一种铸锭的制作方法技术

本申请公开了一种铸锭的制作方法，包括加热工序、熔化工序、长晶工序、退火工序、冷却工序以及出炉工序，所述冷却工序为停止铸锭炉内部气体与炉外气体之间的流动，保持铸锭炉内部为压强在400mbar至800mbar内的恒压状态，铸锭本身的热量经由所述铸锭炉内部气体传导至液体管道，并经由所述液体管道内的循环流动液体将热量带至炉外，上述铸锭的制作方法，能够降低硅锭的应力，避免裂纹产生，减少位错密度，提高少子寿命，也能避免杂质扩散进去，提高硅锭利用率与光电转换效率，降低生产成本。

A method for making ingot

The present application discloses a method for producing ingots, including heating, melting, crystallization, annealing, cooling and tapping processes. The cooling process is to stop the flow of gas between the inner and outer parts of the ingot furnace and to maintain a constant pressure within the ingot furnace at a pressure of 400 mbar to 800 mbar. The heat of the ingot itself is transmitted to the liquid pipeline through the gas inside the ingot furnace, and the heat is brought outside the furnace through the circulating flowing liquid in the liquid pipeline. The manufacturing method of the ingot can reduce the stress of the silicon ingot, avoid the crack generation, reduce the dislocation density, increase the minority carrier life and avoid the impurity expansion. It can increase the utilization ratio of silicon ingot and photoelectric conversion efficiency, and reduce production cost.

【技术实现步骤摘要】
一种铸锭的制作方法
本专利技术属于光伏设备制造
，特别是涉及一种铸锭的制作方法。
技术介绍
目前硅基太阳能电池的基础材料是多晶硅片与单晶硅片，多晶硅片是用多晶硅原料经铸锭以及切片制造而成。多晶硅铸锭通常的工序为：加热→熔化→长晶→退火→冷却→出炉。为了获得优良的硅锭，处理好长晶后硅锭的退火与冷却工序十分重要，目前，硅锭的退火和冷却工序是在通入氩气的环境中进行的。正常情况下的多晶铸锭退火工序，是通过氩气流动气氛带走热量，达到降低硅锭热应力及缺陷的目的，冷却工序是在氩气的流动气氛中，达到冷却降温的目的。在此传统操作方法中，由于通入的用于冷却的氩气是快速流动着经过多晶铸锭炉的，在铸锭炉里停留的时间较短，带走的热量有限，由于铸锭炉炉壁的中空结构内通有冷却水，其炉壁中的冷却水可人工控制流速，从而带走一定的热量。在上述传统的铸锭退火和冷却过程中，由于炉壁流动的冷却水带走的热量较少，氩气流动气氛模式带走热量的方式占主导。由于上述传统退火和冷却方式中，温度下降太快，会导致硅锭的应力增加，引起隐裂裂纹，带来高密度位错，进而对硅锭少子寿命造成影响，最终影响硅锭的利用率与硅片的光电转换效率，而且杂质容易扩散入硅锭内产生注入损伤，导致二次缺陷的生长，降低硅锭的利用率，提高了生产成本。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种铸锭的制作方法，能够降低硅锭的应力，避免裂纹产生，减少位错密度，提高少子寿命，也能避免杂质扩散进去，提高硅锭利用率与光电转换效率，降低生产成本。本专利技术提供的一种铸锭的制作方法，包括加热工序、熔化工序、长晶工序、退火工序、冷却工序以及出炉工序，所述冷却工序为停止铸锭炉内部气体与炉外气体之间的流动，保持铸锭炉内部为压强在400mbar至800mbar内的恒压状态，铸锭本身的热量经由所述铸锭炉内部气体传导至液体管道，并经由所述液体管道内的循环流动液体将热量带至炉外。优选的，在上述铸锭的制作方法中，所述退火工序为在真空环境中对所述铸锭进行退火。优选的，在上述铸锭的制作方法中，所述恒压状态的压强为600mbar。优选的，在上述铸锭的制作方法中，所述铸锭炉内部气体为氩气。优选的，在上述铸锭的制作方法中，所述循环流动液体为去离子水。优选的，在上述铸锭的制作方法中，所述液体管道设置于所述铸锭炉的炉壁内部。优选的，在上述铸锭的制作方法中，所述冷却工序持续的时间范围是12小时至20小时。优选的，在上述铸锭的制作方法中，所述退火工序持续的时间范围是12小时至16小时。优选的，在上述铸锭的制作方法中，所述退火工序采用的温度范围为1100℃至1370℃。通过上述描述可知，本专利技术提供的上述铸锭的制作方法，由于所述冷却工序为停止铸锭炉内部气体与炉外气体之间的流动，保持铸锭炉内部为压强在400mbar至800mbar内的恒压状态，铸锭本身的热量经由所述铸锭炉内部气体传导至液体管道，并经由所述液体管道内的循环流动液体将热量带至炉外，这种内部气体与铸锭本身之间的接触更充分，这种内部气体带走热量的速率更加缓和，因此铸锭各个部位的冷却速率更加均匀，从而能够降低硅锭的应力，避免裂纹产生，减少位错密度，提高少子寿命，也能避免杂质扩散进去，提高硅锭利用率与光电转换效率，降低生产成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提供的第一种铸锭的制作方法的示意图。具体实施方式本专利技术的核心思想在于提供一种铸锭的制作方法，能够降低硅锭的应力，避免裂纹产生，减少位错密度，提高少子寿命，也能避免杂质扩散进去，提高硅锭利用率与光电转换效率，降低生产成本。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本申请实施例提供的第一种铸锭的制作方法如图1所示，图1为本申请实施例提供的第一种铸锭的制作方法的示意图，包括：S1：加热工序；具体的，可以将温度上升至1175℃，该过程中隔热笼处于关闭状态，炉压范围是200至600mbar，持续时间为3-7h。S2：熔化工序；具体的，这是是P转化为T的过程，温度在1175至1550℃范围内，该工序将硅料熔化，将固相硅熔化成液相，炉压是400至800mbar，进气流量55至75L/min，持续时间为14至18h。S3：长晶工序；具体的，长晶是晶体生长过程，主要通过垂直温度梯度作为驱动力，温度范围是1380至1410℃，隔热笼位置的范围为6.0cm至22cm，持续时间为35至40h。S4：退火工序；具体的，这种退火工序是一个降温的过程，主要消除因温度降低产生的应力。S5：冷却工序，所述冷却工序为停止铸锭炉内部气体与炉外气体之间的流动，保持铸锭炉内部为压强在400mbar至800mbar内的恒压状态，这种压强范围有利于铸锭熔化与长晶阶段的热对流以及杂质的排出，这里涉及的杂质主要包括氧杂质和碳杂质，铸锭本身的热量经由所述铸锭炉内部气体传导至液体管道，并经由所述液体管道内的循环流动液体将热量带至炉外；需要说明的是，这里提供的工艺所针对的可以是多晶硅锭，也可以是类单晶硅锭或其他类型的硅锭，此处并不限制，这里提出的这种冷却方式可以称为一种保压冷却工艺，也就是进入冷却阶段之后，铸锭炉既不进气，也不出气，保持成一个恒压状态，直到铸锭工艺流程结束，在进行这种工艺的过程中，铸锭本身的热量不断散发到其周围的气体中，导致炉体内气体的温度与铸锭本身的温度一致，这种过程就像一个封闭房间内的火炉将整个房间的空气温度都提高到与其相同的温度，此时，炉体内气体产生膨胀，均匀的分布在炉体内，由于气体分布面积广，作为热传导的介质可以把更多的热量传给液体管道，而利用液体管道内的循环流动液体，就能够将热量带至炉外，而且静止的气体相对于现有技术中流动的气体来说，铸锭本身周围的气体分布更加均匀，这样就能够实现铸锭本身各个部位更加均匀的降温，而且，降温速度能够得到更好的控制，关于这里所用到的液体管道的位置，此处并不限定，只要能更高效的带走气体中的热量即可，而且这种液体管道内的液体种类也并不限定，可以是去离子水，也可以是有机液体，只要能够高效的流动以带走炉内气体传导过来的热量，对铸锭本身进行高效降温即可。S6：出炉工序。通过上述描述可知，本申请实施例提供的上述铸锭的制作方法，由于所述冷却工序为停止铸锭炉内部气体与炉外气体之间的流动，保持铸锭炉内部为压强在400mbar至800mbar内的恒压状态，铸锭本身的热量经由所述铸锭炉内部气体传导至液体管道，并经由所述液体管道内的循环流动液体将热量带至炉外，这种内部气体与铸锭本身之间的接触更充分，这种内部气体带走热量的速率更加缓和，因此铸锭各个部位的冷却速率更加均匀，从而能够降低硅锭的应力，避免裂纹产生，减少位错密度，提高少子寿命，也能避免杂质扩散进去，提高硅锭利用率与光电转换效率，而且利本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铸锭的制作方法，包括加热工序、熔化工序、长晶工序、退火工序、冷却工序以及出炉工序，其特征在于，所述冷却工序为停止铸锭炉内部气体与炉外气体之间的流动，保持铸锭炉内部为压强在400mbar至800mbar内的恒压状态，铸锭本身的热量经由所述铸锭炉内部气体传导至液体管道，并经由所述液体管道内的循环流动液体将热量带至炉外。

【技术特征摘要】
1.一种铸锭的制作方法，包括加热工序、熔化工序、长晶工序、退火工序、冷却工序以及出炉工序，其特征在于，所述冷却工序为停止铸锭炉内部气体与炉外气体之间的流动，保持铸锭炉内部为压强在400mbar至800mbar内的恒压状态，铸锭本身的热量经由所述铸锭炉内部气体传导至液体管道，并经由所述液体管道内的循环流动液体将热量带至炉外。2.根据权利要求1所述的铸锭的制作方法，其特征在于，所述退火工序为在真空环境中对所述铸锭进行退火。3.根据权利要求1所述的铸锭的制作方法，其特征在于，所述恒压状态的压强为600mbar。4.根据权利要求1-3任一项所述的铸...

【专利技术属性】
技术研发人员：冷金标，龙昭钦，
申请(专利权)人：晶科能源有限公司，浙江晶科能源有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36