kok电子竞技

多晶硅铸锭的晶体生长过程在真空熔炼过后，还要经过一个降温稳定，就进入定向凝固阶段。这个过程既是多晶硅的晶体生长过程，也能够对回收料和冶金法多晶硅料中含有的杂质进行进一步的提纯。（一）定向凝固与分凝现象硅液中的杂质在硅液从底部开始凝固的时候，杂质趋向于向液体中运动，而不会停留在固体中。这个现象叫做分凝现象。在固液界面稳定的时候，杂质在固体中的数量与在液体中的数量的比值，叫做分凝系数。分凝系数小于1的杂质，在进行定向凝固的时候，都会趋向于向顶部富集。富集的数量和程度，取决于分凝系数的多少。一般来说，金属杂质的分凝系数都在10-3以下（铝大约是0.08），所以，定向凝固方式除杂，对于金属杂质比较有效；而硼和磷的分凝系数分别为0.8和0.36，因此，硼和磷的分凝现象就不是太明显。在定向凝固提纯的同时，考虑硅的长晶工艺，使得定向凝固后的硅能够成为多晶硅锭而直接进行切片，这就是将提纯与铸锭统一在一个工艺流程中完成了。这也是普罗的提纯铸锭炉的重要提纯手段。由于含有杂质的硅料和高纯料的结晶和熔液的性质都不太一样，因此，提纯铸锭炉所采用的热场与纯粹铸锭炉的热场是有区别的。普罗新能源公司目前采用自己研制的提纯铸锭一体化的专利设计，比较成功地解决了这个问题，使得真空熔炼与铸锭是在一次工艺里完成的，既较好地解决了提纯的问题，也圆满地完成了铸锭的要求。（二）晶体生长过程定向凝固分为以下四个阶段，包括：晶胚形成、多晶生长、顶部收顶、退火冷却。晶胚形成在熔炼过后，要把硅溶液的温度降低到1440℃左右，并保持一段时间，然后，使坩埚底部开始冷却，冷却到熔点以下6-10℃左右，即1404-1408℃左右。RDS4.0型的炉体降低底部温度的方法是降低底部功率，和逐渐打开底部热开关的方式。与常规铸锭炉的提升保温体和加热体方式相比，由于不存在四周先开始冷却然后才逐步到中央的过程，因此，底部温度要均匀得多。铸锭时，底部红外测温的数据不完全是硅液底部的温度，因为，该测点与坩埚底部的硅液还隔了至少一层坩埚，因此，红外温度仅能参考，还是要根据每台炉子各自的经验数据。这时，底部会形成熔点以下的过冷液体，由于坩埚底部的微细结构的不均匀，在一些质点上会形成晶核，即这些质点会首先凝固，形成结晶。这些质点可能是坩埚上突出的不均匀点，可能是坩埚的凹陷，由于位置比其它位置低，所以在降温的时候，温度也会较低。晶核形成后，由于太阳能电池需要的是径向尺寸较大的柱状晶，因此，最好不要让晶核一旦形成就立刻向上生长，这样会导致晶粒过细；而是首先要让晶核形成后，先在坩埚底部横向生长，等长到一定的尺寸后，再向上生长。这样，要求坩埚底部的温度在下降到熔点稍低后，就保持平稳，不再下降。这样，坩埚底部晶核形成后，由于向上生长时，温度太高，无法生长，因此，只能横向生长。开始形成晶核时，由于坩埚底部的不均匀，晶核的形成也不均匀，有的地方密，有的地方稀疏。在这些晶核横向生长时，长到一定的程度，就会相遇，相遇后由于有生长的动力，在遇到其它晶片时，则遇到了阻力，当晶片遇到的阻力过大时，就会停止生长。有的时候，这种阻力可能会使与坩埚底部结合不牢固的晶片脱落，这样，比较牢固的就会在脱落掉的晶片留下的空隙继续生长，直到整个底部都布满晶片后，相互挤压，所有的晶片就只能开始向上生长。这时，各个开始向上长的片状晶体，就称之为晶胚。这就是晶胚形成的过程。留一些液体，这些液体在随后的降温过程中也会凝固，由于硅液凝固时体积会膨胀，这样的话，轻则导致硅锭表面“鼓包”现象的产生，重则导致上部已凝固的部分破裂。由于应力的力量非常大，这些破裂不仅仅是最后凝固的部分，而且还会延及下部已经凝固的硅锭。但是，整个硅锭顶部同时结晶只能是一种理想状况，实际是不可能达到的。正常情况下，硅锭某部分的晶体是最先长到硅液顶部，率先完成结晶。此时，应当在该温度保持一段时间，缓慢地降低加热功率，使硅锭其余区域的晶体慢慢向上生长，通常大约120-180分钟后，整个硅锭顶部的长晶可全部完成。

退火降温长晶完成后，不能立即降温，因为，结晶完成时，顶部温度在1410℃左右，底部温度才900℃左右，上下温差有500℃之多，如此之大的温差会产生很大的热应力，因此，必须经过退火过程。退火指提供一个环境使硅锭的温度以一个缓慢的速度趋于一致，并保持一段时间。退火可以消除硅锭内部的应力，还能把长晶过程中存在的位错等缺陷给与一定程度的消除，使得晶体不容易碎裂。即便长晶很顺利，退火不当也会造成硅锭的破裂。对于下一步要进行切片用的铸锭来说，破裂就等于废品。如果仅仅是提纯而不需要铸锭，一个完整的硅锭也比破裂的规定便于处理，如去顶部和边皮等。因此，退火过程绝对不能忽视，不能因为长晶已经完成，到这个时候就大意处理。长晶完成后，由于顶部温度较高，因此，需要保持温度慢慢降温。通常，使功率从结晶时的功率按照一个很定的速率下降，同时，将保温体下降，在保温体降到底时，功率也降到最低值。退火温度有不同的说法。有的在1300℃进行保温，这是所谓的高温退火；有的在1100℃左右退火，称为低温退火。最佳的退火温度有争议。通常认为应当是长晶完成时，硅锭顶部和底部的温度的中间值，这个说法虽然看起来有道理，但是，还要考虑硅从冷态升温到退火温度，和从热态降温到退火温度，所承受的热应力是不同的。冷态升温，热应力似乎更大一些，从这个角度来说，退火温度应当在1100℃左右比较合适。退火时间根据理论和经验，在3-4小时，之后，在退火温度下再保温3小时左右，之后，就可以进行有补充加热的自然降温了。所谓有补充加热的自然降温阶段，先使硅锭在保温体内部进行缓慢降温，而且加热体也应当给少量的温度，使得温度不要降得太快。在温度到900℃以后，则可以关闭功率，使其完全进行自然降温。通常认为温度到400℃以下，可以打开炉子，然后到100℃左右将坩埚连护板取出，但要放在密闭无风的房间里，等到12小时以上，才能拆下护板和坩埚。