[發明專利]一種多晶硅鑄錠退火與冷卻技術

無效

• 申請號: 201310296409.8
• 申請日: 2013-07-16
• 公開（公告）號: CN103343391A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 冷金標;鄭新華
• 申請（專利權）人: 江西旭陽雷迪高科技股份有限公司
• 主分類號: C30B33/02
• 分類號: C30B33/02
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

技術領域

本發明涉及一種多晶硅鑄錠退火與冷卻技術。

背景技術

目前硅基太陽能電池的基礎材料是多晶硅片與單晶硅片。多晶硅片是用多晶硅原料經鑄錠以及切片制造而成。多晶硅鑄錠通常的工序有：加熱、熔化、長晶、退火與冷卻五個工序。其工藝流程為：加熱、熔化、長晶、退火、冷卻、出爐。為了獲得優良的硅錠，處理好長晶后硅錠的退火與冷卻工序十分重要。目前，硅錠的退火和冷卻工序是在通入氬氣的環境中進行的。正常情況下的多晶鑄錠退火工序，是通過氬氣流動氣氛模式來帶走熱量，達到降低硅錠的熱應力及缺陷的目的；冷卻是在氬氣的流動氣氛環境下，達到冷卻降溫的目的。在此過程的傳統操作方法中，由于通入的冷卻氣體（氬氣），是快速流動經過多晶鑄錠爐，在鑄錠爐里停留時間較短，帶走的熱量有限；由于鑄錠爐爐壁的中空結構內通有冷卻水，其爐壁中的冷卻水可人工控制流速，從而帶走一定的熱量。在鑄錠傳統操作方法的退火與冷卻過程中，由于爐壁流動的冷卻水帶走的熱量較少，氬氣流動氣氛模式帶走熱量占主導。

發明內容

????本發明其目的就在于提供一種多晶硅鑄錠退火與冷卻技術，在保證硅錠質量的情況下，減少退火時間，減小雜質在硅錠中的擴散、抑制二次缺陷的生長，進而提高硅錠的利用率。

實現上述目的而采取的技術方案為，所述退火工藝是在真空的環境下進行；所述冷卻采用高效冷卻保壓技術，所述保壓為進入冷卻階段，爐體不進氣、不出氣，保持600mbar的恒壓狀態，直到鑄錠工藝流程結束。

?與現有技術相比本發明具有以下優點。

本發明提供一種高效真空退火與高效冷卻（即多晶鑄錠封閉式冷卻）相結合的先進技術，在不影響硅錠的有效利用體積及其生產周期的前提下，提高多晶鑄錠的冷卻效率，減少冷卻氣體的使用量，并盡可能提高硅錠的利用率，達到降低生產成本。

具體實施方式

??????所述退火工藝是在真空的環境下進行；所述冷卻采用高效冷卻保壓技術，所述保壓為進入冷卻階段，爐體不進氣、不出氣，保持600mbar的恒壓狀態，直到鑄錠工藝流程結束。

本發明所述退火工藝，是在真空的環境下進行；其冷卻是采用高效冷卻保壓技術。保壓是指進入冷卻階段，爐體不進氣、不出氣，保持一個（600mbar）的恒壓狀態（直到鑄錠工藝流程結束）；爐體內氣體的溫度與爐體內的溫度一致；此時，輸入爐體內的氬氣氣體膨脹，均勻分布在爐內，由于氣體分布面積廣，作為熱傳導的介質可以把更多的熱量傳給爐壁流動的冷卻水。

此時的流動的冷卻水可以更高效率的帶走熱量，達到冷卻的目的，而且冷卻效率會更高；通過保壓的這種方式，維持多晶鑄錠爐里面的溫度，使其溫度在特定時間的恒定，從而使溫度下降的調節速度能更好的控制，減少或者避免由于溫度下降太快，導致硅錠的應力增加、引起隱裂裂紋，帶來高密度位錯，進而對硅錠少子壽命造成影響，最終影響硅錠的利用率與硅片的光電轉換效率。由于采用本發明后工藝條件的變革，冷卻的效率相比以往傳統的方法有很大程度的提高。由于冷卻效率提高，有利于減小雜質的擴散，有利于消除雜質進入硅錠造成注入損傷，同時能抑制二次缺陷的生長，這樣硅錠的利用率也得到提高；由于冷卻效率提高，每爐氬氣的使用量可減少35-45kg，有利于降低成本。

此時多晶鑄錠爐的紅外測溫儀的TC2的讀數小于450℃，這是多晶硅錠可以出爐的溫度，至此多晶鑄錠爐運行結束，程序自動停止。

修改前的傳統的工藝控制過程參數

修改后的新的工藝控制過程參數（即新設計的技術方案）

注譯：

1.??工藝控制過程參數（含時間控制參數；壓力、溫度、氣氛參數；配料比等，在光伏行業中將這此簡稱為“配方”）；

2.??表中英文內容說明