[發(fā)明專利]一種用于單晶爐的停爐冷卻方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410436075.4
• 申請日: 2014-08-29
• 公開（公告）號: CN104213188A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾世銘;高一凡;劉立中;高兆伍
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇拜爾特光電設(shè)備有限公司
• 主分類號: C30B15/20
• 分類號: C30B15/20;C30B29/06
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 李德濺;夏平

技術(shù)領(lǐng)域

?本發(fā)明涉及太陽能電池材料領(lǐng)域，具體地是一種在單晶硅拉制過程中用于單晶爐的停爐冷卻方法。

背景技術(shù)

太陽能是取之不盡、用之不竭的清潔能源，利用半導(dǎo)體材料的光電轉(zhuǎn)換特性，制備成太陽能電池，可以將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋Ｔ谧罱氖曛校柲茈姵氐漠a(chǎn)量以每年30-40％的速度增長，太陽能產(chǎn)業(yè)成為目前市場上發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè)之一。晶硅材料是制備太陽能電池的最主要的材料。一般情況下，單晶硅的制備是通過直拉技術(shù)或區(qū)熔技術(shù)獲得的，可以用在電子工業(yè)和太陽能工業(yè)，它制備的太陽能電池效率高，但是晶體制造成本高、能耗高。

在保證單晶硅棒品質(zhì)的前提下，通過降低能耗是降低制造成本的有效方法之一，傳統(tǒng)的單晶爐停爐工藝中，停爐后真空泵需運行5小時并充5個小時的氬氣，耗費氬氣、真空泵電力以及增加真空泵的磨損。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種降低制造成本且能保證單晶硅棒質(zhì)量的用于單晶爐的停爐冷卻方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案解決的：

一種用于單晶爐的停爐冷卻方法，其特征在于：該停爐冷卻方法的步驟如下：1）在單晶爐拉制單晶結(jié)束后，首先停止加熱系統(tǒng)供電；2）接著繼續(xù)通0.5～3小時的氬氣并運行真空泵以冷卻單晶硅棒；3）關(guān)閉真空大閥，將氬氣壓力充到-0.025MPa后停止通入氬氣并關(guān)閉真空泵，保壓繼續(xù)冷卻2～4.5小時后即可拆爐。

步驟2）中的氬氣通入時間與步驟3）中的保壓繼續(xù)冷卻時間之和為5小時。

步驟2）中的氬氣通入時間為0.5～2小時。

步驟1）中的加熱系統(tǒng)停止供電后單晶硅棒以1～3毫米/分鐘的速度旋轉(zhuǎn)上升。

本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點：

本發(fā)明的停爐冷卻方法大大降低了生產(chǎn)成本，據(jù)統(tǒng)計單晶95爐每月每臺爐子消耗氬氣約4噸，每噸氬氣約3500元，則每月氬氣費用為1.4萬元人民幣，每月開10爐次，則每爐次氬氣費用為1400元，每爐次歷時約60小時，實際用氬氣時間50小時，每小時氬氣費用為28元，采用本方法則每爐次停爐縮短2～4.5小時通氬時間，可節(jié)約56～126元/爐次，則每臺單晶爐每年能夠節(jié)約氬氣費用6720～15120元；單晶95爐的機械真空泵電力為11千瓦，每爐次節(jié)約2～4.5小時電耗，共節(jié)約電力22～49.5度電，如每度電費為0.7元、每月開10爐次，則每臺單晶爐每年能夠節(jié)約機械真空泵電費1848～4158元；即每臺單晶爐每年能夠節(jié)約氬氣費用和機械真空泵電費8568～19278元，而國內(nèi)大硅片公司各擁有近1000臺單晶爐，采用此新停爐技術(shù)，光氬氣費用和機械真空泵電費就可每年節(jié)約856.8～1927.8萬元，再加上延長真空泵的使用壽命和縮短清擦爐時間，年節(jié)約最多能夠達(dá)到甚至超過2000萬元，從而大大降低了生產(chǎn)成本。

本發(fā)明通過縮短氬氣通入時間、抽真空時間和保壓冷卻的方式，使得晶棒出爐時平均溫度比傳統(tǒng)方法低80℃左右，制得的單晶硅棒無發(fā)脆、隱裂現(xiàn)象，且經(jīng)切片工序加工后無應(yīng)力硅片；停爐后加熱器的平均溫度也比傳統(tǒng)停爐工藝低50oC左右，延長了石墨器件的使用壽命，減少拆爐時石墨熱場對操作工的高溫烘烤的程度，節(jié)約了氬氣、電耗且通過減少真空泵的磨損延長了真空泵的壽命，且該停爐冷卻方法操作簡單并易于推廣應(yīng)用。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的說明。

一種用于單晶爐的停爐冷卻方法，該停爐冷卻方法的步驟如下：1）在單晶爐拉制單晶結(jié)束后，首先停止加熱系統(tǒng)供電；2）接著繼續(xù)通0.5～3小時的氬氣并運行真空泵以冷卻單晶硅棒；3）關(guān)閉真空大閥，將氬氣壓力充到-0.025MPa后停止通入氬氣并關(guān)閉真空泵，保壓繼續(xù)冷卻2～4.5小時后即可拆爐。其中步驟2）中的氬氣通入時間與步驟3）中的保壓繼續(xù)冷卻時間之和為5小時，且一個較好的方案是步驟2）中的氬氣通入時間為0.5～2小時。另外步驟1）中的加熱系統(tǒng)停止供電后單晶硅棒以1～3毫米/分鐘的速度旋轉(zhuǎn)上升。本發(fā)明提供的停爐冷卻方法制得的單晶硅棒無發(fā)脆、隱裂現(xiàn)象，且經(jīng)切片工序加工后無應(yīng)力硅片。

下面通過具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明。

實施例一