專利名稱：一種減少晶體熱應力的方法
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過程中減少晶體應力的方法。
背景技術(shù)：
在晶體生長的過程中，由于晶體表面與中心部位、頭部與尾部之間存在溫度差，導致晶體中產(chǎn)生較大的熱應力。熱應力會導致晶體產(chǎn)生位錯，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晶過程中產(chǎn)生的熱應力，需要對晶體進行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力。在采用定向凝固方法制備多晶硅、單晶硅時的退火工藝基本上是在流動的氬氣氣氛下進行，而采用熱交換法/溫梯法/泡生法等方法生長藍寶石晶體時的退火工藝也是在氬氣或潔凈空氣氣氛下進行。因此，氣氛環(huán)境中退火勢必會造成晶體內(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力。專利公開號為CN101660209的中國專利公開了一種減少多晶硅鑄錠應力的方法和裝置，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，并破成標準方錠保存。 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，則其幾乎不會產(chǎn)生熱應力；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)導致的應力集中，避免雜質(zhì)存在時導致的頂部開裂。該方法雖然可以實現(xiàn)了減少了多晶硅錠的熱應力，但是需要自然放置3-30天，這樣會影響多晶硅錠的生產(chǎn)周期和生產(chǎn)效率，而且該方法實施起來復雜，且需投入較高的實施成本。公開號為CN17M722A的中國專利公開了一種大尺寸藍寶石單晶的冷心放肩微量提拉制備法，該方法消除熱應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處預熱，消除熱應力。該方法旨在利用緩慢預熱的方式，盡可能的減少籽晶熔接時的熱應力沖擊，屬于晶體生長前期引晶階段的技術(shù)專利。與本發(fā)明提到的晶體生長結(jié)束后采用優(yōu)化退火工藝進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力的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案為
一種減少晶體熱應力的方法，晶體生長工藝主要包括加熱、熔化、長晶、退火、冷卻五個階段，其中在所述退火階段關(guān)閉進氣閥門，停止通入氣體，同時將爐體內(nèi)的氣體抽出所述爐體，使所述爐體內(nèi)接近真空狀態(tài)。—種減少晶體熱應力的方法，其中在所述退火階段使得鑄錠爐處于真空狀態(tài)下。一種減少晶體熱應力的方法，其中在所述爐體為真空狀態(tài)下，完成晶體生長的退火和冷卻階段；
在冷卻階段溫度低于700°C時，開啟進氣閥門，開始通入氣體，使得硅錠加快冷卻。由于考慮到晶體的生長周期，如果冷卻階段一直在真空狀態(tài)下進行，則需要冷卻的時間過長，所以考慮到盡量不延長晶體所需的冷卻時間以及為了降低晶體內(nèi)部產(chǎn)生的熱應力兩者之間平衡，所以本發(fā)明選擇在溫度高于或等于700°C時，在真空狀態(tài)下冷卻；當溫度低于700°C時，開啟進氣閥門，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)明的保護范圍不限于此。一項所述的一種減少晶體熱應力的方法，其中所述的退火階段的溫度保持在 1000°C 以上。一種減少晶體熱應力的方法，其中所述的真空技術(shù)參數(shù)的絕對壓力控制在0 6XIO4 Pa。一種減少晶體熱應力的方法，其中所述的退火階段的時間為0. 5 10小時。一種減少晶體熱應力的方法，其中所述的冷卻階段，當溫度高于700°C時的時間為1 12小時。一種減少晶體熱應力的方法，其中所述的冷卻階段，當溫度低于700°C時的時間為1 10小時。一種減少晶體熱應力的方法，其中所述的氣體是氬氣、氮氣或氦氣中的任意一種或是幾種的混合。一種減少晶體熱應力的方法，其中所述的晶體可以是多晶硅、單晶硅、藍寶石中的任意一種。表1本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的實施效果比較
權(quán)利要求
1.一種減少晶體熱應力的方法，晶體生長工藝主要包括加熱、熔化、長晶、退火、冷卻五個階段，其特征在于在所述退火階段關(guān)閉進氣閥門，停止通入氣體，同時將爐體內(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，完成晶體生長的退火和冷卻階段；或，在冷卻階段溫度低于700°C時，開啟進氣閥門，開始通入氣體，使得硅錠加快冷卻。
4.如權(quán)利要求1至3任意一項所述的一種減少晶體熱應力的方法，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力的方法，其特征在于所述的真空技術(shù)參數(shù)的絕對壓力控制在0 6X IO4 Pa。
6.如權(quán)利要求1所述的一種減少晶體熱應力的方法，其特征在于所述的退火階段的時間為0. 5 10小時。
7.如權(quán)利要求1所述的一種減少晶體熱應力的方法，其特征在于所述的冷卻階段，當溫度高于700°C時的時間為1 12小時。
8.如權(quán)利要求1所述的一種減少晶體熱應力的方法，其特征在于所述的冷卻階段，當溫度低于700°C時的時間為1 10小時。
9.如權(quán)利要求1所述的一種減少晶體熱應力的方法，其特征在于所述的氣體是氬氣、 氮氣、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力的方法，其特征在于所述的晶體可以是多晶硅、單晶硅、藍寶石中的任意一種。
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力的方法，晶體生產(chǎn)包括加熱、熔化、長晶、退火、冷卻五個階段，其特征在于退火階段在真空狀態(tài)下進行；采用真空狀態(tài)下進行退火與冷卻，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行熱傳導，避免了目前現(xiàn)有由于處在氬氣氣氛下的對流方式進行熱傳導，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)部的熱應力；同時相對于現(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C30B33/02GK102296368SQ20111025749
公開日2011年12月28日 申請日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月2日
發(fā)明者胡動力, 鄒拾根, 陳紅榮 申請人:江西賽維Ldk太陽能高科技有限公司