铸造多晶硅晶体生长炉步骤和工艺

铸造太阳能发电用的多晶硅晶体生长炉步骤--“冷却”： 　　

晶锭在炉内退火后，关闭加热功率，提升隔热装置或者完全下降晶锭，炉内通入大流量氩气，使晶体温度逐渐降低到室温附近，同时，炉内气压逐渐上升，直至大气压，最后去除晶锭。 　　

铸造多晶硅制备完成后，是一个方形的铸锭。晶锭外围的石英坩埚已经破裂。在铸造多晶硅晶体生长时，一般从坩锅底部开始降温，当硅熔体的温度低于熔点 (1414°C)时，在接近坩锅底部处的熔体首先凝固，形成许多细小的核心，然后横向生长，当核心互相接触时，再逐渐向上生长、长大，铸造太阳能发电的多晶硅晶锭形成柱状晶，柱状的方向和晶体凝固的方向平行，直至所有的硅熔体都结晶为止，这是典型的定向凝固过程。 　　

在铸造多晶硅晶体生长时，要解决的主要问题包括: 　　
①尽量均匀的固液界面温度； 　　
②尽量小的热应力； 　　
③尽量大的晶粒； 　　
④尽可能少地来自坩锅的沾污。 　　

在晶体凝固过程中，晶体的中部和边缘部分存在着温度梯度，温度梯度越大，多晶硅中的热应力就越大，会导致更多体内位错长生，甚至导致晶锭的破裂。因此，铸造多晶硅在生长时，生长系统必须很好地隔热，以便保持熔区温度的均匀性，没有较大的温度梯度出现；同时，保证在晶体部分凝固、熔体体积减小后，温度没有变化。 　　

而影响温度梯度的因素，除了热场本身的设计外，冷却速度起了决定性的作用。通常，晶体生长速度越快，劳动生产率越高；但其温度梯度也越大，最终导致热应力越大，而高的热应力会导致高密度的位错，严重影响材料的质量。因此，既要保持一定晶体生长速率，提高劳动生产率；又要保持尽量小的温度梯度，降低热应力和晶体中的缺陷。通常,在晶体生长刚开始的时候，晶体生长速率尽量小，使得温度梯度尽量小，以保证晶体以最少的缺陷密度生长；然后，在可以保持晶体固液界面平直和温度梯度尽量小的情况下，尽量地高速生长，以提高劳动生产率。 　　

在铸造太阳能发电用的多晶硅晶体生长炉的过程中，通常，髙质量的铸造多晶硅锭应该没有裂纹、孔洞、硬质沉淀、细晶区等宏观缺陷，晶锭的表面要平整。从正面观看，铸造多晶硅呈多晶状态，晶界和晶粒清晰可见，其晶粒的大小可以达到10mm以上；从侧面观看，晶粒呈柱状生长，其主要晶粒从底部到上部几乎垂直于底面生长。 　　

铸造太阳能发电用的多晶硅晶体生长炉的六个步骤分别为“装料、加热、化料、晶体生长、退火、冷却”，此文介绍了最后一步“冷却”。

更新时间：2015-8-21 7:13:36
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