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全球能源的紧张导致可再生能源的快速发展,太阳能以分布广泛、储量丰富、清洁无污染等优点成为解决能源危机和环境污染的首选新能源。多晶硅以较高的性能价格比已成为制造太阳能电池的主要原料,但多晶硅具有试验周期长、费用高、风险大等缺点;采用模拟手段对多晶硅生产工艺进行研究是一种廉价且行之有效的方法,它在多晶硅生产中起到了重要的作用。
论文介绍了国内外太阳能产业的发展和研究现状;研究了光伏产业链和多晶硅铸锭制备方法;多晶硅是生产太阳能电池的主要原料,磷杂质含量过高会影响太阳能电池的效率和可靠性,而磷在硅中分凝系数较大,很难通过定向凝古或区域熔炼方法去除,如何有效低成本去除磷杂质是多晶硅企业普遍面临的难题,本文在总结前人工作和创新的基础上,确定了使用真空电子束法除去多晶硅中磷杂质的工艺流程,企业进行的试验表明是可行的;在深入研究冶金法多晶硅生产工艺的基础上,采用有限元方法对铸锭多晶硅加热过程进行模拟,得到了节点和热流温度随时间变化曲线和温度云图,所得结果与实际相符;结果发现多晶硅的温度分布是非均匀的,呈现局部漩涡状,论文尝试性的采用流体效应进行了解释,为进一步对多晶硅生产工艺进行优化研究奠定了基础。