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Influence of Crucible Thermal Conductivity on Crystal Growth in an Industrial Directional Solidification Process for Silicon IngotsInfluencia de la conductividad térmica del crisol en el crecimiento de cristales en un proceso industrial de solidificación direccional de lingotes de silicio

Resumen

Realizamos simulaciones globales transitorias de las etapas de calentamiento, fusión, crecimiento, recocido y enfriamiento de un proceso industrial de solidificación direccional (DS) de lingotes de silicio. La conductividad térmica del crisol se varía en un rango razonable para investigar su influencia en la transferencia global de calor y el crecimiento de los cristales de silicio. Se comprueba que el crisol desempeña un papel importante en la transferencia de calor, por lo que su conductividad térmica puede influir significativamente en el crecimiento de los cristales en todo el proceso de DS. El aumento de la conductividad térmica del crisol puede acortar considerablemente el tiempo de fusión de la materia prima de silicio y el crecimiento del cristal de silicio, por lo que una conductividad térmica elevada ayuda a ahorrar tiempo de producción y energía. Sin embargo, el elevado gradiente de temperatura en los lingotes de silicio y la forma localmente cóncava de la interfaz fusión-cristal para una conductividad térmica del crisol elevada indican que es probable que se produzca una elevada tensión térmica y propagación de dislocaciones durante las etapas de crecimiento y recocido. Basándose en las simulaciones numéricas, se presentan algunos debates sobre el diseño y la elección de la conductividad térmica del crisol.

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