在真空熔煉過(guò)后，還要經(jīng)過(guò)一個(gè)降溫穩(wěn)定，就進(jìn)入定向凝固階段。這個(gè)過(guò)程既是多晶硅的晶體生長(zhǎng)過(guò)程，也能夠?qū)厥樟虾鸵苯鸱ǘ嗑Ч枇现泻械碾s質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步的提純。

　　（一） 定向凝固與分凝現(xiàn)象

　　硅液中的雜質(zhì)在硅液從底部開(kāi)始凝固的時(shí)候，雜質(zhì)趨向于向液體中運(yùn)動(dòng)，而不會(huì)停留在固體中。這個(gè)現(xiàn)象叫做分凝現(xiàn)象。

　　在固液界面穩(wěn)定的時(shí)候，雜質(zhì)在固體中的數(shù)量與在液體中的數(shù)量的比值，叫做分凝系數(shù)。分凝系數(shù)小于1的雜質(zhì)，在進(jìn)行定向凝固的時(shí)候，都會(huì)趨向于向頂部富集。富集的數(shù)量和程度，取決于分凝系數(shù)的多少。一般來(lái)說(shuō)，金屬雜質(zhì)的分凝系數(shù)都在10-3 以下（鋁大約是0.08），所以，定向凝固方式除雜，對(duì)于金屬雜質(zhì)比較有效；而硼和磷的分凝系數(shù)分別為0.8和0.36，因此，硼和磷的分凝現(xiàn)象就不是太明顯。

　　在定向凝固提純的同時(shí)，考慮硅的長(zhǎng)晶工藝，使得定向凝固后的硅能夠成為多晶硅錠而直接進(jìn)行切片，這就是將提純與鑄錠統(tǒng)一在一個(gè)工藝流程中完成了。這也是普羅的提純鑄錠爐的重要提純手段。由于含有雜質(zhì)的硅料和高純料的結(jié)晶和熔液的性質(zhì)都不太一樣，因此，提純鑄錠爐所采用的熱場(chǎng)與純粹鑄錠爐的熱場(chǎng)是有區(qū)別的。

　　普羅新能源公司目前采用自己研制的提純鑄錠一體化的專利設(shè)計(jì)，比較成功地解決了這個(gè)問(wèn)題，使得真空熔煉與鑄錠是在一次工藝?yán)锿瓿傻?，既較好地解決了提純的問(wèn)題，也圓滿地完成了鑄錠的要求。

　?。ǘ┚w生長(zhǎng)過(guò)程

　　定向凝固分為以下四個(gè)階段，包括：晶胚形成、多晶生長(zhǎng)、頂部收頂、退火冷卻。

　　晶胚形成

　　在熔煉過(guò)后，要把硅溶液的溫度降低到1440 ℃左右，并保持一段時(shí)間，然后，使坩堝底部開(kāi)始冷卻，冷卻到熔點(diǎn)以下6-10 ℃左右，即1404-1408 ℃左右。

　　RDS4.0型的爐體降低底部溫度的方法是降低底部功率，和逐漸打開(kāi)底部熱開(kāi)關(guān)的方式。與常規(guī)鑄錠爐的提升保溫體和加熱體方式相比，由于不存在四周先開(kāi)始冷卻然后才逐步到中央的過(guò)程，因此，底部溫度要均勻得多。

　　鑄錠時(shí)，底部紅外測(cè)溫的數(shù)據(jù)不完全是硅液底部的溫度，因?yàn)?，該測(cè)點(diǎn)與坩堝底部的硅液還隔了至少一層坩堝，因此，紅外溫度僅能參考，還是要根據(jù)每臺(tái)爐子各自的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。這時(shí)，底部會(huì)形成熔點(diǎn)以下的過(guò)冷液體，由于坩堝底部的微細(xì)結(jié)構(gòu)的不均勻，在一些質(zhì)點(diǎn)上會(huì)形成晶核，即這些質(zhì)點(diǎn)會(huì)首先凝固，形成結(jié)晶。這些質(zhì)點(diǎn)可能是坩堝上突出的不均勻點(diǎn)，可能是坩堝的凹陷，由于位置比其它位置低，所以在降溫的時(shí)候，溫度也會(huì)較低。

　　晶核形成后，由于太陽(yáng)能電池需要的是徑向尺寸較大的柱狀晶，因此，最好不要讓晶核一旦形成就立刻向上生長(zhǎng)，這樣會(huì)導(dǎo)致晶粒過(guò)細(xì)；而是首先要讓晶核形成后，先在坩堝底部橫向生長(zhǎng)，等長(zhǎng)到一定的尺寸后，再向上生長(zhǎng)。這樣，要求坩堝底部的溫度在下降到熔點(diǎn)稍低后，就保持平穩(wěn)，不再下降。這樣，坩堝底部晶核形成后，由于向上生長(zhǎng)時(shí)，溫度太高，無(wú)法生長(zhǎng)，因此，只能橫向生長(zhǎng)。