Développement du procédé de purification du silicium par plasma thermique RF PDF Download
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Author: Sylvain Rousseau
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Languages : fr
Pages : 197
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Book Description
L’objectif de ce travail est le développement d’un procédé de purification du silicium métallurgique par plasma thermique avec polarisation du silicium fondu, dans le but d’augmenter les cinétiques d’élimination des impuretés. Nous avons étudié l’effet simultané de la polarisation et de la composition du plasma sur les processus d’élimination des impuretés. Le suivi en ligne de la purification est effectué par Spectroscopie Optique d’Emission, ce qui permet de comprendre les processus de transfert de matière entre le silicium et le plasma. La composition avant et après traitement des échantillons de silicium, est quant à elle déterminée par LIBS et ICP. Ces trois méthodes basées sur la spectroscopie d’émission ont permis d’établir le rôle de la polarisation et de la composition du plasma sur l’élimination des impuretés. Ainsi, nous avons montré que les cinétiques d’élimination des impuretés métalliques étaient améliorées par l’application d’un potentiel anodique sur l’échantillon avec un traitement sous plasma composé de préférence d’argon pur exclusivement. En revanche, le potentiel électrique n’influe pas de façon sensible sur les cinétiques d’élimination du bore. Seule l’introduction simultanée d’hydrogène et d’oxygène permet de l’augmenter significativement. Par ailleurs, les analyses d’exodiffusion du deutérium ont permis de montrer l’effet du potentiel électrique sur le dopage du silicium par l’hydrogène. L’étude de l’interaction des impuretés avec leur environnement nous conduit à proposer un mécanisme chimique et électrochimique d’élimination des impuretés du bain de silicium fondu.
Author: Sylvain Rousseau
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Languages : fr
Pages : 197
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L’objectif de ce travail est le développement d’un procédé de purification du silicium métallurgique par plasma thermique avec polarisation du silicium fondu, dans le but d’augmenter les cinétiques d’élimination des impuretés. Nous avons étudié l’effet simultané de la polarisation et de la composition du plasma sur les processus d’élimination des impuretés. Le suivi en ligne de la purification est effectué par Spectroscopie Optique d’Emission, ce qui permet de comprendre les processus de transfert de matière entre le silicium et le plasma. La composition avant et après traitement des échantillons de silicium, est quant à elle déterminée par LIBS et ICP. Ces trois méthodes basées sur la spectroscopie d’émission ont permis d’établir le rôle de la polarisation et de la composition du plasma sur l’élimination des impuretés. Ainsi, nous avons montré que les cinétiques d’élimination des impuretés métalliques étaient améliorées par l’application d’un potentiel anodique sur l’échantillon avec un traitement sous plasma composé de préférence d’argon pur exclusivement. En revanche, le potentiel électrique n’influe pas de façon sensible sur les cinétiques d’élimination du bore. Seule l’introduction simultanée d’hydrogène et d’oxygène permet de l’augmenter significativement. Par ailleurs, les analyses d’exodiffusion du deutérium ont permis de montrer l’effet du potentiel électrique sur le dopage du silicium par l’hydrogène. L’étude de l’interaction des impuretés avec leur environnement nous conduit à proposer un mécanisme chimique et électrochimique d’élimination des impuretés du bain de silicium fondu.
Author: Audrey Soric
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Languages : fr
Pages : 217
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L'objectif de l'étude est de montrer l'influence de la polarisation de l'échantillon de silicium métallurgique (pureté de 99%), pendant son traitement plasma, sur les processus d'élimination de ses impuretés. L'échantillon de silicium est fondu sous plasma d'argon (P=17kW) puis, une fois liquide, un potentiel lui est imposé par l'intermédiaire de son substrat de graphite. Deux techniques d'analyse ont été développées pour le contrôle du procédé. La phase plasma est analysée à l'interface plasma-silicium liquide par OES afin de suivre la cinétique d'élimination des impuretés. La composition des échantillons avant et après traitement est, elle, caractérisée par LIBS. Ces deux méthodes de spectroscopie ont permis de démontrer l'influence du potentiel imposé sur les cinétiques d'évaporation des impuretés. Les résultats obtenus ont montré que les processus d'extraction des impuretés de type métallique étaient gouvernés par des réactions électrochimiques à l'interface plasma-silicium liquide.
Author: ISABELLE.. CAZARD-JUVERNAT
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Languages : fr
Pages : 254
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CE TRAVAIL S'INSCRIT DANS UN EFFORT DE REDUCTION DU COUT DES SYSTEMES PHOTOVOLTAIQUES ET D'AUGMENTATION DU RENDEMENT DE CONVERSION DU SILICIUM MULTICRISTALLIN UTILISE POUR L'ELABORATION DES PHOTOPILES. L'OUTIL UTILISE AU LABORATOIRE (8 ET 25 KW) EST UN PROCEDE DE PURIFICATION PAR PLASMA THERMIQUE INDUCTIF, DONT LES PROPRIETES PHYSICOCHIMIQUES SPECIFIQUES (HAUTE TEMPERATURE 9 000 K, VITESSE DE 25 M/S, FORTES VISCOSITES ET CONDUCTIVITE THERMIQUE, HAUTE REACTIVITE DU FLUX D'HYDROGENE RADICALAIRE 10#2#0 AT/S) PERMETTENT DES TRANSFERTS DE MATIERE ET DE CHALEUR TRES EFFICACES ENTRE LE PLASMA ET UN BARREAU DE SILICIUM. IL CONDUIT AINSI A LA FOIS A LA TRES HAUTE PURETE DU MATERIAU ET A LA PASSIVATION DES DEFAUTS CRISTALLINS, EN FAISANT INTERVENIR EN PARTICULIER L'HYDROGENE ATOMIQUE DU PLASMA. TOUTEFOIS, LES CONDITIONS THERMIQUES DE CRISTALLISATION DU PROCEDE CONDUISENT A LA FORMATION DE DEFAUTS (JOINTS DE GRAINS ET MACLES), ET EN PARTICULIER A UNE FORTE DENSITE DE DISLOCATIONS (N#D#I#S = 10#6#-#7 DIS/CM#2). L'UTILISATION DE PLUSIEURS METHODES DE CARACTERISATION (SPECTROSCOPIE D'EMISSION, SIMS, IRFT A 6K, RESISTIVITE 4 POINTES, ERDA, EXODIFFUSION, NAA, ICP, MEB, RX (LAUE), MICROSCOPIE OPTIQUE) ONT PERMIS DE DEMONTRE LA REACTIVITE DE L'HYDROGENE RADICALAIRE D'UN PLASMA AR + 1% H#2 AVEC L'OXYGENE CONTENU DANS LE SILICIUM DE QUALITE ELECTRONIQUE OU PHOTOVOLTAIQUE. LA PURIFICATION IMPORTANTE, NOTAMMENT EN 0 (97%: 3.10#1#710#1#6 AT/CM#3) ET C (70%: 7.10#1#72.10#1#7 AT/CM#3) S'ACCOMPAGNE D'UNE PASSIVATION DES DEFAUTS CRISTALLINS PAR L'HYDROGENE RADICALAIRE DU PLASMA (2.10#1#5 AT/CM#3). LA LIAISON ETABLIE RESISTE A UNE FORTE MONTEE EN TEMPERATURE (1 000 K). AINSI LES FORTES LONGUEURS DE DIFFUSION LOCALES (250 M) CONFIRMENT L'AMELIORATION DE LA PURETE DU MATERIAU EN ELEMENTS METALLIQUES ET METALLOIDIQUES (O, C) ET LA CICATRISATION DES DEFAUTS CRISTALLINS PAR L'HYDROGENE ATOMIQUE DU PLASMA. LE TRANSFERT TECHNOLOGIQUE SUR SITE INDUSTRIEL (100 KW) ET LES PREMIERS ESSAIS SUR LA PURIFICATION CONFIRMENT L'EFFICACITE DU PLASMA AR + H#2 PUISQUE LE RENDEMENT DE CONVERSION PHOTOVOLTAIQUE AUGMENTE DE 12,5% A 14%
Author: Malek Benmansour
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Languages : fr
Pages : 502
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Author: Cyrille Ndzogha
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Languages : fr
Pages : 0
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Ce travail de thèse porte sur un procédé plasma de purification de silicium pour usages photovoltaïque. Il est appliqué à deux types de matériaux : du silicium d'origine métallurgique et des produits de recyclage des boues de sciage des lingots et des plaquettes de la filière photovoltaïque. Les boues de sciage des plaquettes sont essentiellement constituées de liquide de coupe, de particules de SiC (abrasif), de microparticules de silicium et de microparticules de fer provenant du fil de découpe. Le silicium de ces boues est un silicium de haute pureté, qui est déjà de qualité photovoltaïque. Il peut représenter jusqu'`a 60 % du poids initial du lingot. Le procédé objet du projet comporte une phase de séparation du SiC par centrifugation, suivi d'une phase d'élimination chimique du fer, puis d'un traitement par plasma réactif pour l'élimination du SiC résiduel. Ce travail porte sur cette dernière phase. Un traitement plus complexe que celui initialement prévu a été rendu nécessaire par l'existence dans les boues de sciage de particules de SiC provenant du bris des grains de l'abrasif initial. La séparation du SiC étant incomplète, le traitement par plasma a dû éliminer des quantités beaucoup plus importantes qu'initialement prévu. Cela a nécessité une modification importante du procédé initial, et la mise au point de phase de pré-traitement destiné à rendre exploitable par le plasma le produit issu de la séparation. Ce travail combine études théoriques, modélisations numériques et expérimentation. La modélisation thermodynamique permet de déterminer les meilleures conditions d'élimination des polluants (gaz réactifs adaptés, débits, températures, pressions) tandis que la modélisation du brassage électromagnétique mesure l'efficacité du renouvellement de la surface du bain liquide au cours du traitement.
Author: PATRICK.. HUMBERT
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Languages : fr
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CETTE ETUDE A PORTE SUR LA MISE AU POINT D'UN PILOTE PLASMA DE 25 KW DESTINE A PURIFIER DU SILICIUM DE QUALITE METALLURGIQUE EN VUE D'OBTENIR UN MATERIAU REPONDANT AU CAHIER DES CHARGES DE L'INDUSTRIE PHOTOVOLTAIQUE. LA PREMIERE PARTIE DE CETTE ETUDE A CONSISTE A REALISER ET DEVELOPPER UN APPLICATEUR PLASMA DE HAUTE PUISSANCE (25-100 KW) CAPABLE DE REPONDRE AUX IMPERATIFS TECHNIQUES TOUT EN ANALYSANT LES RENDEMENTS ENERGETIQUES SUSCEPTIBLES D'ETRE OBTENUS SELON LES DIFFERENTES CONFIGURATIONS D'EXPLOITATION. A CES BILANS, NOUS AVONS JOINT LA QUALIFICATION DES SILICIUMS RECYCLES DE TYPE N OU P AFIN DE DEFINIR LES CONDITIONS OPERATOIRES OPTIMALES DANS LES DEUX CAS DE FIGURE. LA DEUXIEME PARTIE DE CETTE ETUDE IMPOSAIT D'ENVISAGER DEUX TYPES DE MATERIAUX: LE MATERIAU MASSIF ET LE MATERIAU EN POUDRE. POUR MENER A BIEN CE TRAVAIL, IL ETAIT INDISPENSABLE DE MODELISER LES PHENOMENES DE TRANSFERT DE MATIERE ET DE CHALEUR ENTRE UN PLASMA ET UNE PARTICULE, CE QUI NOUS CONDUIT A DEVELOPPER UN MODELE TENANT COMPTE DES REACTIONS CHIMIQUES EN COUCHE LIMITE. CETTE ETAPE A CONSTITUE UNE PHASE CAPITALE DE NOTRE MEMOIRE PUISQU'ELLE PERMET DESORMAIS D'ABORDER LA CHIMIE ET DE MIEUX COMPRENDRE LES PHENOMENES DE DECOMPOSITION ET DE PURIFICATION SOUS PLASMA. POUR CONCLURE ET VERIFIER CE MODELE, NOUS AVONS TRAITE LE CAS DE LA SYNTHESE DE POUDRES ULTRAFINES DE NITRURE DE SILICIUM ET DE NITRURE DE TITANE PAR VAPORISATION TOTALE DE POUDRES DANS UN PLASMA REACTIF. CETTE ANALYSE PERMET ALORS DE VALIDER LA DEMARCHE DE TRAITEMENT DE POUDRES DANS LE CAS D'UN MATERIAU PARFAITEMENT QUALIFIE
Author: FADI.. KRAYEM
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Languages : fr
Pages : 300
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L'OBJECTIVE DE CETTE ETUDE EST L'ELABORATION D'UN DEPOT DE SILICIUM PAR PROJECTION DE PLASMA THERMIQUE RF SUR UN SUBSTRAT DESTINE A L'APPLICATION PHOTOVOLTAIQUE. DANS CE TRAVAIL, NOUS AVONS CORRELE LE ROLE JOUE PAR L'HYDROGENE INCLUS DANS LE MATERIAU (PASSIVATION LES LIAISONS PENDANTES ET LES POINTS DE RECOMBINAISONS ELECTRIQUES) ET LA PRODUCTION DES ETATS EXCITES DE L'HYDROGENE PAR LE PLASMA RF ARGON-HYDROGENE. PAR LA SPECTROSCOPIE D'EMISSION NOUS AVONS IDENTIFIE LA PRESENCE DANS LE PLASMA DES ETATS EXCITES ELEVES DE L'HYDROGENE ATOMIQUE (JUSQU'A N = 8), LEUR DISTRIBUTION SPATIALE VARIE LORS DE L'AJOUT D'HELIUM DANS LE GAZ PLASMAGENE. CE PHENOMENE PERMET DE DOUBLER LA TENEUR EN HYDROGENE DANS LE SILICIUM MASSIF TRAITE PAR PLASMA AR+H 2+HE (4,42.10 1 5 AT.CM - 3) PAR RAPPORT AU PLASMA D'AR + H 2 (2,2.10 1 5 AT. CM - 3). CETTE TENEUR PEUT ATTEINDRE 10 1 9 AT.CM - 3 PAR L'INJECTION AXIALE DE LA POUDRE DE SILICIUM DANS LE JET PLASMA. LA MESURE DES TEMPS DE SEJOURS DE 10 MSEC A 30 MSEC DES PARTICULES DE SILICIUM EN VOL A ETE EFFECTUEE PAR LA TECHNIQUE D'ANEMOMETRIE LASER DOPPLER. AINSI LA VITESSE DES PARTICULES, ET LA DISTANCE DE PROJECTION DETERMINENT LE TAUX D'EVAPORATION DE SILICIUM ET LA MESURE DES DIAMETRES DES PARTICULES EN VOL VALIDE LE TRANSFERT DE MATIERE. LA CROISSANCE DE DEPOT EST LIEE AUX PROCESSUS DE TRANSFERT DE CHALEUR ET DE MATIERE PARTICULE/SUBSTRAT. UNE FAIBLE CONDUCTIVITE THERMIQUE DE SUBSTRAT COMME LA MULLITE CONSTITUE UNE BARRIERE THERMIQUE QUI PERMET UN REFROIDISSEMENT CONTROLE DES PARTICULES PROJETEES. LA CHALEUR APPORTEE PAR CES PARTICULES ABOUTIT A LA FORMATION SUR LE SUBSTRAT D'UNE GOUTTE LIQUIDE DONT LA CRISTALLISATION DIRECTIONNELLE DEBUTE LORS DE L'ARRET DE LA PROJECTION DES PARTICULES. LA PURIFICATION DU DEPOT MIS EN EVIDENCE PAR EDX, A EU LIEU PAR SEGREGATION DES IMPURETES DE LA PHASE SOLIDE VERS LA PHASE LIQUIDE, LA VITESSE DE DEPOT ATTEIGNANT 600-1500 M.H - 1 SELON LA TAILLE DES PARTICULES DE SILICIUM ET LA VITESSE DE PROJECTION.
Author: Daniel Morvan
Publisher:
ISBN:
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Languages : fr
Pages : 748
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Author: Frank Slootman
Publisher:
ISBN:
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Languages : fr
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Book Description
MISE AU POINT DU DISPOSITIF D'ANALYSE DES PHENOMENES D'EVAPORATION A L'INTERFACE PLASMA/POUDRE DE SILICIUM, COMPRENANT UN SYSTEME FIBRE OPTIQUE-MONOCHROMATEUR HAUTE RESOLUTION-ANALYSEUR MULTICANAUX AFIN DE REGULER DES PROCEDES DE PURIFICATION DES MATERIAUX PAR PLASMA THERMIQUE
Author: Kun Chang
Publisher:
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Languages : fr
Pages : 203
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Book Description
L'AUTEUR PRESENTE LA SYNTHESE DE POUDRES ULTRAFINES DE SILICE DANS UN PLASMA D'ARC TRANSFERE. L'INTRODUCTION, APRES LA PRESENTATION DES PROPRIETES PHYSICO-CHIMIQUES DE LA SILICE, EST CONSACREE A UNE ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE DES PROCEDES DE SYNTHESE AUSSI BIEN INDUSTRIELS QU'AU STADE DU DEVELOPPEMENT, ET PLUS SPECIALEMENT LES PROCEDES PAR PLASMA THERMIQUE DONT LES PROPRIETES THERMODYNAMIQUES ET LES COEFFICIENTS DE TRANSPORT SONT RESUMES. LE DISPOSITIF EXPERIMENTAL AINSI QUE LES METHODES DE CARACTERISATION DE POUDRES SONT DECRITS DANS LE CHAPITRE I. DANS LE CHAPITRE II L'AUTEUR PRESENTE TOUT D'ABORD LA PREVISION THERMODYNAMIQUE DU SYSTEME ETUDIE AINSI QUE LA MODELISATION DE L'EVAPORATION DES PARTICULES DANS LE FOUR PLASMA. ENSUITE APRES L'ETUDE DE LA NUCLEATION ET DE LA CROISSANCE, IL UTILISE LA METHODE DE MONTE-CARLO POUR MODELISER L'AGGLOMERATION DES PARTICULES DE SILICE. DANS LE CHAPITRE III SONT DECRITES EN FONCTION DES CONDITIONS OPERATOIRES, LES CARACTERISTIQUES (SURFACE SPECIFIQUE, COULEUR, PURETE) DES POUDRES OBTENUES. SELON LES ESSAIS, LA SURFACE SPECIFIQUE VARIE DE 20 A 350 M#2/G. EN PLASMA D'OXYGENE, LES POUDRES SONT SPHERIQUES AVEC UN DIAMETRE DE 500 NM ENVIRON, TANDIS QUE DANS LES AUTRES CAS, UN MELANGE DE FORMES SPHERIQUE ET FIBREUSE EST OBSERVE. L'UTILISATION D'UN PLASMA D'OXYGENE PERMET D'OBTENIR DES POUDRES COMPORTANT PLUS DE 98,5% DE SILICE
