The grain–grain–liquid triple phase line during solidification of multi-crystalline silicon

The rough or faceted morphology of the solid–liquid interface during solidification of multi-crystalline silicon is discussed in terms of classical crystallographic, energetic and kinetic considerations. This allows establishing diagrams of the interface structure as a function of process parameters. It is shown that the grain–grain–liquid triple phase line structures determine quantitatively the direction of growth of the grain boundaries, then opening the door to the numerical modeling of the grain structure of photovoltaic silicon ingots as a function of growth conditions.

RésuméLa morphologie, facettée ou rugueuse, de lʼinterface solide–liquide lors de la solidification du silicium multi-cristallin est discutée sur la base de considérations cristallographiques, énergétiques et cinétiques classiques. Ceci permet dʼétablir des diagrammes donnant la structure de lʼinterface de solidification en fonction des paramètres du procédé. On montre que la structure des lignes triples grain–grain–liquide détermine la direction des joints de grains de façon quantitative, ce qui permet dʼenvisager la modélisation numérique de la structure de grains de lingots de silicium photovoltaïque en fonction des conditions de croissance.