，而 且在2021—2021 年都有較大幅度的擴(kuò)產(chǎn)量。到 2021 年 ，全球太陽(yáng)能電池的 10GW產(chǎn)量中，多晶硅約占 9000MW，因此，多晶硅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有廣闊的市場(chǎng)。 國(guó)內(nèi)外多晶硅材料的發(fā)展現(xiàn)狀 現(xiàn)在國(guó)內(nèi)主要多晶硅生產(chǎn)商主要有洛陽(yáng)中硅高科技公司、四川峨河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 嵋半導(dǎo)體材料廠和四川新光硅業(yè)公司。最后介紹了本文的主要研究?jī)?nèi)容及目的。 從而降低了太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率。而鑄造多晶硅是利用澆鑄或定向凝固的鑄造技術(shù)，在方形坩堝中制備晶體硅材料，其生長(zhǎng)簡(jiǎn)便，易于大尺寸生長(zhǎng)，易于自動(dòng)化生長(zhǎng)和控制，并且很容易直接切成方形硅片；材料的損耗小，同時(shí)鑄造多晶硅生長(zhǎng)時(shí)相對(duì)能耗小，促使材料的成本進(jìn)一步降低，而且鑄造多晶硅技術(shù)對(duì)硅原材料純度的容忍度要比直拉單晶硅高。如 果將直拉單晶硅圓柱切成方柱，制備 方形太陽(yáng)電池，其材料浪費(fèi)就增加，同樣也增加了太陽(yáng)電池組件的成本 。 2l 世紀(jì)初已占 50％以上，成為最主要的太陽(yáng)電池材料。雖然單晶硅太陽(yáng)電池的成本在不斷下降，但是與常 規(guī)電力相比還是缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，因此，不斷降低成本是光伏界追求的目標(biāo)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 ......................................................................... 21 結(jié) 論 ....................................................................................................... 23 參考文獻(xiàn) .................................................................................................. 24 致 謝 ....................................................................................................... 25 附 錄 ..................................................................................................... 26 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第一章 緒 論 167。 應(yīng)力產(chǎn)生的原因 ..................................................................... 20 167。 在退火階段適當(dāng)提高退火溫度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 .......................... 19 167。 在長(zhǎng)晶階段減小固液界面的溫度梯度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 .............. 18 167。 實(shí)驗(yàn) 過程 ....................................................................................... 16 第三章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 ...................................................................... 18 167。 本文研究的主要目的及內(nèi)容 ....................................................... 14 第二章 實(shí) 驗(yàn)過程 .................................................................................... 16 167。 晶體生長(zhǎng)工藝 ........................................................................ 10 167。 鑄造多晶硅的原材料 ............................................................... 9 167。 鑄造多晶硅的 生產(chǎn) 工藝 ................................................................. 3 167。 國(guó)內(nèi)外多晶硅材料的發(fā)展現(xiàn)狀 ..................................................... 1 167。 關(guān)鍵詞 ： 鑄造多晶硅，溫度梯度，熱應(yīng)力河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II Stress Relieving in Crystal Growth of Polycrystalline Silicon ABSTRACT At present,in the production of polycrystalline silicon,thermal stress will be exist because diffierent location has diffierent temperature in crystal growth. In other words,temperature gradient exist in silicon ingot. If thermal stress caused by temperature gradient is not eliminated effectively, the silicon wafer processed will break to pieces. It will affect solar cell quality badly. The subfissure what is called is fragmentation that is not easy to perceive in the silicon wafer , exploring and improving the method that relieve stress has important significance for quality and life of polycrystalline silicon solar cell. This experiment used Simple Variable Method to explore stress make statistic analysis for 48 silicon ingots in the research processing. The results show that decreasing the temperature gradient of solid liquid interface in crystal growth, increasing anneal time or increasing anneal temperature both can reduce the percentage of subfissure silicon brick. But in the three methods, increasing anneal time is the best. By improving the method of stress relieving,we can help the enterprice to redeem the loss of million RBM every this reason,the research result has valuable significance. KE