專利名稱：一種減少晶體熱應(yīng)力的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光伏或光電領(lǐng)域，尤其涉及一種在晶體生長(zhǎng)過程中減少晶體應(yīng)力的方法。
背景技術(shù)：
在晶體生長(zhǎng)的過程中，由于晶體表面與中心部位、頭部與尾部之間存在溫度差，導(dǎo)致晶體中產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。熱應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致晶體產(chǎn)生位錯(cuò)，造成后續(xù)的晶體加工的碎片率高。為了消除由于晶體在長(zhǎng)晶過程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力，需要對(duì)晶體進(jìn)行1000°c以上的恒溫退火階段，讓硅錠各部位溫度更加均勻，也就是說退火階段主要目的是來降低晶體中的熱應(yīng)力。在采用定向凝固方法制備多晶硅、單晶硅時(shí)的退火工藝基本上是在流動(dòng)的氬氣氣氛下進(jìn)行，而采用熱交換法/溫梯法/泡生法等方法生長(zhǎng)藍(lán)寶石晶體時(shí)的退火工藝也是在氬氣或潔凈空氣氣氛下進(jìn)行。因此，氣氛環(huán)境中退火勢(shì)必會(huì)造成晶體內(nèi)部與表面之間存在一定的溫度差，易于產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，從而造成退火不完全，甚至造成晶片裂片或晶體開裂。 所以經(jīng)過氣氛退火后，晶體內(nèi)部仍然存在很大的熱應(yīng)力。專利公開號(hào)為CN101660209的中國專利公開了一種減少多晶硅鑄錠應(yīng)力的方法和裝置，該方法包括將多晶硅鑄錠從爐室中取出后，立即放置于一個(gè)與多晶硅錠形狀匹配的保溫裝置內(nèi)，自然放置3天 30天后取出；取出后立即去除邊皮，并破成標(biāo)準(zhǔn)方錠保存。 該裝置包括一保溫罩及一手車，所述的保溫罩為六面體結(jié)構(gòu)。使用本發(fā)明的方法和裝置，使多晶硅鑄錠均勻冷卻，則其幾乎不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力；冷卻后取出多晶硅錠，并立即將雜質(zhì)較為集中的邊皮去掉，則減少了雜質(zhì)導(dǎo)致的應(yīng)力集中，避免雜質(zhì)存在時(shí)導(dǎo)致的頂部開裂。該方法雖然可以實(shí)現(xiàn)了減少了多晶硅錠的熱應(yīng)力，但是需要自然放置3-30天，這樣會(huì)影響多晶硅錠的生產(chǎn)周期和生產(chǎn)效率，而且該方法實(shí)施起來復(fù)雜，且需投入較高的實(shí)施成本。公開號(hào)為CN17M722A的中國專利公開了一種大尺寸藍(lán)寶石單晶的冷心放肩微量提拉制備法，該方法消除熱應(yīng)力的方法是在引晶工藝過程中，緩慢調(diào)節(jié)籽晶使其下端至熔體液面以上5-20mm處預(yù)熱，消除熱應(yīng)力。該方法旨在利用緩慢預(yù)熱的方式，盡可能的減少籽晶熔接時(shí)的熱應(yīng)力沖擊，屬于晶體生長(zhǎng)前期引晶階段的技術(shù)專利。與本發(fā)明提到的晶體生長(zhǎng)結(jié)束后采用優(yōu)化退火工藝進(jìn)行熱處理是完全不相同的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種低成本減少多晶硅錠熱應(yīng)力的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案為
一種減少晶體熱應(yīng)力的方法，晶體生長(zhǎng)工藝主要包括加熱、熔化、長(zhǎng)晶、退火、冷卻五個(gè)階段，其中在所述退火階段關(guān)閉進(jìn)氣閥門，停止通入氣體，同時(shí)將爐體內(nèi)的氣體抽出所述爐體，使所述爐體內(nèi)接近真空狀態(tài)?！N減少晶體熱應(yīng)力的方法，其中在所述退火階段使得鑄錠爐處于真空狀態(tài)下。一種減少晶體熱應(yīng)力的方法，其中在所述爐體為真空狀態(tài)下，完成晶體生長(zhǎng)的退火和冷卻階段；
在冷卻階段溫度低于700°C時(shí)，開啟進(jìn)氣閥門，開始通入氣體，使得硅錠加快冷卻。由于考慮到晶體的生長(zhǎng)周期，如果冷卻階段一直在真空狀態(tài)下進(jìn)行，則需要冷卻的時(shí)間過長(zhǎng)，所以考慮到盡量不延長(zhǎng)晶體所需的冷卻時(shí)間以及為了降低晶體內(nèi)部產(chǎn)生的熱應(yīng)力兩者之間平衡，所以本發(fā)明選擇在溫度高于或等于700°C時(shí)，在真空狀態(tài)下冷卻；當(dāng)溫度低于700°C時(shí)，開啟進(jìn)氣閥門，開始通入氣體，使得硅錠加快冷卻。但這只屬于本發(fā)明的優(yōu)選方案，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此。一項(xiàng)所述的一種減少晶體熱應(yīng)力的方法，其中所述的退火階段的溫度保持在 1000°C 以上。一種減少晶體熱應(yīng)力的方法，其中所述的真空技術(shù)參數(shù)的絕對(duì)壓力控制在0 6XIO4 Pa。一種減少晶體熱應(yīng)力的方法，其中所述的退火階段的時(shí)間為0. 5 10小時(shí)。一種減少晶體熱應(yīng)力的方法，其中所述的冷卻階段，當(dāng)溫度高于700°C時(shí)的時(shí)間為1 12小時(shí)。一種減少晶體熱應(yīng)力的方法，其中所述的冷卻階段，當(dāng)溫度低于700°C時(shí)的時(shí)間為1 10小時(shí)。一種減少晶體熱應(yīng)力的方法，其中所述的氣體是氬氣、氮?dú)饣蚝庵械娜我庖环N或是幾種的混合。一種減少晶體熱應(yīng)力的方法，其中所述的晶體可以是多晶硅、單晶硅、藍(lán)寶石中的任意一種。表1本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施效果比較
權(quán)利要求
1.一種減少晶體熱應(yīng)力的方法，晶體生長(zhǎng)工藝主要包括加熱、熔化、長(zhǎng)晶、退火、冷卻五個(gè)階段，其特征在于在所述退火階段關(guān)閉進(jìn)氣閥門，停止通入氣體，同時(shí)將爐體內(nèi)的氣體抽出所述爐體，使所述爐體內(nèi)接近真空狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種減少晶體熱應(yīng)力的方法，其特征在于在所述退火階段使得鑄錠爐處于真空狀態(tài)下。
3.如權(quán)利要求1所述的一種減少晶體熱應(yīng)力的方法，其特征在于在所述爐體為真空狀態(tài)下，完成晶體生長(zhǎng)的退火和冷卻階段；或，在冷卻階段溫度低于700°C時(shí)，開啟進(jìn)氣閥門，開始通入氣體，使得硅錠加快冷卻。
4.如權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的一種減少晶體熱應(yīng)力的方法，其特征在于所述的退火階段的溫度保持在1000°C以上。
5.如權(quán)利要求4所述的一種減少晶體熱應(yīng)力的方法，其特征在于所述的真空技術(shù)參數(shù)的絕對(duì)壓力控制在0 6X IO4 Pa。
6.如權(quán)利要求1所述的一種減少晶體熱應(yīng)力的方法，其特征在于所述的退火階段的時(shí)間為0. 5 10小時(shí)。
7.如權(quán)利要求1所述的一種減少晶體熱應(yīng)力的方法，其特征在于所述的冷卻階段，當(dāng)溫度高于700°C時(shí)的時(shí)間為1 12小時(shí)。
8.如權(quán)利要求1所述的一種減少晶體熱應(yīng)力的方法，其特征在于所述的冷卻階段，當(dāng)溫度低于700°C時(shí)的時(shí)間為1 10小時(shí)。
9.如權(quán)利要求1所述的一種減少晶體熱應(yīng)力的方法，其特征在于所述的氣體是氬氣、 氮?dú)?、氦氣中的任意一種或是幾種的混合。
10.如權(quán)利要求1所述的一種減少晶體熱應(yīng)力的方法，其特征在于所述的晶體可以是多晶硅、單晶硅、藍(lán)寶石中的任意一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及光伏和光電領(lǐng)域的一種減少晶體熱應(yīng)力的方法，晶體生產(chǎn)包括加熱、熔化、長(zhǎng)晶、退火、冷卻五個(gè)階段，其特征在于退火階段在真空狀態(tài)下進(jìn)行；采用真空狀態(tài)下進(jìn)行退火與冷卻，使得晶體在無外界壓力的情況下退火或冷卻，晶體主要靠輻射形式進(jìn)行熱傳導(dǎo)，避免了目前現(xiàn)有由于處在氬氣氣氛下的對(duì)流方式進(jìn)行熱傳導(dǎo)，使得晶體表面與中心，晶體頭部與尾部之間溫度更加的均勻，從而可以大大減少晶體內(nèi)部的熱應(yīng)力；同時(shí)相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)節(jié)約了10%-15%的氬氣，降低了晶體的生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C30B33/02GK102296368SQ20111025749
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月2日
發(fā)明者胡動(dòng)力, 鄒拾根, 陳紅榮 申請(qǐng)人:江西賽維Ldk太陽能高科技有限公司