[发明专利]铸锭过程中减少硅锭内部晶体的位错的方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏太阳能电池领域，更具体地，涉及一种铸锭过程中减少硅锭内部晶体的位错的方法。

背景技术

目前各多晶铸锭厂家主要从硅锭退火段工艺入手解决硅锭结晶完成后的位错问题。退火的作用就是要使硅锭顶部和底部温度一致，退火温度设定为1350℃至1390℃之间某一温度值，使硅锭内部热应力完全释放。维持退火温度时间越长，硅锭退火越完全，热应力释放越完全，从而降低硅锭出炉开裂和硅锭后续加工过程中的硅片碎片问题。具体工艺描述如下：

长晶段运行结束后，铸锭炉运行至退火段，退火段工艺一般设定为三步：

第一步：设定时间为10分钟至30分钟，散热窗由最大开度在设定时间内匀速关闭至全封闭状态，同时，硅锭顶部温度设定为1350℃至1390℃之间某一温度值，使硅锭顶部表面温度由1420℃硅熔点温度降低到设定温度。

第二步：设定时间为1小时至3小时，维持铸锭炉温度控制模式，使铸锭炉维持在第一步设定温度，此时硅锭底部散热窗完全闭合，如图1所示，硅锭底部开始升温，设定时间内，硅锭底部和顶部温差减小。

第三步：设定时间为20分钟至60分钟，继续保持硅锭底部散热窗为关闭状态，将铸锭炉温度控制模式调整为功率控制模式，降低加热器功率，并给加热器加以10kw至30kw功率，避免硅锭顶部降温过快，为铸锭炉下一步硅锭冷却做准备。

退火工艺运行完毕后，铸锭炉进入冷却段工艺过程，硅锭底部散热窗逐步打开，加热器关闭，硅锭开始迅速降温，当硅锭底部中心温度降低为450℃左右时，硅锭可出炉，完成整个铸锭过程。从现有铸锭炉退火段运行工艺来看，退火工艺中只有第二步和第三步设定时间对硅锭温度一致性变化有贡献，从理论上来说，硅锭退火时间越长，则硅锭顶底部温度一致性越好，但是由于实际生产中产能限制，铸锭过程中退火段运行工艺时间不可能无限延长，但是仅仅通过短短两、三个小时根本无法达到硅锭内部温度一致性。

由此一来，硅锭通过两、三个小时的退火虽然一定程度上缓解了硅锭结晶后顶底部温差大的问题，释放了大部分硅锭内部热应力，减小了硅锭内部热应力的影响，但是无法从根本上解决硅锭内部残余热应力。同时，在进行退火的过程中，硅锭底部温度迅速上升，此时硅锭温度远高于800℃，硅锭热塑性很强，硅锭底部升温时间过快导致硅锭内部晶体位错迅速增益，最终影响硅锭内在品质。现有工艺虽然减弱了硅锭结晶后顶底部温差大而导致的热应力影响，减小了硅锭开裂的概率，但是由此带来的硅锭晶体位错缺陷依然很严重，降低了硅锭晶体内在品质。

发明内容

本发明旨在提供一种铸锭过程中减少硅锭内部晶体的位错的方法，以解决现有技术制造的硅锭内部晶体的位错严重的问题。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提一种铸锭过程中减少硅锭内部晶体的位错的方法，包括退火工艺，该退火工艺包括以下步骤：步骤S1：使硅锭的顶部降温，且使硅锭的底部的温度保持不变；步骤S2：使硅锭的顶部和硅锭的底部同时降温；步骤S4：将硅锭的热应力释放。

进一步地，在步骤S2和步骤S4之间还包括步骤S3：使硅锭的底部的温度不变，并使硅锭的顶部温度比硅锭的底部高出50℃至150℃。

进一步地，在步骤S1中，需设定降温时间为t1，调节硅锭炉内加热器的功率为G1并使散热窗处于第一开度；在步骤S2中，需设定降温时间t2，调节加热器功率为G2并使散热窗处于第二开度；在步骤S3中，需设定降温时间t3，关闭加热器，使散热窗处于第三开度；在步骤S4中，需设定降温时间t4，关闭散热窗。

进一步地，时间t1在10min至30min的范围内。

进一步地，在步骤S1中，功率G1在10kw至20kw的范围内。

进一步地，在步骤S1中，第一开度在散热窗的总开度的1/2至2/3的范围内，且散热窗在时间t1内匀速关闭至第一开度。

进一步地，在步骤S2中，时间t2在30min至100min的范围内。

进一步地，在步骤S2中，功率G2在5kw至10kw的范围内。

进一步地，在步骤S2中，第二开度在散热窗的总开度的1/4至1/2的范围内，且散热窗在时间t2内匀速关闭至第二开度。

进一步地，在步骤S3中，时间t3在30min至4h的范围内。

进一步地，在步骤S3中，第三开度在散热窗的总开度的1/8至1/4的范围内，散热窗在时间t3内匀速关闭至第三开度。

进一步地，在步骤S4中，时间t4在1h至2h的范围内。