CN103046129A - 多晶硅铸锭工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多晶硅铸锭工艺，包括步骤：1）对单质硅进行加热，直至单质硅融化；2）冷却熔融的单质硅，并使其凝固，进行长晶，形成硅锭；3）对硅锭进行多次退火处理，且退火温度逐次降低。如此对硅锭进行多次退火处理，可以相应的降低相邻的两次退火温度之间所形成的热应力，多次消除硅锭中的热应力，与现有技术中只进行一次退火处理相比，可有效地降低硅锭中的热应力。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能技术领域，更具体地说，涉及一种多晶硅铸锭工艺。
背景技术
多晶硅是单质硅的一种形态，熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，这些晶粒接合起来便形成多晶硅。在太阳能光伏工业中生产太阳能光伏产品的工艺包括多晶硅铸锭、切割成片、制成电池片和封装为太阳能组件，可见多晶硅铸锭是太阳能光伏工业的重要组成部分，是生产太阳能光伏产品的首个环节。
其中多晶硅铸锭工艺是采用多晶硅铸锭炉完成的，其包括步骤：1）对单质硅进行加热，直至单质硅融化；2）冷却使熔融的单质硅凝固，进行长晶；3）退火处理，并冷却。硅锭由于受热或者散热不均匀会存在温度差异，导致各处膨胀变形或收缩变形不一致，相互约束而产生内应力，因此采用退火工艺即使生长完成的晶粒在一定温度下保持足够时间，然后以适宜的速度冷却，以降低硅锭的热应力，稳定尺寸，减少变形和裂纹的形成。然而现有技术中只进行一次退火工艺，一般是将生长完成后的晶粒降温至1300℃-1400℃之间的某一设定温度，并进行一定时间的保温处理，而后再以一定速度冷却。具体的可以将生长完成后的晶粒降温至1370℃左右，压力为500-700毫巴，保温3个小时。如此进行，则在1370℃左右保温完毕后，进行一定速度冷却时仍会产生较大的热应力，若降低冷却速度则相应的延长了生产周期，降低了生产效率。
综上所述，如何有效地降低硅锭中的热应力，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多晶硅铸锭工艺，该多晶硅铸锭工艺可以有效地降低硅锭中的热应力。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种多晶硅铸锭工艺，包括步骤：
1）对单质硅进行加热，直至单质硅融化；
2）冷却熔融的单质硅，并使其凝固，进行长晶，形成硅锭；
3）对硅锭进行多次退火处理，且退火温度逐次降低。
优选地，对硅锭进行多次退火处理，且退火温度逐渐降低具体为：
31）将硅锭降温至第一设定温度，并保温第一设定时间段；
32）第一次冷却；
33）将硅锭降温至第二设定温度，并保温第一设定时间段，且所述第二设定温度小于第一设定温度；
34）第二次冷却。
优选地，所述第一设定温度为1370℃。
优选地，所述第一设定时间段为3小时。
优选地，所述第二设定温度为900℃。
优选地，所述第二设定时间段为1.5小时。
本发明提供的多晶硅铸锭工艺，包括步骤：
1）对单质硅进行加热，直至单质硅融化；
2）冷却熔融的单质硅，并使其凝固，进行长晶，形成硅锭；
3）对硅锭进行多次退火处理，且退火温度逐次降低。
本发明提供的多晶硅铸锭工艺采用多晶硅铸锭炉完成，首先对单质硅进行加热，直至单质硅融化，然后对其冷却，使熔融的单质硅凝固，实现长晶，形成硅锭，进一步的对硅锭进行多次退火处理，且退火温度逐次降低，即第一次的退火温度最高，第二次的退火温度低于第一次的退火温度，依次降低。如此对硅锭进行多次退火处理，可以相应的降低相邻的两次退火温度之间所形成的热应力，多次消除硅锭中的热应力，与现有技术中只进行一次退火处理相比，可有效地降低硅锭中的热应力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的多晶硅铸锭工艺的流程图。
具体实施方式
本发明的目的在于提供一种多晶硅铸锭工艺，该多晶硅铸锭工艺可以有效地降低硅锭中的热应力。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例提供的多晶硅铸锭工艺，包括步骤：
S1）对单质硅进行加热，直至单质硅融化；
S2）冷却熔融的单质硅，并使其凝固，进行长晶，形成硅锭；
S3）对硅锭进行多次退火处理，且退火温度逐次降低。
本发明实施例提供的多晶硅铸锭工艺采用多晶硅铸锭炉完成，首先对单质硅进行加热，直至单质硅融化，然后对其冷却，使熔融的单质硅凝固，实现长晶，形成硅锭，进一步的对硅锭进行多次退火处理，且退火温度逐渐降低，即第一次的退火温度最高，第二次的退火温度低于第一次的退火温度，依次降低。如此对硅锭进行多次退火处理，可以相应的降低相邻的两次退火温度之间所形成的热应力，多次消除硅锭中的热应力，与现有技术中只进行一次退火处理相比，可有效地降低硅锭中的热应力。
优选地，为了提高生产效率，降低生产成本，可以只对硅锭进行两次退火处理，即对硅锭进行多次退火处理，且退火温度逐渐降低具体为：
S31）将硅锭降温至第一设定温度，并保温第一设定时间段；
S32）第一次冷却；
S33）将硅锭降温至第二设定温度，并保温第一设定时间段，且所述第二设定温度小于第一设定温度；
S34）第二次冷却。
如此则可以进一步的消除硅锭由第一设定温度降至第二设定温度过程中所产生的热应力，减少了硅锭裂纹的产生。
其中，第一设定温度可以为1370℃，压力为600毫巴左右，进一步的第一设定时间段为3小时。
另外，第二设定温度可以为900℃，压力为600毫巴左右，进一步的第二设定时间段为1.5小时。如此设置，可以将硅锭从1370℃降至900℃的过程中产生的热应力相应的消除。第二次退火处理后，硅锭的温度已经相对较低，再次降温冷却也不会产生太多的内应力。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种多晶硅铸锭工艺，其特征在于，包括步骤：
1）对单质硅进行加热，直至单质硅融化；
2）冷却熔融的单质硅，并使其凝固，进行长晶，形成硅锭；
3）对硅锭进行多次退火处理，且退火温度逐次降低。
2.根据权利要求1所述的多晶硅铸锭工艺，其特征在于，对硅锭进行多次退火处理，且退火温度逐渐降低具体为：
31）将硅锭降温至第一设定温度，并保温第一设定时间段；
32）第一次冷却；
33）将硅锭降温至第二设定温度，并保温第一设定时间段，且所述第二设定温度小于第一设定温度；
34）第二次冷却。
3.根据权利要求2所述的多晶硅铸锭工艺，其特征在于，所述第一设定温度为1370℃。
4.根据权利要求2所述的多晶硅铸锭工艺，其特征在于，所述第一设定时间段为3小时。
5.根据权利要求2所述的多晶硅铸锭工艺，其特征在于，所述第二设定温度为900℃。
6.根据权利要求2所述的多晶硅铸锭工艺，其特征在于，所述第二设定时间段为1.5小时。
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