Metoda niskociśnieniowej rafinacji krzemu

• Autorzy: Kula P. , Komorowski J. , Kaczmarek Ł. , Dudek M. , Dybowski M.

Warianty tytułu

EN

Low-pressure method of refining silicon

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki prac nad możliwością przetapiania krzemu w postaci proszku o wielkości ziaren poniżej 0,1 mm, który po procesie krystalizacji stanowi cienką 0,2 mm warstwę krzemu znajdującą się na podłożu molibdenowym. Opisano także wpływ przebiegu procesu na możliwości kierowania przemieszczaniem się płaskiego frontu krystalizacji w cienkiej warstwie krzemowej. Proces przetapiania i krystalizacji jest przeprowadzany za pomocą układu złożonego z dwóch rozgrzewanych oporowo elementów molibdenowych, których temperaturą można sterować Zarówno podczas nagrzewania sproszkowanego krzemu do temperatury topienia, jak i podczas jego ochładzania do postaci stałej warstwy krzemowej. Prąd przepływający przez grzałki jest generowany przez osobny dla każdej z nich zasilacz prądowy. Wzrost wartości natężenia wytworzonego w ten sposób prądu jest wprost proporcjonalny do wzrostu temperatury grzałki. Zaprojektowane urządzenie oraz przeprowadzone na nim badania przetapiania krzemu mogą posłużyć w póżniejszych etapach prac do uzyskania odpowiedzi na temat możliwości wytwarzania tanich ogniw słonecznych. w ogniwach tego typu elektrodę tylną będzie stanowić element molibdenowy, który przed procesem topienia i krystalizacji pełnił funkcję podłoża dla topionego krzemu, natomiast warstwę krzemu słonecznego będzie stanowić topiony, kierunkowo krystalizowany i w ten sposób oczyszczony proszek krzemowy o początkowej czystości 99,5% Si. W procesie krystalizacji cienkiej warstwy krzemowej wykorzystanie własności i możliwości wytworzenia płaskiego frontu krystalizacji kierunkowo przemieszczającego się przez krystalizującą warstwę pozwolą na oczyszczenie surowca do wartości 99,9999% Si. Oprócz zabiegu oczyszczania krzemu za pomocą płaskiego frontu krystalizacji, proces rafinacji krzemu będzie wspomagany dodatkowymi metodami, tj. obróbką w wysokiej próżni, trawieniem sproszkowanego krzemu w odczynnikach usuwających określone zanieczyszczenia i innymi znanymi metodami metalurgicznymi, które wpłyną na osiągnięcie założonej czystości krzemu.

EN

The article presents the results of the possibility of melting the silicon powder with a grain size below 0.1 mm, which, after crystallization process to convert an 0.2 mm thin silicon layer located on the molybdenum substrate. Also describes the infiuence of the process on the possibility of directing movement of the flat front crystallization in a thin silicon layer. The melting and crystallization process is carried out using a system consisting two resistively heated molybdenum elements, whose temperature can be controlled while heating the silicon powder to the melting point and when it is cooling to a solid layer form. The current through the heating element is generated by a separate one for each power supply. The increase in intensity current values obtained in this way is directly proportional to the growth temperature of the heater. Designed device and conducted research on it, can be used in the later stages of work to get answers about the possibility of producing low-cost solar cells. In this type of cells a back electrode will be a molybdenum element, which before the process of melting and crystallization served as the base for the molten silicon and the layer will be a melting and directionally crystallized refining silicon layer. In the process of crystallization of a thin layer used to property and possibility ofgenerating the flat front of crystallization moving through the crystallized layer to purify the raw material to a value of 99.9999% Si. Apart cleaning treatment using a flat front of crystallization, refining process will be supported by additional methods such as treatment in a high vacuum, etching powdered silicon in reagents removing certain contaminants and ot her conventional metallurgical methods that will impact on achievement of established purity.

Słowa kluczowe

PL

rafinacja; krzem; fotowoltaika

EN

silicon; refining; photovoltaic

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 34, nr 5
• Strony: 493--496
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz. rys.

Twórcy

autor

Kula P.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Łódzka

autor

Komorowski J.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Łódzka

autor

Kaczmarek Ł.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Łódzka

autor

Dudek M.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Łódzka

autor

Dybowski M.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Łódzka

Bibliografia

• [1] Flemings H. M.: Solidification processing. McGraw-Hill Company, New York (1974).
• [2] Klugman-Radziemska E.: Fotowoltaika w teorii i praktyce. BTC, Legionowo (2010).
• [3] Luque A., Hegedus S.: Handbook ofphotovoltaic science and engineering. John Wi1ey&Sons Inc. (2002).
• [4] Markvart T., Castaner L.: Solar cells: materials, manufacture and operation. Elsevier (2005).
• [5] Scheel H. J., Fukuda T.: Crystal gworth technology. Wiley (2003).
• [6] Moritaa K., Mikib T.: Thermodynamics of solar-grade-silicon refining. Elsevier (2003).
• [7] Fraś E.: Krystalizacja metali. WNT (2003).