автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.10, диссертация на тему:Моделирование и исследование технологии получения мультикристаллического кремния в индукционной печи с холодным тиглем

005005746

На правах рукописи

Кичигин Вячеслав Владимирович

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ МУЛЬТИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ В ИНДУКЦИОННОЙ ПЕЧИ С ХОЛОДНЫМ ТИГЛЕМ

Специальность: 05.09.10 - Электротехнология

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

- 8 ДЬН 2011

Санкт-Петербург - 2011

005005746

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Защита состоится 21.12.2011 г. в ' Э ч. На заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.238.05 Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) по адресу: 197376, г. Санкт-Петербург, ул. Проф. Попова, д. 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина).

Автореферат разослан 18.11.2011 г.

кандидат технических наук, доцент Позняк Игорь Владимирович доктор технических наук, профессор Гончаров Вадим Дмитриевич кандидат технических наук Горюшин Георгий Александрович Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)

Учёный секретарь диссертационного совета

и

Белов М.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Согласно статье 21 федерального закона № 35 -ФЗ «Об Электроэнергетике», принятого Государственной думой 21 февраля 2003 года, одним из основных направлений государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики, является поддержка использования возобновляемых источников энергии. На фоне экологических проблем и периодического удорожания традиционных невозобнов-ляемых источников энергии можно ожидать, что эта поддержка будет только усиливаться.

Одним из экологически чистых способов производства электроэнергии является преобразование солнечного света в электричество при помощи солнечных батарей, широкому использованию которых препятствует высокая стоимость фотоэлектрических преобразователей (ФЭП). Наиболее перспективными для широкомасштабного наземного применения являются ФЭП, подложка которых выполнена из мультикристаллического кремния солнечного качества (99,9999 % чистоты). Коэффициент полезного действия таких ФЭП находится на уровне 16%, что на 1-2% меньше КПД ФЭП на подложке из монокристаллического кремния. При одинаковом ресурсе работы, составляющем 10 лет, производство мультикристаллического кремния значительно дешевле, что делает использование его в качестве материала подложек ФЭП наземного применения более выгодным.

Основная масса мультикристаллического кремния для ФЭП производится методом направленной кристаллизации расплава в тиглях из особо чистого кварца. Основными недостатками метода являются периодичность процесса и использование дорогостоящих одноразовых тиглей. Это является препятствием для снижения стоимости ФЭП, 70% которой составляет стоимость кремниевой подложки.

Наиболее перспективным путем повышения эффективности производства мультикристаллического кремния является технологическая схема, совмещающая индукционный метод нагрева с незагрязняющим способом плавки в гарнисаже и непрерывно-последовательной кристаллизацией расплава в сли-

3

ток прямоугольного поперечного сечения. В мире только две фирмы занимаются разработкой технологии направленной непрерывно-последовательной кристаллизации солнечного кремния в индукционной печи с холодным тиглем: Sumko Solar Corporation (Япония) и Emix (Франция). Однако, техническая информация об этом представляет коммерческую тайну.

В России началось восстановление производства поликристаллического кремния, в том числе и солнечного качества, однако отсутствует последующий цикл его переработки в мультикристаллический кремний. Очевидно, что задача разработки российской технологии и оборудования для получения мультикристаллического кремния является актуальной.

Актуальность темы диссертационной работы заключается в разработке, отсутствующей в России, технологии и оборудования для получения прямоугольных в поперечном сечении слитков мультикристаллического кремния солнечного качества.

Цель работы и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка и исследование технологии получения слитков мультикристаллического кремния солнечного качества, путём непрерывно-последовательной кристаллизации расплава в индукционной печи с холодным тиглем.

Исследовательские задачи, решаемые в работе:

• Анализ методов и оборудования для получения кремния, используемого при производстве подложек ФЭП;

• Исследование на математической модели тепловых и электрических параметров плавки, условий кристаллизации и отжига слитка кремния;

• Разработка экспериментального исследовательского стенда;

• Разработка технологии стартового нагрева кремния;

• Разработка технологии непрерывно-последовательной плавки кремния в индукционной печи с холодным тиглем с получением слитка прямоугольного сечения;

• Экспериментальное исследование энергетических характеристик непрерывно-последовательной плавки кремния и сравнение результатов с

теоретическими исследованиями.

4

Методы исследования. В работе использовались теоретические и экспериментальные исследования, на основе методов математической физики, вычислительной математики и теории индукционного нагрева. Обоснованность допущений, принятых при численных исследованиях, проверялась на результатах физического моделирования.

Для онлайн регистрации тепловых и электрических параметров плавки использовался информационно-измерительный комплекс, созданный на базе модульной системы сбора данных. В теоретических исследованиях использованы математические модели индукционной плавки в холодном тигле (ИПХТ) и разработанные на их основе программные комплексы, реализованные в среде коммерческого пакета /\NSYS. Достоверность разработанных математических моделей определялась путём сравнения результатов натурных и численных экспериментов.

Достоверность научных и практических результатов. Достоверность научных положений, результатов и выводов диссертации подтверждена экспериментально, путём использования современной измерительной аппаратуры.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• Разработан программный комплекс, включающий трёхмерные модели электромагнитного и теплового полей с модулем кристаллизации;

• Разработана технология стартового нагрева кремния в холодном тигле;

• Определены тепловые и электрические характеристики непрерывно-последовательной плавки кремния в индукционной печи с холодным тиглем с получением слитка мультикристаллического кремния солнечного качества.

Практическая ценность состоит в следующем:

• Разработана прикладная программа для автоматизированного проектирования индукционных тигельных печей (свид. о регистрации программы для ЭВМ №2010614087);

• Разработана прикладная программа для расчета теплового состояния ванны расплава при зонной плавке в индукционной печи с холодным тиглем (свид. о регистрации программы для ЭВМ№ 2011612615).

• Сформулированы критерии выбора частоты источника питания индукционной печи с холодным тиглем при непрерывно-последовательной направленной кристаллизации расплава кремния;

• Выработаны рекомендации по проектированию индукционной печи с холодным тиглем для получения мультикристаллического кремния, которые способствуют увеличению электрического КПД процесса.

• Разработаны рекомендации по организации стартового нагрева кремния. Апробация результатов работы. Основные положения и результаты

докладывались и обсуждались на Международном семинаре по индукционному нагреву - HES-10 (Падуя, Италия, 2010); на XII международной конференции «Проблемы управления и моделирования в сложных системах» (21 - 23 июня 2010 г., Самара, Россия); на международном молодежном форуме «ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ» (19-13 сентября 2011, Санкт Петербург), на семинаре по возобновляемым источникам энергии (март 2010, Ганноверский университет, Германия), на внутривузовских научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава СПбГЭТУ 2009 -2011 год.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе одна в журнале из перечня, рекомендованного ВАК, 1 статья в другом журнале, 4 работы в научно-технических конференциях, зарегистрированы две прикладные программы.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка использованной литературы, включающего 78 наименований и приложения. Основная часть работы изложена на 118 страницах машинописного текста. Работа содержит 50 рисунков и 8 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследований, формулируется цель и задачи работы, приведены положения, выносимые на защиту, рассматривается её научная и практическая значимость, кратко изложено содержание работы.

В первой главе даётся характеристика кремния солнечного качества, поли-, мульти- и монокристаллической структуры. Описаны стадии производства кремния для фотоэлектрических преобразователей, начиная с производства металлургического кремния и заканчивая выращиванием слитков муль-тикристаллической структуры. Проведён анализ методов производства поли-, мульти- и монокристаллического кремния. Подробно рассматриваются наиболее распространённые методы получения кремния моно- и мультикристалли-ческой структуры с указанием их достоинств и недостатков, fía основании результатов проведённого анализа делается вывод о целесообразности получения мультикристаллического кремния методом непрерывно-последовательной кристаллизации расплава в индукционной печи с холодным тиглем.

Проведённый патентный поиск и анализ источников информации, по-свящённых технологии и оборудованию для получения мультикристаллического кремния в индукционной печи с холодным тиглем, позволил составить общую картину реализации этой технологии и выявил некоторые особенности используемого технологического оборудования. Техническая информация по ведению технологического процесса и используемого оборудования отсутствуют или указана как представляющая коммерческую тайну.

Вторая глава посвящена разработке программного комплекса, включающего трёхмерные модели электромагнитного и теплового полей с модулем кристаллизации, а также исследованию электрических и тепловых параметров плавки кремния в индукционной печи с использованием разработанных математических моделей. Определён критерий для выбора частоты тока источника питания.

Получение мультикристаллического кремния в индукционной печи с холодным тиглем является сложной многоэтапной задачей. Это обуславливает необходимость применения численного моделирования для каждой из стадий процесса, начиная от плавки исходной шихты и заканчивая получением требуемого температурного поля внутри слитка (рис. 1).

Воздействие ЭМП Магнитная

на расплав —>- гидродинамика

в индукционной печи в расплаве

|

Кристаллизация

расплава

Дополнительный источник тепла (Обжиговая печь)

Температурное поле в слитке

I

Заданное температурное поле в слитке

Рис. 1. Физические явления при ИПХТ кремния

Индукционная печь включает в себя холодным тигель прямоугольный в поперечном сечении, собранный из медных водоохлаждаемых секций, отделённых друг от друга воздушными зазорами. Снаружи тигля, соосно с ним, размещён медный водоохлаждаемый индуктор. Такая конструкция требует использование трёхмерного математического моделирования физических процессов.

Математическая модель электромагнитного поля описывается системой дифференциальных уравнений относительно комплексной переменной, при условии, что значение источников тока определяются по первой гармонике от функции воздействующего сигнала на рассматриваемую область:

исту

д д

= I

3 д

" Л.,))'' ./«(ТД = ^

где: А, 3 - комплексные значения векторного магнитного потенциала и плотности тока; со - круговая частота; с - удельная электрическая проводимость среды.

дЛ

Граничные условия определяются как А - О; — = 0. На внешней подл

верхности расчетной области граничные условия имеют вид А = О. Сложность геометрии индукционной системы требует введения большого количества элементов расчётной сетки. Однако, существующая симметрия в исследуемой области позволяет проводить численный анализ в одной четверти геометрической модели, что позволяет значительно снизить количество элементов сетки. В плоскостях симметрии задаются дополнительные граничные условия, определяющие симметричное или антисимметричное распределение искомой функции.

Математическая модель теплового поля описывается нестационарным уравнением Фурье в трёхмерной постановке:

а/ 8х{ дх) йД ду

дг\ дг

где у - плотность, кг/см3; сР - теплоёмкость, Дж/(кг-К); Г - температура, КД -теплопроводность, Вт/(м-К).

Граничные условия задаются следующим образом. На зеркале и дне расплава соответственно имеют вид:

Т =Т \- = -

пов расл > ^ ^дно >

на боковых поверхностях, прилегающих к стенкам тигля:

,дТ_ ЯТ

дТУ Л дТ

в плоскостях симметрии:-Ф 0 и —- * 0.

с1у (к

Использование математических моделей для расчёта электромагнитного и теплового полей позволяют определить режимы для стартового нагрева кремния и режимы плавки кремния.

Модель кристаллизации основана на тепловом балансе на границе раздела фаз. Форма фронта кристаллизации расплава определяется по найденному температурному полю в расплаве, межфазном слое и слитке.

В работе показано, что выбор частоты тока источника питания печи ИПХТ кремния необходимо проводить с учетом максимального электрического КПД системы, минимальной высоты мениска расплава и минимальной высоты ванны расплава с равномерным распределением температуры по ее объему. При ИПХТ кремния на частоте 100 кГц в тигле размером 12.5x12.5 см высота мениска составила 12 % от высоты расплава. При ИПХТ кремния на частоте 30 кГц в тигле размером 22x22 см высота мениска составила 15 % от высоты расплава (рис. 2). Однако, при низкой частоте источника питания, возникает интенсивное перемешивание расплава, что ведет к искривлению формы фронта кристаллизации и уменьшению области роста столбчатых кристаллов.

Рис. 2. Зависимость электрического КПД и высоты мениска от частоты

Проверка достоверности результатов расчётов осуществлялась сравнением полученных экспериментально данных с результатами численного моделирования. Ошибка вычислений энергетических параметров плавки не превысила 11 %.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям. Приводится детальное описание исследовательского стенда для плавки кремния, который включает в себя индукционную печь с водоохлаждаемым тиглем; транзисторный генератор ELOMAT ЕМ36/440/400/Р с выходной мощностью до 350 кВт, частотным диапазоном 80 - 350 кГц и диапазоном изменения выходного напряжения генератора 0 - 400 В; конденсаторную батарею; рабочую камеру; системы управления; систему регистрации данных.

Приведено описание индукционной печи с холодным тиглем, использовавшейся в экспериментах по получению мультикристаллического кремния. Основные критерии выбора геометрии холодного тигля были следующие:

• тигель должен быть квадратным в поперечном сечении, с размерами в которое укладывается целое число стандартных модулей ФЭП;

• тигель должен быть проходным для обеспечения непрерывно-последовательной кристаллизации расплава кремния.

Исследование режимов стартового нагрева кремниевой шихты позволило установить размеры графитового основания и его положение относительно индуктора, обеспечивающие надёжное начало плавки кремния. Величина зазора между графитовым основанием и внутренней стенкой тигля, должна быть такой, чтобы обеспечить образование расплава в зазоре.

Одной из целей экспериментов по плавке кремния являлось определение массовой скорости плавления шихты, поскольку эта величина определяет скорость вытягивания слитка из тигля при непрерывно-последовательной кристаллизации расплава.

Массовую скорость плавления шихты, можно определить как:

Р

Мт =-И-

(#Тр -Нш)'

где Л™ - мощность излучения, передаваемая в шихту, Вт; (#,, - Нш) -

энтальпия расплава кремния, расчётное значение которой составляет 3025 Дж/г.

Мощность излучения с поверхности ванны расплава, падающая на стенки тигля, определялась с учётом экспериментальных значений тепловых noli

терь в тигель по временной зависимости после засыпки зеркала расплава шихтой. Величина, на которую уменьшаются общие тепловые потери в тигле, и характеризует часть мощности ЛРИЗль падающую на стенку тигля. Ввиду того, что не всё излучение попадает на стенки тигля, то остаётся неопределённой часть потерь ЛРул:а. Определение этой мощности ЛРизлл, осуществляется по формуле:

ГТ +273л

Р_

100

Г„ + 273 100

где ^ - коэффициент диафрагмирования; £ = 0.2 - коэффициент черноты расплава кремния; Бг - площадь зеркала расплава м2; Тр - температура поверхности расплава, °К, Т0 - температура окружающей среды. Коэффициент диафрагмирования определяется как:

Д,

/2 -к

где йт - высота стенки тигля над расплавом, м; Ир - высота расплава, м; Ор -диаметр зеркала расплава, м.

На основании определённой массовой скорости плавки шихты было определено ежеминутное приращение высоты ванны расплава, которое определяет скорость вытяжки слитка в непрерывно-последовательном режиме плавки, составившей 1.26 мм/мин.

Ещё одним важным параметром, определяющим энергетические характеристики плавки, является тепловой поток от расплава в стенку тигля:

где Р2 - мощность в расплаве; 5&1К - площадь боковой поверхности ванны расплава. Для нахождения теплового потока от расплава в стенку тигля нужно определить мощность в расплаве Р2. Для этого был проведён следующий эксперимент. Выключался источник питания, осуществлялось калориметрирова-ние суммарных тепловых и электрических потерь в стенки и дно тигля. Мощность электрических потерь перестаёт выделяться мгновенно, а тепловые потери определяются теплом, запасённым ванной расплава. Графическое пред-

ставление методики определения удельного теплового потока от расплава в стенку тигля представлено на рис. 3. Экспериментальное значение удельного теплового потока составило 64 Вт/см2.

Четвёртая глава посвящена определению фронта кристаллизации расплава кремния в тигле, анализу структуры и чистоты полученного слитка, исследованию температурного поля внутри слитка при непрерывно-последовательной кристаллизации расплава. Производится проектирование индукционной печи для получения мультикристаллического кремния с заданными характеристиками. Дана оценка эффективности разработанной технологии получения мультикристаллического кремния.

Рт, кВт 70 ■ 60 -50 -40 -30 -20 -10 -

11950 12000 12050 12100 12150 % с

Рис. 3. Тепловые потери в стенку тигля до и после выключения генератора

В полученном слитке преобладают кристаллы осевой направленности с размером не менее 2 мм в поперечном сечении (рис. 4). Это говорит о том, что фронт кристаллизации расплава кремния приближен к плоскому.

Исследование температурного поля осуществлялось на основе численного моделирования. Целью исследования было определение необходимого теплового потока, для обеспечения заданного температурного градиента во всём объёме слитка и расположение нагревательного элемента относительно тигля и отжигаемого слитка. Максимальный градиент температуры, который должен присутствовать в объёме слитка, после того как он вышел из тигля, составляет 100°С/см. Диапазон температур в котором должен соблюдаться заданный градиент составляет 700 - 1200 °С.

Рис. 4. Слиток мультикристаллического кремния

Проектирование новой индукционной печи с холодным тиглем для получения мультикристаллического кремния осуществлялось по следующим критериям:

• уменьшения электрических потерь тигля;

• уменьшения высоты индуктора.

При выборе внутренних размеров тигля в поперечном сечении, требуется исходить из стандартов, которые предъявляют к размерам ячеек ФЭП.

Проектирование производилось на основе комплекса разработанных математических моделей, описывающих электромагнитные, тепловые и кристаллизационные процессы, имеющие место при индукционной плавке кремния в холодном тигле. Расчет электрических характеристик индукционной печи производился для рабочей частоты 100 кГц, с внутренними размерами тигля 15x15 см, ориентированный на размер подложек 12.5x12.5 см. Результаты расчета показали, что уменьшение высоты секций тигля способствует снижению электрических потерь в тигле и увеличению электрического КПД индукционной системы.

Эффективность, разработанной технологии получения мультикристал-лического кремния с использованием индукционной плавки в холодном тигле на частоте 100 кГц, определялась на основе оценки электрического КПД индукционной печи. Для этого сравнивались экспериментально полученные энергетических параметры плавок на частотах 100 кГц и 30 кГц (рис. 4). Сравнение электрических мощностей в элементах индукционной системы показывает, что плавка на частоте 100 кГц имеет большую эффективность.

Индуктор

15.3% (14.4 кВт)

Расплав кремния 40.5 % ч Г38 кВт)

Потребляемая электрическая мощность 100 % (93.9 кВт)

Холодный тигель 43.7% (41 кВт)

Подогрев слитка 1 % (2 кВт)

Индуктор

17% (31 кВт)

Расплав кремния 20% (37 кВт)

Потребляемая электрическая мощность 100% (185 кВт)

Холодный тигель 62% (115 кВт)

Рис. 4. Распределения мощностей в элементах индукционных систем на частотах 100 кГц и 30 кГц

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные и практические результаты диссертационной работы

заключаются в следующем:

1. Разработан программный комплекс, включающий электромагнитную, тепловую и кристаллизационную модели в трехмерной постановке.

2. Разработана и исследована технология стартового нагрева кремния. Выработаны рекомендации по ведению стартового нагрева.

3. Исследованы тепловые и электрические характеристики индукционной печи с холодным тиглем при непрерывно-последовательной направленной кристаллизации расплава кремния.

4. Разработаны прикладные программы для анализа и автоматизированного проектирования индукционных тигельных печей.

5. Выработаны рекомендации по проектированию индукционной печи с холодным тиглем для получения мультикристаллического кремния.

6. Сформулированы критерии выбора частоты источника питания индукционной печи с холодным тиглем при непрерывно-последовательной направленной кристаллизации расплава кремния.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Результаты диссертации опубликованы в работах, представленных ниже.

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК России:

1. КичигинВ.В. Получение кремния солнечного качества с использованием непрерывной индукционной плавки в холодном тигле [Текст] / В.В. Кичигин, И.В. Позняк, А.Ю. Печенков и др. // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ» - СПб., 2011. - Вып.4. - С.53-57.

Другие статьи и материалы конференций:

2. Кичигин В.В. Исследование закалки образцов из расплава системы А1203-Zx01 [Текст] / И.В. Позняк, А.И. Максимов, В.В. Кичигин и др. // Известия государственного электротехнического университета, Сер. Электротехника.

- СПб., 2008. - Вып.5. - С.29-32.

3. Кичигин В.В. Исследование энергетических характеристик индукционной системы с холодным тиглем [Текст] / А.Н. Шатунов, В.В. Кичигин и др. // Труды XII международной конференции «Проблемы управления и моделирования в сложных системах», 21-23 июня 2010 г. - Самара, 2010,- С. 100104.

4. Кичигин В.В. Технология получения мультикристаллического кремния на основе индукционной плавки в холодном тигле [Текст] / В.В. Кичигин, И.В.Позняк и др. // Труды XII международной конференции «Проблемы управления и моделирования в сложных системах», 21-23 июня 2010 г. -Самара, 2010.-С. 105-109.

5. Kichigin V. Study of direct solidification technology of multicrystalline silicon in cold crucible [Text] (Исследование технологии получения мультикристаллического кремния методом направленной кристаллизации в холодном тигле) / V. Kichigin, I. Pozniak, В. Nacke // HES-10, International Symposium on Heating by Electromagnetic Sources Induction, Conduction, Dielectric and Microwaves & EMP, Padua (Italy), May 19-21,2010.

6. В.В. Кичигин, А.Н. Шатунов, И.В. Позняк. "Получение мультикристаллического кремния в индукционной печи с холодным тиглем". Международный молодежный форум "ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ". 19-13 Сентября 2011, Санкт Петербург. Сб. докладов, стр. 60. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2011.

Зарегистрированные программные средства:

1. Per. Номер 2010614087 (23.07.2010). Авторы: Позняк И.В., Шатунов А.Н., Кичигин В.В., Максимов А.И., Печенков А.Ю., Блинов Ю.И. (RU). Правообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский электротехнический университет "ЛЭТИ" им.В.И.Ульянова (Ленина)" (СПбГЭТУ) (RU). "Программа для автоматизированного проектирования индукционных тигельных печей (SAPRITP)". Официальный бюллетень федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным зна-

кам. Программы для ЭВМ. Базы данных. Топологии интегральных микросхем. - М.: ФГУ ФИПС, 2010.- №3. - С. 410.

8. Per. номер 2011614252 (30.05.2011). Авторы: Позняк И.В., Шатунов А.Н., Печенков А.Ю., Кичигин В.В., Максимов А.И., Максименко М.Ю.. (RU). Правообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский электротехнический университет "ЛЭТИ" им.В.И.Ульянова (Ленина)" (СПбГЭТУ) (RU). "Программа для расчета теплового состояния ванны расплава при зонной плавке в индукционной печи с холодным тиглем (Z-Melt)". Официальный бюллетень федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. Программы для ЭВМ. Базы данных. Топологии интегральных микросхем. - М.: ФГУ ФИПС, ОБПБТ №3(76) 20.09.2011. С. 374-375.

Подписано в печать 16.11.11. Формат 60*84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 125.

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии Издательства СПбГЭТУ "ЛЭТИ"

Издательство СПбГЭТУ "ЛЭТИ" 197376, С.-Петербург, ул. Проф. Попова, 5

ВВЕДЕНИЕ

1. СПОСОБЫ ПРОИЗВОДСТВА МУЛЬТИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ ДЛЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

1.1. Кремний и его виды

1.2. Производство металлургического кремния

1.3. Современные технологии очистки металлургического кремния и получение поли-, мульти- и монокристаллического кремния для фотоэлектрических преобразователей

1.3.1. Химические способы очистки кремния с получением поликристаллической структуры

1.3.2. Получение слитков кремния с моно- или мультикристаллической структурой

1.4. Критерии выбора эффективной технологии выращивания мультикристаллического кремния

1.5. Получение мультикристаллического кремния методом направленной кристаллизации

1.6. Выводы по главе

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ И ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ИНДУКЦИОННОЙ ПЛАВКЕ КРЕМНИЯ В ХОЛОДНОМ ТИГЛЕ

2.1. Электро- и теплофизические свойства кремния

2.2. Трёхмерная математическая модель электромагнитного поля индукционной системы для плавки кремния

2.3. Трёхмерная тепловая математическая модель

2.4. Выбор частоты тока

2.5. Исследование режимов плавки кремния в индукционной печи с использованием математических моделей

2.6. Сравнение экспериментально полученных данных с результатами численного моделирования

2.7. Выводы по главе

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ИНДУКЦИОННОЙ ПЕЧИ ДЛЯ ПЛАВКИ КРЕМНИЯ НА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ СТЕНДЕ

3.1. Описание экспериментального стенда

3.2. Критерии разработки конструкции индукционной печи с холодным тиглем для плавки кремния

3.3. Исследование стартового нагрева и тепловых характеристик плавки кремния в холодном тигле

3.3.1. Организация стартового нагрева

3.3.2. Исследование ИПХТ кремния

3.4. Исследование характеристик непрерывно-последовательной кристаллизации расплава кремния в холодном тигле

3.5. Выводы по главе

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТРУКТУРЫ СЛИТКА И ОЦЕНКА

ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ

4.1. Исследование фронта кристаллизации расплава кремния в тигле и анализ структуры полученного слитка

4.2. Исследование температурного поля в слитке мультикристаллического кремния

4.3. Оптимизация конструкции индукционной печи с холодным тиглем

4.4. Обобщение результатов исследований и оценка эффективности разработанной технологии

4.5. Выводы по главе

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Согласно статье 21 федерального закона № 35 - ФЗ «Об Электроэнергетике» [1], принятого Государственной думой 21 февраля 2003 года, одним из основных направлений государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики, является- поддержка использования возобновляемых источников энергии. К таким источникам энергии относятся энергия солнца, энергия ветра, энергия вод и так далее. На фоне глобальных проблем, связанных с использованием атомной энергетики (последние события в Японии, 11 марта 2011 года, атомная станция «Фукусима») и на фоне периодического удорожания традиционных источников энергии, таких как нефть, уголь, газ, можно ожидать, что в ближайшие годы эта поддержка будет только усиливаться. Кроме того, более 70 % территории России это районы, где основными источниками электроэнергии* являются автономные топливные электростанции и альтернативой таким электростанциям могут выступать системы на основе солнечных электростанций: В пользу использования солнечной энергии выступает и тот факт, что среднегодовые суммы поступающего солнечного излучения, во многих районах России* больше, чем на территориях Германии и Испании, где уже массово применяют солнечные установки [2].

На сегодняшний день развитие использования возобновляемых источников, энергии затруднено без поддержки государства, поскольку стоимость 1 кВт-ч-энергии остаётся на высоком уровне, составляя порядка 35 центов за 1 кВт-ч [3]. Во многих странах, где электростанции от возобновляемых источников энергии включены в энергосистемы, принят тариф подачи (feed-in tariff) [4]. Потребители оплачивают услуги по предоставлению электроэнергии по специальным, заниженным тарифам. В частности, по программе Министерства энергетики США рост наземной фотоэнергетики за период с 2000 по 2020 год должен составить от 7 до

15 ГВт/год. В этом случае примерно 15% энергии, вырабатываемой для-использования в жилых домах, будет получаться при помощи солнечных батарей. Препятствием к широкому использованию солнечных батарей является высокая стоимость ФЭП, поскольку около 80 % общей стоимости составляет цена материала, на основе которого изготовлены ФЭП.

Наиболее актуальными материалами для ФЭП, на сегодняшний день являются кремний 81 и арсенид галлия СаАэ, причём последний представляет собой гетерофотопреобразователи со структурой' АЮаАБ -ваАБ. КПД гетероструктурных ФЭП находится на уровне 35 - 40 % [5], но дефицит и высокие затраты на производство галлия, (ва), делают не выгодным использование- ОэАб для производства- ФЭП наземного применения. Сравнительно* дешёвым и наиболее перспективным материалом для изготовления ФЭП наземного применения является-кремний. Коэффициент полезного действия, промышленно выпускаемых кремниевых ФЭП находится на уровне- 15—20%, а ресурс работы достигает 20 лет [6]. На себестоимость кремниевых ФЭП' влияет цена исходного , материала - кремния электронного качества, с содержанием примесей, 10'6 %-(здесь и далее массовые проценты), цена-которого, в 60 -1201 раз превышает стоимость килограмма металлургического кремния с содержанием примесей около 0,5 %. Столь высокая' чистота кремния является излишней, так, как для- изготовления эффективных ФЭП наземного применения кремний может содержать электрически активных примесей в количестве до 10"3-10"4%. Кремний с таким содержанием" примесей называется солнечным кремнием.

В настоящее время для снижения стоимости, изготовления ФЭП' используются отходы кремния, образующиеся при производстве изделий микроэлектроники. Однако, ожидается, что в ближайшее время потребности в кремнии для фотоэлектрических преобразователей превысят то количество материала, которое может быть получено из отходов полупроводникового производства, в 2 — 4 раза. Это связано с тем, что рост промышленного производства солнечных элементов значительно опережает темпы роста производства кремния для микроэлектроники. Переход на сырье солнечного качества позволяет снизить себестоимость ФЭП.

При производстве слитков кремния, служащих исходным сырьём для изготовления подложек ФЭП наземного применения, наиболее экономически выгодной является плавка поликристаллического кремния солнечного качества с последующей направленной кристаллизацией расплава. Продуктами подобного передела кремния являются слитки квадратного или прямоугольного сечения со столбчатой структурой, получившей название мультикристаллической. Размеры столбчатых кристаллов значительно превышают размеры поликристаллов.

Основную массу блоков мультикристаллического* кремния получают в кварцевых тиглях, направленной, кристаллизацией расплава. Недостатком технологии является необходимость в использовании одноразовых тиглей из высокочистого кварца, стоимость которых нельзя не принимать во внимание при расчете себестоимости мультикристаллического слитка кремния и периодичность процесса. Альтернативным способом получения, мультикристаллического* кремния-является индукционная плавка в холодном тигле, позволяющая! совместить незагрязняющий индукционный метод нагрева с незагрязняющим способом плавки в гарнисаже и непрерывно-последовательной кристаллизацией расплава в слиток квадратного поперечного сечения характеризующегося крупноблочной мультикристаллической структурой и чистотой не ниже чистоты исходной шихты. Это позволяет значительно уменьшить себестоимость блоков кремния с незначительно меньшим, или таким же коэффициентом преобразования солнечного света в электричество.

В России, начиная с 2008 года после спада производства, развивается производство поликристаллического кремния. Его производят путём очистки металлургического кремния, получаемого в больших количествах в дуговых печах, используя сименс-процесс. Далее возможны два варианта: в первом случае поликристаллический кремний экспортируется и уже за пределами России производится, используя различные методы, мульти- или монокристаллический кремний. Во втором случае поликремний используется для производства монокристаллического кремния методом Чохральского и полученный продукт так же отправляется за границу. И на этом участие России в дальнейшей технологической цепи заканчивается. Таким образом, получается, что в Российской промышленности производится либо полуфабрикат (поликремний), или же очень дорогой монокремний, но в обоих случаях весь полученный продукт экспортируется.

Естественно, что это влечёт за собой отставание в развитии в области солнечной энергетики. Поскольку вся наукоёмкая часть производства мульти- и монокристаллического, кремния находится за пределами России, тормозя развитие отечественного8 производства и технологии. Но с другой стороны, неудивительно, почему всё производство российского поликристаллического кремния ориентировано в основном на экспорт, поскольку в России нет промышленных мощностей, способных обеспечить массовое производство мультикристаллического« кремния для подложек ФЭП. Создание таких производств является актуальной задачей, поскольку именно так возможно обеспечить самостоятельность российской промышленности в области создания ФЭП.

Путь, по которому предлагается получать мультикристаллический кремний - это непрерывное литьё с использованием ИПХТ. На сегодняшний день только в Японии и во Франции [4] разрабатывается эта технология. Несмотря на большое количество патентов, эта технология остаётся закрытой, поэтому исследование и реализация её на сегодняшний день является актуальной задачей.

ЦЕЛЬЮ ДИССЕРТАШОННОЙ РАБОТЫ является разработка и исследование технологии получения слитков мультикристаллического кремния солнечного качества, путём непрерывно-последовательной кристаллизации расплава в индукционной печи с холодным тиглем. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЕ ЗАДАЧИ, решаемые в работе: Анализ методов и оборудования для получения кремния, используемого при производстве подложек ФЭП;

• Исследование на математической модели тепловых и электрических параметров плавки, условий кристаллизации и отжига слитка кремния;

• Разработка экспериментального исследовательского стенда;

• Разработка технологии стартового нагрева кремния;

• Разработка технологии* непрерывно-последовательной плавки кремния, в индукционной печи с холодным тиглем с получением слитка прямоугольного сечения;

• Экспериментальное исследование энергетических характеристик непрерывно-последовательной плавки кремния и сравнение результатов с теоретическими исследованиями.

МЕТОДЫ' ИССЛЕДОВАНИЯ. В работе использовались теоретические и экспериментальные исследования, на основе методов математической физики, вычислительной математики и теории индукционного нагрева. Обоснованность допущений, принятых при численных исследованиях, проверялась на результатах физического моделирования.

Для регистрации параметров плавки использовался информационно-измерительный комплекс, созданный на базе модульной системы сбора данных. В теоретических исследованиях использованы математические модели индукционной плавки в холодном тигле (ИПХТ) и разработанные на их основе программные комплексы, реализованные в среде коммерческого пакета ANS YS. Достоверность разработанных математических моделей определялась путём сравнения результатов натурных и численных экспериментов.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

• Математические модели электромагнитного и теплового полей индукционной печи с холодным тиглем для плавки кремния;

• Критерии выбора частоты источника питания;

• Технология стартового нагрева;

• Результаты исследований параметров индукционной печи с холодным тиглем для плавки кремния.

ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ И ПРАКТИЧЕСКИХ РЕЗУЛЬТАТОВ. Достоверность научных положений, результатов и выводов диссертации подтверждена экспериментально, путём использования современной измерительной аппаратуры. НАУЧНАЯ НОВИЗНА:

• Разработан программный комплекс, включающий трёхмерные модели электромагнитного и теплового полей с модулем кристаллизации;

• Разработана технология стартового нагрева кремния в холодном тигле;

• Определены тепловые и электрические характеристики непрерывно-последовательной плавки кремния в индукционной печи с холодным тиглем с получением слитка мультикристаллического кремния солнечного качества.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ:

• Разработана прикладная программа для автоматизированного проектирования индукционных тигельных печей (свид. о регистрации программы для ЭВМ №2010614087); г

12

• Разработана прикладная программа для расчета теплового состояния ванны расплава при зонной плавке в индукционной печи с холодным тиглем (свид. о регистрации программы для ЭВМ № 2011612615).

• Сформулированы критерии выбора частоты источника питания индукционной печи с холодным тиглем при непрерывно-последовательной направленной кристаллизации расплава кремния;

• Выработаны рекомендации по. проектированию индукционной' печи с холодным тиглем для получения мультикристаллического кремния, которые способствуют увеличению электрического КПД процесса.

• Разработаны- рекомендации по организации- стартового нагрева кремния.

ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Результаты диссертационной работы используются в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете (СПбГЭТУ) «ЛЭТИ» в учебном процессе по дисциплинам: «Моделирование электротехнологических процессов», «Фундаментальные основы высокочастотной электротехники и электромагнитной обработки материалов».

АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ; РАБОТЫ. Основные положения и результаты докладывались и обсуждались на Международном семинаре по индукционному нагреву-НЕ8-10 (Падуя, Италия, 2010); на XII международной конференции «Проблемы управления и моделирования в сложных системах» (21-23 июня 2010 г., Самара, Россия); на международном молодежном форуме «ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ» (19-13 сентября 2011, Санкт Петербург), на семинаре по возобновляемым источникам энергии (март 2010, Ганноверский университет, Германия), на внутривузовских научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава СПбГЭТУ 2009 - 2011 год.

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том* числе одна в журнале из перечня, рекомендованного ВАК, 1 статья в другом журнале, 4 работы в научно-технических конференциях, зарегистрированы две прикладные программы.

СТРУКТУРА И ОБЪЁМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка использованной литературы, включающего 78 наименований, и приложения. Основная часть работы изложена на 118 страницах машинописного текста. Работа содержит 50 рисунков и 8 таблиц.

Все результаты работы представлены в статье «Получение кремния солнечного качества с использованием непрерывной индукционной плавки в холодном тигле», опубликованной в издании включённого: в перечень ВАК.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Разработан программный комплекс, включающий электромагнитную, тепловую и кристаллизационную модель в трёхмерной постановке .

2. Разработана, и исследована технология стартового нагрева кремния. Выработаны рекомендации по ведению стартового нагрева.

3. Исследованы тепловые и энергетические характеристики индукционной, печи с холодным тиглем при непрерывно-последовательной направленной кристаллизации расплава кремния.

4; Разработаны прикладные программы для анализа и автоматизированного проектирования индукционных тигельных печей.

5. Выработаны рекомендации по проектированию; индукционной иечи с холодным тиглем-для получения! мультикристаллического кремния.

6. Сформулированы критерии выбора частоты источника питания для индукционной печи; с холодным; тиглем; при непрерывно-последовательной направленнои кристаллизации расплава кремния.

На основании результатов, полученных в; работе, целесообразно; продолжить исследования в следующих направлениях:

• Исследование формы фронта кристаллизации, а также высоты и формы мениска с учётом магнитогидродинамических явлениях в расплаве;

• Разработка системы подогрева слитка мультикристаллического кремния.

1. Федеральный закон №35-Ф3 «Об Электроэнергетике» // Федеральная антимонопольная служба. 2003. - 12 апреля. Режим доступа: http://www.fas.gov.ru/legislative-acts/legislative-acts16377.html.

2. Аронова, Е.С. Методика обоснования параметров систем автономного электроснабжения на базе солнечных фотоэлектрических установок Текст.: автореферат дис. . канд. Техн. наук. / Е.А. Аронова. — С.-Петерб., 2010.

3. Шкульков, A.B. Перспективы развития солнечной энергетики Доклад. / Труды Всероссийской научной школы для молодёжи. 29.11-03.12 С.-Петерб., 2010.

4. Шкульков, A.B. Солнечная энергетика и возможности индукционной гарнисажной плавки в холодном тигля для получения солнечного кремния (обзор) Текст./ A.B. Шкульков, Ю.В. Черпак и др. // 2009. С.16-19.

5. Арсенид-галиевые солнечные батареи Электронный ресурс. // Режим доступа: http://esco-ecosvs.narod.ru/2005 11/агЮ7 35.htm.

6. Solar Home Электронный ресурс. // Режим доступа: www.sоlarhome.ru.

7. Обзор рынка технического кремния в СНГ Электронный ресурс. // http://www.megaresearch.ru/files/demofile/5951 .pdf.

8. Соловьёв, О.В. Способ Электродугового восстановления кремния Текст. / О.В. Соловьёв, к.т.н. Б.П. Масенко, И.А. Хлопенова // Материалы электроники. 2005.

9. ООО БДК Электронный ресурс. // Режим доступа: http://39262.ru.all-biz.info /

10. Библиотека ГОСТов Электронный ресурс. // Режим доступа: http://vsegost.eom/Catalog/l 8/18125.shtml

11. Наумов, A.B. Рынок солнечной энергетики кризис и прогнозы Текст.

12. A.B. Наумов // Материалы электронной техники. 2009 - №2(46). С. 412.

13. Фалькевич, Э.С. Технология полупроводникового кремния Текст. / Э.С. Фалькевич, Э.О. Пульнер, И.Ф. Червонный и др. М.: Металлургия, 1992.-408с.

14. Нитол Электронный ресурс. // Режим доступа: www.nitolsolar.com.

15. Петров, Ю.Б. Индукционная плавка окислов Текст./ Ю.Б. Петров. JL: Энегоатомиздат. Ленингр. Отд-ние, 1983. - 104 е., ил.

16. Арзамасов, Б.Н. Материаловедение Текст. / Б.Н. Арзамасов, И.И. Сидорин, Г.Ф. Косолапов и др. -М.: Машиностроение, 1986.-384 е., ил.

17. Кузьминов, Ю.С. Фианиты. Основы технологии, свойства, применение Текст. // Ю.С. Кузьминов, В.В. Осико. М. «Наука», 2001.

18. R. Emeis, 1953; Siemens, Erlangen

19. Пфанн, В. Зонная плавка Текст. / В. Пфанн. М., 1960.

20. Вигдорович, В.Н. Совершенствование зонной перекристаллизации Текст. / В.Н. Вигдорович. М., 1974.

21. Ратников, Д.Г. Бестигельная зонная плавка Текст. / Д.Г. Ратников. -М., 1976.

22. Справочник Электронный ресурс. // Режим доступа: http://www.graphitel. Ru/index.php?id=363.

23. Басин, A.C. Получение кремниевых пластин для солнечной энергетики: Методы и технологии Текст. / A.C. Басин, A.B. Шишкин. -Новосибирск: ИТ СО РАН, 2000. 196с.

24. Kasjanow H. Dreidimensionale Effekte im nichtlinearen elektro-thermischen EFG-System für die Kristallzüchtung von Silizium-Folien für die Photovoltaik Dissertation, VDI VERLAG, 2007.

25. Sumco Co Электронный ресурс. // Режим доступа: http://www.sumcosi.com.

26. Ciszek, T.F. Growth and properties of 100. and [111] dislocation free Siliconcrystals from a cold crucible Text. / T.F. Ciszek. Journal of Crystal Growth 70 (1984). - P. 324—329.

27. Пат. 4572812 (США) Method and apparatus for casting conductive andrsemicondactive materials/ Ciszek; Theodore F. (Evergreen, CO).

28. Sumco Co Электронный ресурс. // Режим доступа: http://www.sumcosi.com.

29. Emix Электронный ресурс. // Режим доступа: http://www.emix.fr.

30. Пат. 4915723 (США) Apparatus for casting silicon with gradual cooling/ Kyojiro Kaneko; Jun-Ya Masuda.

31. Вельский, С.С. Изучение параметров кристаллизации на свойства и структуру мультикремния Текст. / С.С. Вельский, Н.В. Немчинов, Б.А. Красин // Современные наукоёмкие технологии. №8. — 2006.

32. Krascrystal Электронный ресурс. // Режим доступа: http://\vww.krascrystal.com/ru/products/2-silicon/5-monoplast.

33. Jiuan Wie. Modeling and improvement of silicon ingot directional solidification for industrial production systems Text. / Jiuan Wei, Hui Zhang, Lili Zheng, Chenlei Wang, Bo Zhao. Solar Energy Materials & Solar Cells 93 (2009).- P. 1531-1539.

34. Durand, F. Electromagnetic continuous pulling process compared to current casting processes with respect to solidification characteristics Text. / F. Durand. Solar Energy Materials & Solar Cells 72 (2002). - P. 125-132.

35. Пат. ЕР 1930483 Al (Германия) Silicon electromagnetic casting apparatus and method for operating said apparatus/ Kyojiro Kaneko; Wakayama Kainan-shi.

36. Dour, G. Continuous solidification of photovoltaic multicrystalline silicon from an inductive cold crucible Text. / G. Dour, E. Ehret, A. Laugier, D. Sarti, M. Gamier, F. Durand. Journal of Crystal Growth 193 (198). - P. 230-240.

37. Durand, F. The electromagnetic cold crucible as a tool' for melt preparationand continuous casting Text. / F. Durand. International Journal of Cast Metals Research. - 2005. - Vol. 18 No. 2. - P. 93-107.

38. Пат/ ЕР 1254861 B1 (Германия) Silicon continuous casting method/ Kenichi Wakayama Sasatani; Naritoschi Nara Kimura; Masakazu Hyogo Ohnishi.

39. Немков B.C., Демидович В.Б. Теория и расчет устройств индукционного нагрева. Л.:Энергоатомиздат, 1988.

40. Басов, К.А. ANSYS в примерах и задачах Текст. / К.А.Басов; под общ. Ред. Д.Г.Красковского. М.: КомпьютерПресс, 2002.

41. Чигарёв, А.В. ANSYS для инженеров: Справ. Пособие Текст. / А.В.Чигарёв, А.С.Кравчук, А.Ф.Смалюк. М.: Машиностроение-1, 2004.

42. Басов, К.А. ANSYS, справочник пользователя Текст. / К.А.Басов. М.: ДМК Пресс, 2005.

43. Глушко, В.П., Термодинамические свойства индивидуальных веществ Текст. / В.П. Глушко, Л.В. Гуревич, изд-во «Наука», Москва, 1979г., стр. 229.

44. Hull R. Properties of Crystalline Silicon Text. / R. Hull. INSPEC, London, 1999.

45. Magomedov, Ya. B. High-Temperature Thermal Conductivity of Silicon in the Solid and Liquid States Text. / Ya. B. Magomedov and G. G. Gadjiev // ISSN 0018-151X, High Temperature. -2008. Vol. 46, No. 3. - P. 422-424.

46. Magomedov, Ja. B. Thermal and electrical conductivity of silicon in solid and liquid states Text. / Ja.B. Magomedov and G.G. Gadjiev // Institute of Physics Daghestan Scientific Center of RAS.

47. Koujima Endo, R. Calculation of density and heat capacity of silicon by ' molecular dynamics simulation Text. / R. Koujima Endo, Y. Fujihara,

48. M. Susa. Ookayama, Meguro-ku, Tokyo, 152-8552, Japan.

49. Химик Электронный ресурс. // Режим доступа: http://www.xumuk.ru/spravochnik/223.html.

50. Hiroshi Kawamura. Normal- spectral emissivity of undercooled liquid silicon Text. / Hiroshi Kawamura, Hiroyuki Fukuyama, Masahito Watanabe and Taketoshi Hibiya // Meas. Sci. Technol. 16 (2005). 386-393. - P. 386-393.

51. Егоров, С.Г. Уменьшение влияния тепловой конвекции на качество монокристаллического кремния Текст. / С.Г.Егоров, И.Ф. Червоный, Р.Н. Воляр // Цветные металлы. 2009. - N 2. - С. 76-78

52. Roberts, R.B. Thermal expansion reference data: silicon 300-850 K. J. Phys. D: Appl. Phys., 14 (1981). -L163-6, P: L163-L166.

53. Сильвестер, П. Метод конечных элементов для радиоинженеров, и инженеров-электриков Текст. / П.Сильвестер, Р.Феррари. М.: Мир, 1986.

54. Позняк. И.В. Моделирование и исследование индукционных систем для плавки металла в проводящих и непроводящих тиглях Текст.: дис. . канд. Техн. наук. / И.В .Позняк. С.-Петерб., 1999.

55. Мюллер, Г. Выращивание кристаллов из расплава. Текст. / Г. Мюллер. М.: Мир, 1991.

56. Горюшин, Г.А. Тепловые процессы при кристаллизации в двухфазных системах Текст. / Сборник докладов междунродного молодёжного форума «Энергоэффективные электротехнологии»ю Санкт-Петербург, 2011. С. 76.

57. Слухоцкий, А.Е. Установки индукционного нагрева Текст. / А.Е. Слухоцкий Л.: Энегоиздат. Ленингр. Отд-ние, 1981.

58. Kaneko, К. Present status and future prospects of electro-magnetic casting for silicon solar cells Text. / K. Kaneko, R. Kawamura and T. Misawa.

59. СН3365-4/94/0000-0030. First WCPEC. - Dec. 5-9. 1994. - Hawaii. - P. 30-33.

60. Кичигин, В.В. Получение кремния солнечного качества с использованием непрерывной индукционной плавки в холодном тигле Текст. / В.В. Кичигин, И.В. Позняк, А.Ю. Печенков и др. // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ» СПб., 2011. - Вып.4. - С.53-57.

61. Kyojiro Kaneko. Recent Status on Electromagnetic Casting Text. / Kyojiro Kaneko, Keita Nakagawa, Tomohiro Onizuka, Ken-ichi Sasatani, Nobuyuki Kubo, Michio Kida. 260-100 Funoo, Kainan, Wakayama, 642-0001, Japan. - P. 2-7.

62. Шатунов. A.H. Моделирование и исследование индукционных систем с разрезным проводящим тиглем при плавке оксидных материалов Текст.: дис. . канд. Техн. наук. / А.Н.Шатунов. — С.-Петерб., 2008.

63. Недопекин, Ф.В. Моделирования гидродинамических и тепломассообменных процессов в металлургических технологиях Текст. / Ф.В. Недопекин, В.В. Белоусов // Вестник УдмуртскогоУ

64. Университета. 2008. Вып. 1. - С. 189-199.

65. Kudryash, М. Experimental investigation of induction melting in cold crucible for high temperature processing of oxides using HF transistor power supply, VDI VERLAG, 2011.

66. GlobalMarket Электронный ресурс. // Режим доступа: http://www.globalmarket.com/product-info/polvcrystalline-silicon-solar-panel-184327.html.

67. Kaneko, К. Recent Status on Electromagnetic Casting Text. / Kaneko, K., Nakagawa, K., Tomohiro Onizuka, Kenichi Sasatani, Nobuyuki Kubo, Michio Kida // SUMCO SOLAR Corporation 260-100. - Funoo, Kainan, Wakayama. - 642-0001. - Japan. - P. 2-7.

68. Печенков, А.Ю. Исследование процесса и разработка оборудования для индукционной плавки кориума Текст.: дис. . канд. Техн. наук. /

69. А.Ю. Печенков. С.-Петерб., 2001.

70. Kaneko, К. Operation and crystalline properties of electro-magnetic casting Text. / K. Kaneko, R. Kawamura, T. Onizuka, K. Sasatani. CH3365-4/94/0000-1652. - First WCPEC. - Dec. 5-9, 1994. - Hawaii. - P. 16521655.

71. Kaneko, K. Cold Crucible induction casting of semi-conductor silicon for solar cell Text. / K. Kaneko, T. Misawa and K. Tabata. 01608371/90/0000-0674. - P. 674-677.

72. Brend B. Am Iaufenden Meter Text. / B. Brend. J. Photon November 2006.-P. 104-108.

73. Пат. ЕР 1947221 A2 (Германия) Casting method for polycrystalline silicon/ Kenichi Sasatani, Keita Nakagawa, Tomohiro Onizuka, Nobuyuki Kubo -Kainan-shi Wakayama 642-0001 (JP).

74. Кузакова, Н.И. Изучение макро- и микроструктуры кремния Текст. / Н.И. Кузакова, Н.В. Немчинова, Б.А. Красин // «Современныепроблемы науки и образования». Российская Академия Естествознания№6 часть 3, 2007 год.

75. Абдюханов, И.М. Разработка основ технологии производства металлургического кремния повышенной чистоты для наземной фотоэнергетики Текст. / И. М. Абдюханов. Рос. Хим. Ж. (Ж. Рос. Хим. Об-ва им. Д.И. Менделеева). - 2001. - т. XLV, № 5-6.

76. Gribov, B.G. Preparation of High-Purity Silicon for Solar Cells Text. / B. G. Gribov and К. V. Zinov'ev. Inorganic Materials. - Vol. 39, No. 7. - 2003. - P. 653-662. Translated from Neorganicheskie Materialy. - Vol. 39, No. 7, 2003.-P. 775-785.

77. Franke, D. Silicon ingot casting: process development by numerical simulations Text. / D. Franke, Т. Rettelbach, С. Häßler, W. Koch, А. Müllerc. Solar Energy Materials & Solar Cells 72 (2002). - P. 83-92.

78. Articleworld.org Электронный ресурс. // Режим доступа: http://www.articleworld.org/index.php/Czochralski process.

79. Dr. Wlifred von Ammon, SILTRONIC AG, Ach

80. Hitoshi Sasaki. Temperature Dependence of the electrical resistivity of molten silicon Text. / Hitoshi Sasaki, Atsushi Ikari, Kazutaka Terashima and Shigeyuki Kimura. Jpn. J/ Appl. Phys. Vol. 34(1995). - P. 3426-3431.

81. И.Л. Кнунянц. Краткая химическая энциклопедия. Том 1А-Е. 1961.