Numerical and experimental studies of magnetic field effects on solidification of metallurgical silicon for photovoltaic applications / Mircea Cablea ; sous la direction de Annie Gagnoud et de Kader Zaïdat et de Yves Delannoy

Date :

Type : Livre / Book

Type : Thèse / Thesis

Langue / Language : anglais / English

Silicium cristallisé

Solidification

Interfaces solide-liquide

Classification Dewey : 620

Gagnoud, Annie (19..-.... ; auteure en mécanique) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Zaïdat, Kader (1978-.... ; auteur en sciences des matériaux) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Delannoy, Yves (1963-.... ; physicien) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Jouini, Anis (1975-....) (Président du jury de soutenance / praeses)

Communauté d'universités et d'établissements Université Grenoble Alpes (2015-2019) (Organisme de soutenance / degree-grantor)

École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....) (Ecole doctorale associée à la thèse / doctoral school)

Science et ingénierie des matériaux et procédés (Grenoble) (Laboratoire associé à la thèse / thesis associated laboratory)

Résumé / Abstract : La plupart des modules photovolta¨ıques produits sont `a base de silicium.L’efficacit´e de ces modules d´epend fortement de la qualit´e cristalline du siliciumutilis´ee ainsi que de la quantit´e d’impuret´es pr´esente dans le lingotd’origine d’o`u sont issus les modules. Les lingots de silicium sont obtenus aucours d’un proc´ed´e de solidification, durant lequel les impuret´es sont extraitespar ph´enom`ene de s´egr´egation. Le processus de s´egr´egation est influenc´e parl’´ecoulement dans le liquide durant l’´etape de solidification. L’utilisation d’unchamp magn´etique externe permet le contrˆole de l’´ecoulement dans le bainliquide. Dans cette ´etude, l’effet d’un ´ecoulement forc´e sur le processus des´egr´egation est ´etudi´e. Pour cela un dispositif exp´erimental (VB2) et unmod`ele num´erique ont ´et´e d´evelopp´es dans le but de comprendre le rˆole del’´ecoulement sur la forme de l’interface et sur la s´egr´egation des impuret´es.

Résumé / Abstract : The photovoltaic modules are generally produced using silicon wafers. Theirelectrical efficiency is related to the crystal quality, which is influenced bythe presence of pollutants in the ingots from which the wafers are cut. Siliconingots are obtained as a result of solidification processes, which implygrowing a crystal from melt. During this solidification process, impurities areseparated from the silicon. The segregation process is greatly influenced bythe melt velocity during the solidification process. The control of the meltflow during the crystallization process can be achieved using external magneticfields. This thesis presents the results of the study on the influence ofthe forced convection induced by a travelling magnetic field (TMF) duringthe solidification process, using both an experimental set-up (VB2) and anumerical model.