多晶硅电磁约束无接触连续熔炼实验研究.pdf

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1、中圈错孽艘求IIIIIIIIIIIII』WF28118犬玺UniversityofScienceandTechnologyofChina硕。蠢黛舷i论；文论文题目垒量蕉垫叠丝塞垂接丛连熊熔熊宴坠堑究作者姓名学科专业导师姓名完成时间中圈绅孽技求犬誊硕士学位论文鳓秀7动去j多晶硅电磁约束无接触连续熔炼实验作者姓名：学科专业：院系：导师姓名：完成时间：研究陈满明㈣Universit]厂ofScienceandTechnol093ofChinaniversitor-cienceanchnologyorhinalADissertationforMaster

2、，SDegreeTheStudyoftheElectromagneticRestraining，Non-contaminatedandContinuousMeltingofMulticrvstaUineSiliconAuthor’SName：ManmingChenMajor：Tutor：PlasmaPhysicsV．P．ShudeⅥ，an、Prof．JinxiuMaFinishTime：May2013中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含

3、任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：签字日期：中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。作者签名：签

4、字日期：导师签名：签字日期：2摘要能源是社会生产力发展的动力源泉、是国民经济快速增长的保障，随着煤、石油、天然气等化石能源日益短缺，人类社会迫切需要新型能源，于是太阳能等新型清洁能源得到了迅速发展。目前太阳能电池的主要原料为高纯多晶硅，相比于其他光伏电池原料，多晶硅的性价比是最高的，因此多晶硅太阳能电池组件的产量保持着高速增长。而通过降低太阳能级高纯多晶硅的成本，可以促进光伏市场的进一步发展。目前高纯多晶硅的生产技术大多以化学方法为主，其成本高、能耗大、工艺复杂，还会对环境造成污染。相比较而言，物理法投资较少、能耗小、无污染，发展前景较好。我们所

5、研究的真空下多晶硅的电磁约束无接触连续熔炼技术就是一种物理法，该方法利用石墨的感应加热先将硅料熔化，再由交变磁场与硅液中的涡流作用产生电磁约束力，实现硅液的电磁约束，随即不断向熔融硅中加入原料，利用硅液自身的感应加热使加入的原料被不断地熔化、约束，实现连续熔炼。论文中的实验以熔炼过程为轴线展开。利用磁探针探究了空载时，铜坩埚内的磁场分布规律及其影响因素：利用水冷底座通过间接测量的方法研究了石墨感应加热的热效率及其影响因素：验证了真空环境下，多晶硅电磁约束无接触连续熔炼的可行性，探究了电源功率的控制对多晶硅凝固的影响以及连接石墨的底座材料性质对熔炼

6、的影响。通过实验得到了一些具有指导性和实际意义的规律以及结论。1．铜坩埚内的磁场在同一轴向高度的垂面上(Z=常数)均匀分布，在励磁线圈所在范围最强：坩埚内的磁感应强度随着与线圈距离、线圈与铜坩埚底部(底部为全开缝端)距离的增大而减小，随着电源频率的上升而减弱，随着电源输出功率的增大而增强，但是以上这些因素并不会改变铜坩埚内磁场的分布位形。2．感应加热的热效率主要受线圈与坩埚的相对位置、感应加热物质与线圈的相对位置以及电源频率的影响，而与电源输出功率的大小没有关系。摘要3．利用前两部分实验的结论，选择适当的实验条件，实现了真空环境下，多晶硅电磁约束

7、无接触连续熔炼：并且发现电源输出功率的调节速率会直接影响到多晶硅凝固时形态的保持：另外以非金属耐高温材料制成的底座相比于水冷导体材料底座可以大幅提高能量的利用率，从而可以减少能量的消耗。关键词：太阳能级多晶硅：电磁铸造技术：电磁约束；感应冷坩埚AbstractAbstractEnergyisthemotorpowerofthesocialproductiveforces，anditgnat—anteesthefastpaceofthenationaleconomy．Asthefossilresources，suchascoal，petrol，na

8、turalgases，etc．becomeincreasinglyscarce，thehumansocietyisinanurgetog