Проект цеха по производству мультикремния для солнечных элементов
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?). Такая установка, работая всего лишь одну смену стандартной 40 часовой рабочей недели, и производя две загрузки за рабочий день, смогла бы очищать 4200кг кремния. Длительность двух циклов составляет 6 часов, поэтому кпд на технический и человеческий факторы мы не вводили (имея на них до 2ч/день в запасе). Кроме того, необходимый ремонт установки может производиться в свободное от её работы время. 1 установка.
. Количество установок карботермического восстановления. Надо отметить, что мы говорим не об одной установке, а о блоке установок из электродуговой печи, вытяжного шкафа для очистки поверхности кристаллов карбида кремния и электрорезистивной печи для получения непосредственно кремния. Каждая из этих установок имеет производительность 10кг кремния за цикл 6.5ч. Таким образом, за одну рабочую смену мы получаем 10кг кремния, за рабочие сутки 19.5 кг кремния, а за стандартный 30.4-дневный месяц 409.5 кг кремния. Количество кремния, необходимое передать на дополнительную чистку - 1т в месяц (ещё 3т мы получаем как отбраковку после направленной кристаллизации). Поэтому, учитывая постоянный нагрев установок и необходимость частого планового осмотра и ремонта, число установок -3.
. Количество дробильных мельниц. Производительность их 100кг/час. Таким образом, за рабочие сутки мельница может измельчать до 2.4т кварцевого песка, что значительно больше необходимого. Но, учитывая важность стадии производства и ломкость оборудования, число размещённых установок равно 2.
Число установок на всех этапах производства представлено в табл. 7 и табл.8.
. Также нам необходимы в отдел контроля качества установка контроля времени жизни неосновных носителей заряда и установка контроля удельного сопротивления кремния. Обе установки необходимы в количестве 1 штуки, и смог за это время проверять и качество произведённого мультикремния,и качество полученных после метода Бриджмена обрезов блока, и выборочно качество промежуточного поликристаллического кремния.
Таблица 7. Количество основного и вспомогательного оборудования для производства кремния годовым объёмом 12т на этапе получения поликристаллического кремния методом карботермического восстановления.
№ п/пНаименование оборудованияПроизводительность оборудованияКоличество Основное оборудование1Дробильная мельница для кварца100кг/ч22Электрорезистивная печь10кг/6,5ч33Электродуговая печь10кг/6,5ч34Установка высокотемпературного рафинирования100кг/3ч15Установка для плазмохимической чистки2,5кг/0,5ч3Вспомогательное оборудование6Вытяжной шкаф для травления кристаллов SiC-37Шкаф для хранения реактивов-28Монтажный стол-19Стол для документов-210Стул-611Тележка для переноса готового поликристаллического кремния-112Шкаф для сменной одежды-24
Таблица 8. Количество основного и вспомогательного оборудования для производства кремния годовым объёмом 12т на этапе производства мультикремния методом Бриджмена.
№ п/пНаименование оборудованияПроизво-дительностьКоличество Основное оборудование1Установка для направленной кристаллизации400кг/50ч1Вспомогательное оборудование2Вытяжной шкаф для нанесения слоя нитрида кремния на кварцевый тигель-13Установка автоматического измерения времени жизни неосновных носителей заряда-14Установка для четырёхзондового метода измерения удельного сопротивления полупроводника-15Станок для резки блока мультикремния-16Станок для упаковки мультикремния-17Тележка для переноски кремния-18Верстак-19Полки для хранения материалов-110Стол письменный-111Стул-212Шкаф для хранения реактивов-113Механическая система блоков для поднятия блока мультикремния-1
2.2 Раiёт материального баланса
Раiёт материального баланса проводится с учётом того, что во время производства кремний теряется в виде испарений в электротермической и электродуговой печах (безвозвратно), при травлении кристаллов SiC (безвозвратно), но основные потери приходятся, как показывает практика ,на последний этап - направленную кристаллизацию. Однако, эти потери являются обратимыми. На всех прочих стадиях потери примем равными 3%.
Стадии производства мультикремния из кварцевого песка:
. Измельчение кварцевого песка в дробильных мельницах.
.Восстановление кварцевого песка до карбида кремния в электрорезистивной печи.
.Очистка кристаллов карбида кремния травлением. На этой стадии потери примем равными 5%. Также на этой стадии мы используем смеси кислот.
.Восстановление кремния из карбида кремния в электродуговой печи. Разрыхлительные присадки отсутствуют.
.Рафинирование кремния в вакууме.
.Плазмохимическая чистка кремния. На этой стадии мы используем газ Ar.
.Направленная кристаллизация методом Бриджмена.
Таким образом, перед очисткой 4т кремния, в среднем поступает 4/0,97/0,97=4.252т кремния. Значит, выплавлять в печах мы должны 1.063 т кремния. Выход из печей кремния 1.063т возможен в среднем при поступлении кремния 1.063/0,97/0,97/0,95=1.189т
Учитывая реакцию:
SiO2+ 2С = Si + 2СО (12)
для получения 1.189т кремния необходимо 1,189/28*60=2.548 кварца, и 1,189т гранулированной сажи.
Раiёт необходимого аргона проводим из раiёта его расхода 60 л/ч [7].
V(Ar)=M(Si)/Mз*Tцикла*Р , где (13)
Р - расход аргона, 60л/ч
Mз - масса загрузки в одной чистке
V(Ar)=57120л.
V(H20)=V(Ar)
Раiёт количества необходимых для травления кислот проводим из условия, что в одной кислоте не могут травиться (в целях повышения качества травите