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1、河南科技大学毕业设计（论文）开题报告（学生填表）院系：材料学院 2010 年3 月8日课题名称多晶硅晶体生长过程中的应力消除学生姓名魏龙飞专业班级硅光伏071课题类型论文指导教师郭耀昌、张立峰/李谦职称工程师、工程师/副教授课题来源生产1. 设计（或研究）的依据与意义（1）依据：太阳辐射的光子带有能量, 当光子照射半导体材料时, 光能便转换为电能, 这个现象称为光生伏特效应( 简称光伏效应) 。太阳电池就是利用半导体的光生伏特效应制成的一种光电器件, 是一种物理性质电源。而在多晶硅太阳能电池的制造过程中，由于多晶铸锭晶体生长完成后，晶体底部和上部存在较大的温度梯度，使得晶锭中存在热应力，容易在
2、硅片加工和电池制备过程中造成硅片碎裂，故需进行多晶硅晶体生长过程中的应力消除问题的研究。（2）意义：人类进入21世纪，对能源的需求不断增加，中国的经济的腾飞又对能源提出了更多需求。能源，作为国民经济、国家科技发展的发动机，引起了全世界的关注。特别是近两年来，国际石油价格飞涨，更是引起了各国政府、有识人士，甚至普通老百姓对能源的关心。因此，清洁的可再生能源的研究和开发是国际学术界关注的重点。 太阳能是人类最重要的无污染、可再生、无穷无尽的新能源，因此，太阳能的研究和应用是今后人类能源发展的主要方向之一。人类利用太阳能有多种方式，包括光化学转化、太阳能光热转化和太阳能光电转化，其中太阳能光电转化是
3、将太阳能转化成电能。而太阳能电池就是将太阳能转化成电能的媒介。直到20世纪90年代，太阳能光伏工业还是主要建立在单晶硅的基础上。虽然单晶硅太阳电池的成本在不断下降，但是与常规电力相比还是缺乏竞争力，因此，不断降低成本是光伏界追求的目标。自20世纪80年代铸造多晶硅发明和应用以来，增长迅速，80年代末期它仅占太阳电池材料的10%左右，而至1996年底它已占整个太阳电池材料的36%左右，它以相对低成本、高效率的优势不断挤占单晶硅的市场，成为最有竞争力的太阳电池材料。21世纪初已占50%以上，成为最主要的太阳电池材料。制造多晶硅太阳能电池常采用铸造多晶硅的方法来进行铸锭。直熔法制备铸造多晶硅的具体工
4、艺为：装料加热化料晶体生长退火冷却。由于在晶体生长完成后，晶体底部和上部存在较大的温度梯度，因此晶锭中会存在热应力，在硅片加工和电池制备过程中容易造成硅片碎裂，因此，多晶硅晶体生长中的应力消除对多晶硅电池片的质量以及寿命有着极其重要的意义。2. 国内外同类设计（或同类研究）的概况综述（1）一种减少多晶硅铸锭应力的方法和装置2010年03月03日，南安市三晶阳光电力有限公司申请了一项专利。此发明涉及一种减少多晶硅铸锭应力的方法和装置，该方法包括将多晶硅铸锭从炉室中取出后，立即放置于一个与多晶硅锭形状匹配的保温装置内，自然放置天天后取出；取出后立即去除边皮，并破成标准方锭保存。该装置包括一保温罩及
5、一手车，所述的保温罩为六面体结构。使用此发明的方法和装置，使多晶硅铸锭均匀冷却，则其几乎不会产生热应力；冷却后取出多晶硅锭，并立即将杂质较为集中的边皮去掉，则减少了杂质导致的应力集中，避免杂质存在时导致的顶部开裂。3. 课题设计（或研究）的内容(1)论述多晶铸锭过程中晶体的生长过程。 (2)论述晶体生长过程中应力产生的原因。 (3)采用实验的方法来验证与探究消除应力的方法。(4)课题结束应完成不少于10000字的论文，以及一定篇幅外文的翻译。4. 设计（或研究）方法（1）通过改进前与改进后温度梯度的比较来验证应力消除的效果；（2）通过改进前与改进后退火时间的比较来验证应力消除的效果；（3）通过改进后退火温度的提高来验证应力消除的效果。5. 实施计划1-3周：查中外文文献，消化资料，完成开题报告，翻译外文资料；4-7周：了解晶体生长过程中应力产生的原因并结合实验探究并改进消除应力的方法；8-11周：处理数据并得出结论；12-14周：完成毕业论文撰写，准备答辩；15-16周：完成毕业论文的修改；17周：答辩。指导教师意见 同意 指导教师签字： 2011年 3月 8日研究所（教研室）意见同意研究所所长（教研室主任）签字： 2011年 3月 8日
