CN106048734A - 一种多晶硅铸锭快速退火冷却工艺 - Google Patents

一种多晶硅铸锭快速退火冷却工艺 Download PDF

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陈伟
金浩
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Jinko Solar Co Ltd
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Abstract

本申请公开了一种多晶硅铸锭快速退火冷却工艺，包括：在第一预设时间内，将长晶结束后的多晶硅铸锭温度降至退火温度；在所述退火温度下，将所述多晶硅铸锭保温，持续第二预设时间；将退火完成的所述多晶硅铸锭以1.5℃/min至5℃/min的速率进行冷却，所述冷却过程持续第三预设时间。本申请提供的上述多晶硅铸锭快速退火冷却工艺，能够降低多晶硅铸锭的位错缺陷水平，有效提升多晶硅铸锭的品质，同时减少运行周期，提高多晶铸锭炉台生产效率。

Description

一种多晶硅铸锭快速退火冷却工艺
技术领域
本发明属于光伏设备技术领域，特别是涉及一种多晶硅铸锭快速退火冷却工艺。
背景技术
多晶硅作为一种制造太阳能电池的原料，大多采用多晶铸锭炉进行生产。由于铸锭的生产需要较高的温度，因此，刚完成长晶的铸锭需要对其进行退火和冷却。
现有技术中，多晶硅铸锭完成之后按照常规冷却工艺冷却：退火3小时，冷却14小时。冷却速率小于1.3℃/min。整个退火冷却过程时间长，位错滑移和增殖的时间长且充分，位错缺陷水平的范围为5×104/cm2至5×105/cm2。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种多晶硅铸锭快速退火冷却工艺，能够降低多晶硅铸锭的位错缺陷水平，有效提升多晶硅铸锭的品质，同时减少运行周期，提高多晶铸锭炉台生产效率。
本发明提供的一种多晶硅铸锭快速退火冷却工艺，包括：
在第一预设时间内，将长晶结束后的多晶硅铸锭温度降至退火温度；
在所述退火温度下，将所述多晶硅铸锭保温，持续第二预设时间；
将退火完成的所述多晶硅铸锭以1.5℃/min至5℃/min的速率进行冷却，所述冷却过程持续第三预设时间。
优选的，在上述多晶硅铸锭快速退火冷却工艺中，
所述第三预设时间为3小时至5小时。
优选的，在上述多晶硅铸锭快速退火冷却工艺中，
所述第二预设时间为20分钟至30分钟。
优选的，在上述多晶硅铸锭快速退火冷却工艺中，
所述第一预设时间为5分钟至15分钟。
优选的，在上述多晶硅铸锭快速退火冷却工艺中，
所述退火温度为1300℃至1400℃。
优选的，在上述多晶硅铸锭快速退火冷却工艺中，
当所述多晶硅铸锭冷却至第一临界温度之后，以0.5℃/min至1.5℃/min的速率进行冷却，直到到达出炉温度。
优选的，在上述多晶硅铸锭快速退火冷却工艺中，
所述第一临界温度为800℃至900℃。
优选的，在上述多晶硅铸锭快速退火冷却工艺中，
所述出炉温度为300℃至450℃。
本发明提供的上述多晶硅铸锭快速退火冷却工艺，由于先在第一预设时间内，将长晶结束后的多晶硅铸锭温度降至退火温度；然后在所述退火温度下，将所述多晶硅铸锭保温，持续第二预设时间；再将退火完成的所述多晶硅铸锭以1.5℃/min至5℃/min的速率进行冷却，所述冷却过程持续第三预设时间，这种快速降温的方式大幅缩减了位错滑移增殖的时间，因此能够降低多晶硅铸锭的位错缺陷水平，有效提升多晶硅铸锭的品质，同时减少运行周期，提高多晶铸锭炉台生产效率。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的第一种多晶硅铸锭快速退火冷却工艺的示意图。
具体实施方式
本发明的核心思想在于提供一种多晶硅铸锭快速退火冷却工艺，能够降低多晶硅铸锭的位错缺陷水平，有效提升多晶硅铸锭的品质，同时减少运行周期，提高多晶铸锭炉台生产效率。
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。
本申请实施例提供的第一种多晶硅铸锭快速退火冷却工艺如图1所示，图1为本申请实施例提供的第一种多晶硅铸锭快速退火冷却工艺的示意图。该工艺包括如下步骤：
S1：在第一预设时间内，将长晶结束后的多晶硅铸锭温度降至退火温度；
在该步骤中，可以以大于现有技术中的降温速度来降温，并且能够保证不会带来负面影响。
S2：在所述退火温度下，将所述多晶硅铸锭保温，持续第二预设时间；
该步骤与现有技术相同，此处不再赘述。
S3：将退火完成的所述多晶硅铸锭以1.5℃/min至5℃/min的速率进行冷却，所述冷却过程持续第三预设时间。
在该步骤中，所采用的冷却速率要高于现有技术中的冷却速率，因此冷却过程持续的第三预设时间也低于现有技术所用的时间，这就能够减少位错的滑移和增殖，更好的保证硅锭的质量。
本申请实施例提供的上述第一种多晶硅铸锭快速退火冷却工艺，由于先在第一预设时间内，将长晶结束后的多晶硅铸锭温度降至退火温度；然后在所述退火温度下，将所述多晶硅铸锭保温，持续第二预设时间；再将退火完成的所述多晶硅铸锭以1.5℃/min至5℃/min的速率进行冷却，所述冷却过程持续第三预设时间，这种快速降温的方式大幅缩减了位错滑移增殖的时间，因此能够降低多晶硅铸锭的位错缺陷水平，有效提升多晶硅铸锭的品质，同时减少运行周期，提高多晶铸锭炉台生产效率。
本申请实施例提供的第二种多晶硅铸锭快速退火冷却工艺，是在上述第一种多晶硅铸锭快速退火冷却工艺的基础上，还包括如下技术特征：
所述第三预设时间为3小时至5小时。
在这种情况下，能够保证铸锭能够从退火温度降低到出炉温度，相对于现有技术的更短的冷却时间能够减少位错的滑移和增殖，从而提高铸锭的质量。
本申请实施例提供的第三种多晶硅铸锭快速退火冷却工艺，是在上述第一种多晶硅铸锭快速退火冷却工艺的基础上，还包括如下技术特征：
所述第二预设时间为20分钟至30分钟。
在这种情况下，20分钟至30分钟的范围足以保证铸锭内的缺陷得到消除，保证铸锭的质量。
本申请实施例提供的第四种多晶硅铸锭快速退火冷却工艺，是在上述第一种多晶硅铸锭快速退火冷却工艺的基础上，还包括如下技术特征：
所述第一预设时间为5分钟至15分钟。
需要说明的是，这段时间是作为退火过程的准备阶段，从长晶温度降至退火温度。
本申请实施例提供的第五种多晶硅铸锭快速退火冷却工艺，是在上述第一种多晶硅铸锭快速退火冷却工艺的基础上，还包括如下技术特征：
所述退火温度为1300℃至1400℃。
需要说明的是，这种退火温度是一种成熟的工艺参数，与现有技术相同，此处不再赘述。
本申请实施例提供的第六种多晶硅铸锭快速退火冷却工艺，是在上述第一种至第五种多晶硅铸锭快速退火冷却工艺中任一种工艺的基础上，还包括如下技术特征：
当所述多晶硅铸锭冷却至第一临界温度之后，以0.5℃/min至1.5℃/min的速率进行冷却，直到到达出炉温度。
在该方案中，当降至第一临界温度之后，位错滑移和增殖的可能性就较小了，因此为了避免温度下降过快可能造成的铸锭内各处温度不均现象，就可以适当的降低冷却速度。
本申请实施例提供的第七种多晶硅铸锭快速退火冷却工艺，是在上述第六种多晶硅铸锭快速退火冷却工艺的基础上，还包括如下技术特征：
所述第一临界温度为800℃至900℃。
也就是说，当降至800℃至900℃之后，位错就不易滑移和增殖，此时就可以将降温速率适当降下来，以避免其他问题发生。
本申请实施例提供的第八种多晶硅铸锭快速退火冷却工艺，是在上述第七种多晶硅铸锭快速退火冷却工艺的基础上，还包括如下技术特征：
所述出炉温度为300℃至450℃。
该出炉温度基本与现有技术一致，当铸锭冷却到这种温度范围时，就能够进行出炉操作，不会出现不良现象。
综上所述，利用本申请实施例提供的快速退火以及冷却的工艺，能够大幅缩减位错滑移增殖时间，有效提升多晶硅铸锭品质，同时多晶铸锭炉台生产效率可提高8％至10％。
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 (8)

1.一种多晶硅铸锭快速退火冷却工艺，其特征在于，包括：
在第一预设时间内，将长晶结束后的多晶硅铸锭温度降至退火温度；
在所述退火温度下，将所述多晶硅铸锭保温，持续第二预设时间；
将退火完成的所述多晶硅铸锭以1.5℃/min至5℃/min的速率进行冷却，所述冷却过程持续第三预设时间。
2.根据权利要求1所述的多晶硅铸锭快速退火冷却工艺，其特征在于，
所述第三预设时间为3小时至5小时。
3.根据权利要求1所述的多晶硅铸锭快速退火冷却工艺，其特征在于，
所述第二预设时间为20分钟至30分钟。
4.根据权利要求1所述的多晶硅铸锭快速退火冷却工艺，其特征在于，
所述第一预设时间为5分钟至15分钟。
5.根据权利要求1所述的多晶硅铸锭快速退火冷却工艺，其特征在于，
所述退火温度为1300℃至1400℃。
6.根据权利要求1-5任一项所述的多晶硅铸锭快速退火冷却工艺，其特征在于，
当所述多晶硅铸锭冷却至第一临界温度之后，以0.5℃/min至1.5℃/min的速率进行冷却，直到到达出炉温度。
7.根据权利要求6所述的多晶硅铸锭快速退火冷却工艺，其特征在于，
所述第一临界温度为800℃至900℃。
8.根据权利要求7所述的多晶硅铸锭快速退火冷却工艺，其特征在于，
所述出炉温度为300℃至450℃。
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