Проект цеха по производству мультикремния для солнечных элементов
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
.01.25.02.013.010.578339.125.46.80.91.07.85.01.14.92.012.810.576
Неоднородность состава блока мультикремния (удельного сопротивления и времени жизни неосновных носителей заряда) показана на рис. 12 и 13 [15]. Нестабильность свойств мультикремния во времени, обусловленная присутствием существенно больших концентраций примесей и структурных дефектов, чем у монокристаллов, также является причиной "деградации характеристик ФЭП, обусловленной светом" (LID) [8,9]. Параметр LID с недавнего времени входит в число основных, гарантируемых производителями, качественных параметров кремния "солнечного качества". Большинство аналитиков [10тАж12] сходятся во мнении, что доля мультикристаллического кремния в технологии наземных ФЭП по мере сближения стоимости электроэнергии, производимой традиционными и альтернативными методами, будет возрастать. Наряду с постоянным совершенствованием технологии и конструкции ФЭП, развитие солнечной энергетики будет сопровождаться и ростом потребления более дешевых сортов кремния.
Рис.12. Распределение удельного электрического сопротивления по высоте блока мультикремния (масса загрузки 240 кг, 16 блоков).
Рис.13. Распределение времени жизни неравновесных носителей заряда (?ннз) по высоте блока мультикремния (масса загрузки 240 кг, 16 блоков)
2. Проектная часть
.1 Раiёт состава основного и вспомогательного оборудования для получения мультикремния
Из описания технологии процесса изготовления мультикремния (п. 1.3) выбираем состав необходимого оборудования, который представлен в табл. 5 и табл. 6.
Таблица 5. Основное и вспомогательное оборудование для производства поликристаллического кремния методом карботермического восстановления
№ п/пНаименование оборудованияМаркаПримечаниеОсновное оборудование1Дробильная мельница для кварцаАктиватор-С 100-2Электрорезистивная печьДП-1-3Электродуговая печьРКО-2.5-4Установка высокотемпературного рафинированияАГАТ-5Установка для плазмохимической чисткиНа заказ-Вспомогательное оборудование6Вытяжной шкаф для травления кристаллов SiCЛаб-1200-7Шкаф для хранения реактивов--8Монтажный стол--9Стол для документов--10Стул--11Тележка для переноса готового поликристаллического кремния--12Шкаф для сменной одежды--13Раковина для воды--
Таблица 6. Основное и вспомогательное оборудование для производства мультикремния из поликристаллического кремния.
№ п/пНаименование оборудованияМаркаПримечаниеОсновное оборудование1Установка для направленной кристаллизации"Элкем"Вспомогательное оборудование2Вытяжной шкаф для нанесения слоя нитрида кремния на кварцевый тигельЛаб-1200-3Установка автоматического измерения времени жизни неосновных носителей зарядаТауметр-2М-4Установка для четырёхзондового метода измерения удельного сопротивления полупроводника--5Станок для резки блока мультикремния--6Станок для упаковки мультикремния--7Тележка для переноски кремния--8 Верстак--9Полки для хранения тиглей--10Стол для документов--11Стул--12Шкаф для хранения реактивов--13Механическая система блоков для поднятия блока мультикремния--14Раковина для воды--
Раiёт количества оборудования проводится с учётом того, что до 75 % (в худшем для нас случае) полученного методом Бриджмена мультикремния отбраковывается (обрез боковых, верхней и нижней граней блока) и вновь идёт на стадию очистки от бора и фосфора. Таким образом, для организации производства 12т годного мультикремния необходимо производить 48т методом Бриджмена (4т выплавки в месяц).
. Количество установок для направленной кристаллизации методом Бриджмена. Производительность установки составляет 400кг/цикл. То есть, установку необходимо запускать 10 раз в месяц. Длительность одного цикла составляет 50 часов. Таким образом, из 30.4 суток в месяц установка будет занята в течение 50*10/24=20.84 суток.
За 50 часов цикла установка находится как в нагревающем, так и в охлаждающем состоянии, кроме того, присутствует некоторое время на загрузку-разгрузку блоков кремния. Получаем, что, 30,4-20,84=9,56 суток каждый месяц можно тратить на плановый технический осмотр и ремонт, и для цеха достаточно 1 установки.
. Количество установок для плазмохимической чистки. Производительность установки составляет 2.5кг/цикл. Длина цикла составляет 0.5ч. Значит, за одну восьмичасовую рабочую смену установка очищает:
М = П*Т*кпд, (11)
где П - производительность установки 2.5кг/ 0.5 часа,
Т - рабочее время. При стандартной смене в 8 часов, время работы установки составляет 7 часов (с учётом перерыва),
кпд - для всех установок, включающее в себя задержки человеческого и технического факторов, примем равным 80%.
Таким образом, одна установка очищает в течение рабочей смены 28кг кремния, в течение суток 84 кг кремния, а в течение среднего месяца в 30.4 дня - 1764 кг (5 рабочих дней в неделю). При необходимой норме очистки 4000кг/месяц, минимально необходимое количество установок равно 3м. Два выходных дня, а также некий запас выработки кремния установками дают возможность спокойного планового ремонта, а, при всех трёх рабочих установках, возможность их чередовать, и снизить скорость их износа. Итак, в цех необходимо 3 установки.
. Количество установок высокотемпературного рафинирования кремния. Производительность установки составляет 100кг/3ч. Это достаточно небольшая установка, она является компромиссным вариантом между удобством (при понижении порций загрузки) и энергосбережением (при увеличении порци