[发明专利]一种多晶硅铸锭生长界面的仿真模拟方法

权利要求书

1.一种多晶硅铸锭生长界面的仿真模拟方法，其特征在于：其包括以下步骤：

步骤一，几何建模：在COMSOL软件中以实况结构模型图进行建模；

步骤二，定义材料参数：在COMSOL软件中分别定义步骤一中实况结构模型图的各部件的材料参数；

步骤三，热源边界的设定：定义实际加热器工作时的温度和功率，并且设定整个系统的初始温度，模拟整个长晶过程的热场分布，进而得出固液界面的形状；

步骤四，划分有限元网格：通过COMSOL Multiphysics网格生成器，根据不同的作用选择不同的划分级别；

步骤五，求解：求解的自由度数；

步骤六，模拟结果分析，模拟结果分析包括硅熔体流场分析和固液界面形状分析。

2.根据权利要求1所述的一种多晶硅铸锭生长界面的仿真模拟方法，其特征在于：所述步骤一中的几何建模是以定向凝固法铸锭多晶硅工艺中的定向凝固炉为基础，所述定向凝固炉中的结构包括隔热屏(1)，真空腔(2)，加热器(3；6；10)，定向凝固块(4)，护板(5；9)，坩埚(7)，硅熔体(8)。

3.根据权利要求2所述的一种多晶硅铸锭生长界面的仿真模拟方法，其特征在于：所述硅熔体(8)放置在所述坩埚(7)内，所述坩埚(7)设置在所述定向凝固块(4)上，所述坩埚(7)的两边设有护板(5；9)，所述护板(5；9)也设置在定向凝固块(4)上，所述护板(5；9)的两边和上端均设有加热器(3；6；10)，所述隔热屏(1)内为真空腔(2)，所述加热器(3；6；10)、所述定向凝固块(4)、护板(5；9)、所述坩埚(7)和所述硅熔体(8)均设置在所述真空腔(2)内，所述真空腔(2)内为惰性气体。

4.根据权利要求2所述的一种多晶硅铸锭生长界面的仿真模拟方法，其特征在于：所述步骤二中定义材料参数，在COMSOL软件中将整个定向凝固炉的部件材料划分为五个模块，所述硅熔体(8)的材料参数定义在了固体传热模块一中，所述加热器(3；6；10)、所述护板(5；9)、所述定向凝固块(4)的材料参数都定义在固体传热模块二中，所述真空腔(2)内的惰性气体物理参数定义在固体传热模块三中，所述隔热屏(1)的材料参数定义在固体传热模块四中，所述坩埚(7)的材料参数定义在固体传热模块五中。

5.根据权利要求1所述的一种多晶硅铸锭生长界面的仿真模拟方法，其特征在于：所述步骤三中热源边界的设定中整个模型内无边界全覆盖，设定初始值，设有定义边界加热器(3；10)为广义热源，设定功率P0的数值，定义边界加热器(6)为热源，并设定功率P0的数值。

6.根据权利要求1所述的一种多晶硅铸锭生长界面的仿真模拟方法，其特征在于：所述步骤四中的网格划分过程是网格>内建网格大小用特别细化的网格，点击全部构建，得到了域单元和边界单元组成的完整网格，形成网格划分图。

7.根据权利要求1所述的一种多晶硅铸锭生长界面的仿真模拟方法，其特征在于：所述硅熔体流场分析是通过创建二维绘图组，计算求解得到分别在融化初期和融化后的硅熔体的流场分布图。

8.根据权利要求1所述的一种多晶硅铸锭生长界面的仿真模拟方法，其特征在于：所述固液界面形状分析是计算求得该炉内的分别在长晶开始，长晶过程中，长晶过程快结束时的温度分布图。