專利名稱：降低鑄錠多晶體內應力缺陷的方法
技術領域：
本發明涉及半導體硅多晶鑄錠生產的技術領域，尤其是一種降低鑄錠多晶體內應 力缺陷的方法。
背景技術：
在太陽能光伏領域，利用定向凝固的方法生產多晶硅錠是普遍采用的方法，其基 本原理是將多晶硅原料放置在石英陶瓷坩堝中，放置在特定的熱場系統中，加熱至完全融 化；然后從坩堝的底部開始冷卻，硅溶液在坩堝底部開始結晶，逐漸向上生長(凝固)；完成 生長過程后，通常會將熱場重新閉合，并將多晶鑄錠保溫一段時候后開始冷卻。傳統的冷卻 方式是，從多晶鑄錠的底部空間開始冷卻，這樣，如同長晶過程的冷卻方式一樣，其弊端是: 由于晶錠(六面體)的四周及底部共五面和石英坩堝及保護石墨坩堝相接觸，形成一個U 型的保溫層，從而在晶錠體內形成中心上凸的溫度梯度，和長晶過程中在晶體中形成的溫 度梯度分布規律一致，從而不利于結晶過程中熱應力的釋放，在晶體中產生滑移層錯等晶 體缺陷，利用其制作的太陽能電池轉換效率也會受到影響。
發明內容
本發明要解決的技術問題是為了克服現有技術中之不足，提供一種降低鑄錠多 晶體內應力缺陷的方法。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是一種降低鑄錠多晶體內應力缺陷 的方法，其降低鑄錠多晶體內應力缺陷的方法采取的冷卻方式為自多晶鑄錠的上部開始冷 卻。所述的冷卻方式在晶體中形成了中心下凸的溫度階梯分布。降低鑄錠多晶體內應力缺陷的方法，其方法步驟為所述的將多晶硅原料放入石 英陶瓷坩堝中，多晶鑄錠完成長晶過程后，將熱場封閉；晶體加熱后進行退火處理；退火處 理后，將多晶鑄錠熱場的頂蓋開啟，使多晶鑄錠的上表面與石英陶瓷坩堝的腔壁面發生輻 射換熱；降低石英陶瓷坩堝外的腔壁面的溫度，采用水冷卻的方式，由于腔壁面的溫度低于 多晶鑄錠的溫度，多晶鑄錠將熱量逐漸釋放給腔壁面，形成主要向上、次要向四周散熱的疊 加效果。本發明的有益效果是本發明改善了鑄錠多晶的冷卻過程，使得冷卻過程在晶體 內形成的溫度梯度與長晶過程中晶體體內的溫度梯度分布方式相反，使得結晶過程的應力 得以有效釋放，減少晶體內滑移位錯等晶體缺陷，從而提高電池的轉化效率，降低晶錠切成 硅片過程中翹曲、隱裂片等的比率，提高硅片制程的成品率。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。圖1是本發明鑄錠多晶冷卻過程保溫狀態圖。
具體實施例方式現在結合附圖和優選實施例對本發明作進一步的說明。這些附圖均為簡化的示意 圖，僅以示意方式說明本發明的基本結構，因此其僅顯示與本發明有關的構成。如圖1所示的一種降低鑄錠多晶體內應力缺陷的方法，其方法為將多晶硅原料 放入石英陶瓷坩堝中，多晶鑄錠完成長晶過程后，將熱場封閉；晶體加熱至一定溫度進行退 火處理；退火處理后，將多晶鑄錠熱場的頂蓋開啟，使多晶鑄錠的上表面與石英陶瓷坩堝的 腔壁面發生輻射換熱；石英陶瓷坩堝外的腔壁面降低溫度采用水冷卻的方式，由于腔壁面 的溫度低于多晶鑄錠的溫度，多晶鑄錠將熱量逐漸釋放給腔壁面，由于鑄錠四周有坩堝等 保護層，一定程度上起到了保溫作用，多晶錠向四周的散熱強度較少，以主要向上、次要向 四周散熱的疊加效果，在晶體中形成了中心下凸的溫度階梯分布，產生的熱應力方向向上， 與長晶過程形成的熱應力方向相反，使得形成于長晶過程的熱應力得以消除，避免了晶體 中由于熱應力產生的層錯等晶體缺陷。上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人 士能夠了解本發明的內容并加以實施，并不能以此限制本發明的保護范圍，凡根據本發明 精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍內。
權利要求
1.一種降低鑄錠多晶體內應力缺陷的方法，其特征在于其降低鑄錠多晶體內應力缺 陷的方法采取的冷卻方式為自多晶鑄錠的上部開始冷卻。
2.根據權利要求1所述的降低鑄錠多晶體內應力缺陷的方法，其特征在于所述的冷 卻方式在晶體中形成了中心下凸的溫度階梯分布。
3.根據權利要求1所述的降低鑄錠多晶體內應力缺陷的方法，其方法步驟為所述的 將多晶硅原料放入石英陶瓷坩堝中，多晶鑄錠完成長晶過程后，將熱場封閉；晶體加熱后進 行退火處理；退火處理后，將多晶鑄錠熱場的頂蓋開啟，使多晶鑄錠的上表面與石英陶瓷坩 堝外的腔壁面發生輻射換熱；降低石英陶瓷坩堝的腔壁面的溫度，采用水冷卻的方式，由于 腔壁面的溫度低于多晶鑄錠的溫度，多晶鑄錠將熱量逐漸釋放給腔壁面，形成主要向上、次 要向四周散熱的疊加效果。
全文摘要
本發明涉及半導體硅多晶鑄錠生產的技術領域，尤其是一種降低鑄錠多晶體內應力缺陷的方法其降低鑄錠多晶體內應力缺陷的方法采取的冷卻方式為自多晶鑄錠的上部開始冷卻。本發明改善了鑄錠多晶的冷卻過程，使得結晶過程的應力得以有效釋放，減少晶體內滑移位錯等晶體缺陷，提高電池的轉化效率，提高硅片制程的成品率。
文檔編號C30B28/06GK102094238SQ20101029419
公開日2011年6月15日 申請日期2010年9月28日 優先權日2010年9月28日
發明者張志強, 黃強, 黃振飛 申請人:常州天合光能有限公司