SPI利用该软件对用于制造光伏电池的硅锭在定向凝固炉内的铸造过程进行了分析。SPI高级工程师Chenlei Wang博士说:“ALGOR多物理软件帮助我们优化了熔炉的热区设计，这是项目的关键因素。”

2)电池生产-晶圆片被蚀刻以去除锯切造成的表面损伤。然后，这些晶圆经过一系列的步骤加工，产生光伏电池。

3)模块组装——单个单元通过焊接到扁线连接。然后将电池组连接到平行的连接线上，并层压形成太阳能模块。

模块可以安装在太阳能系统中，将捕获的阳光转换成可用的电力。例如，SPI在卡耐基梅隆大学校园的一栋建筑的屋顶安装了120个太阳能电池板阵列，直接输入主电源，提供了该建筑大约10%的电力需求这足以支持80多台计算机，同时减少对化石燃料发电的需求。该系统每年还能减少超过31600磅的温室气体排放。

SPI获得了来自宾夕法尼亚能源发展局(PEDA)的资金，用于一个研究项目，旨在扩大硅原料的供应，通过定向凝固技术生产铸锭。由于铸造商业尺寸的铸锭既昂贵又耗时，第一步是开发一个微型的定向凝固炉(称为“微型铸锭机”)，以高效铸造用于研究的小铸锭。“微型铸造机将允许我们评估候选原料来源和生长技术，用更少的材料和更快的周转时间，”王说。“我们可以对硅原料、掺杂和凝固循环等变量进行研究。”

从ALGOR稳定耦合流体流动和熔化相的热分析中显示了两种不同类型的结果:在顶部，硅熔体内的流体速度矢量;在底部，是整个装配的温度曲线。

PEDA的部分资金用于购买Algor多物理软件，该软件用于分析微型铸造机的设计。

在微型铸造机内部，硅原料装在玻璃石英坩埚中。石墨板围绕坩埚作机械支撑。坩埚周围是一排电阻加热器，能均匀地加热电荷。可移动保温笼是实现所需冷却速率和定向凝固增长的主要手段。

王解释说:“为了在制造部件之前评估微型铸造机的‘热区’设计，首先对熔化阶段进行了有限元建模和分析，然后是凝固阶段。”

王说:“我们在Autodesk Inventor上创建了一个微型打印机的3d模型。”然后，我们在ALGOR中建立了横截面几何模型。”

为硅原料、石英坩埚、石墨加热器和绝缘材料指定了定制的、依赖温度的正交各向异性材料性能。

热负荷被定义为内部产热、外部表面的表面辐射和暴露的内部表面之间的身体对身体的辐射。流体速度被指定为硅周围的表面。

Wang说:“由于浮力而产生的自然对流在硅熔体内部的传输现象中起着重要作用。”“硅熔体内部的强速度场不可忽视。因此，我们使用多物理分析来耦合计算硅熔体流场和温度场，其中考虑了自然对流的影响。”

由微型铸锭生产的第一个硅锭(上)在顶部表现出凝固不规律的区域。根据ALGOR分析结果对热区进行修正后，生产出了更高质量的钢锭(下图)。

Wang进行了稳态耦合流体流动和热分析，得到了熔融相的对流流体流动和温度结果。

对于凝固阶段，采用较低的内部产热值来模拟较低的冷却温度。该软件的瞬态传热分析结果使SPI能够更好地理解小铸机的凝固过程。

在检查第一个硅锭生产的微型铸，SPI注意到一些问题。王解释说:“大多数钢锭表面是平坦光滑的，但在钢锭顶部的一些区域，凝固过程不稳定。”“这被认为与熔体顶部的不希望的凝固有关，这是在从底部向上凝固时开始的。用生长的热有限元模型对凝固过程进行了预测。”

ALGOR瞬态传热分析结果表明，温度分布最优
绝缘升降，加热器位置和加热器功率等级。

为了使铸锭质量最大化，对凝固阶段进行了多次瞬态传热分析，以确定微型铸锭加热器的最佳位置和输出功率。Wang说:“通过调整加热器的位置和增加25%的加热器功率，在生长过程中防止了表面凝固。”“另一种改善热环境的有效方法是调整绝缘抬升距离。结果表明，凝固界面呈平面状，与硅熔体呈微凸状，有利于高质量硅晶体的生长。

“由peda资助的研究项目已于2006年完成，”王说，“但使用微型播音机的研究仍在进行中。此外，我正在使用ALGOR模拟其他晶体生长炉。”