Т. 326, № 2

Макромодель тепловых процессов установки для выращивания кристаллов солнечных элементов методом Бриджмена

Необходимость повышения эффективности функционирования солнечных батарей обусловлена постоянно повышающимися требованиями к солнечной энергетике. Повысить эффективность работы батарей можно с помощью использования более качественных элементов. Работа посвящена решению проблемы по созданию комплекса математических моделей различного уровня сложности для решения научно-технических задач, направленных на повышение качества кремния, выращиваемого методом Бриджмена. Цель исследования: разработка математической модели, позволяющей в реальном масштабе времени с приемлемой точностью прогнозировать течение процесса выращивания кристалла в варьируемых тепловых условиях. Методы исследования. Разработанная модель реализована на базе метода элементарных балансов для принятой расчетной схемы в пакете Matlab. Модель позволяет проводить оценку температурного поля установки, исследовать взаимное влияние тепловых процессов в системе «ростовой контейнер -термическая установка», имитировать тепловые процессы на всех этапах процесса выращивания кристалла, исследовать различные алгоритмы управления тепловой мощностью нагревателей. Результаты. Получены оценки положения изотерм кристаллизации и скорости роста кристалла в условиях вертикального метода Бриджмена с механическим перемещением ростового контейнера. Показано, что изменение температурного поля в контейнере при его перемещении существенно влияет на положение изотермы кристаллизации. При этом скорость роста может достигать области отрицательных значений, при которых происходит подплавление уже выращенного кристалла. Кроме того, фактическое время выращивания кристалла может заметно отличаться от запланированного. Полученные расчетным путем данные следует учитывать при проектировании новых установок и планировании экспериментальных работ по выращиванию кристаллов.

Ключевые слова:

электронный ресурс, труды учёных ТПУ, возобновляемая энергетика, мультикремний, фотоэлектрические преобразователи, моделирование, рост, кристаллы, метод Бриджмена, метод элементарных балансов, температурные поля, многозонные термические установки,

Авторы:

Бабушкин Юрий Владимирович

Филиппов Максим Михайлович

Нгуен Суан Хунг Array

Грибенюков Александр Иванович

Скачать PDF