[實用新型]直拉單晶爐用石墨坩堝

有效

• 申請號: 200820156013.8
• 申請日: 2008-11-27
• 公開（公告）號: CN201317827Y
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發明（設計）人: 施美生;戴士雋
• 申請（專利權）人: 上海九晶電子材料股份有限公司
• 主分類號: C30B15/10
• 分類號: C30B15/10
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳學雯

技術領域

本實用新型涉及一種直拉硅單晶爐用石墨坩堝，適用于直拉硅單晶棒的制造，主要應用于大直徑硅單晶棒的生產，屬于石墨坩堝技術領域。

背景技術

隨著科學技術、人類文明的發展。人類對能源的應用和使用量越來越大。因為地球上的各種自然資源是有限的，所以人類正在努力地尋找各種新的能源來代替石油、天然氣、煤等自然資源。單晶硅太陽能電池是目前制備工藝較成熟、光電轉換效率較高的綠色、環保、清潔的新能源。同時也是取之不盡、用之不完的自然資源。然而在直拉法制作太陽能電池用的單晶硅時需要用高純等靜壓細結構的石墨作加熱、保溫、支撐等材料，如加熱材料的加熱器、支撐材料的石墨坩堝，亦簡稱為三瓣堝。然而目前用于制作石墨坩堝的高純等靜壓細結構石墨較稀缺，其高純等靜壓細結構石墨制備技術目前只掌握在少數幾個西方發達國家手中。所以延長石墨件特別是三瓣堝的使用壽命對于緩解石墨的短缺具有重要意義。

石墨坩堝系采用天然鱗片石墨、臘石、碳化硅等原料制成的高級耐火器皿，具有良好的熱導性和耐高溫性，在高溫使用過程中，熱膨脹系數小，對急熱、急冷具有一定抗應變性能。對酸，堿性溶液的抗腐蝕性較強，具有優良的化學穩定性。如圖1所示，石墨坩堝包括三瓣塊體，三瓣塊體在接口處連接起來，組成石墨坩堝，故石墨坩堝，也稱為三瓣堝，石墨坩堝內壁的三瓣塊體的連接處的彎曲部稱為“R”部。

石墨坩堝傳統的使用方法是把石英坩堝直接放入石墨坩堝內。由于在高溫下石英坩堝的軟化及高溫下的氧化反應使得石墨坩堝三瓣接口處的“R”部損耗嚴重，即嚴重減薄。使得石墨坩堝“R”部的強度降低，從而導致石墨坩堝在使用過程中開裂而影響單晶硅生長的正常進行。

石墨坩堝直接影響著能不能拉出單晶，以及拉制單晶的質量好壞。尤其是當硅料松動乃至完全熔化的時候，因而石墨坩堝的設計和改進對一個有競爭力的拉晶廠家來說非常重要，將直接關系到最終產品的競爭力。

中國專利公開號CN1087859A公開了一種耐高溫石墨坩堝及其制作工藝，該石墨坩堝采用柔性石墨(石墨紙)為原料，以散型分布加壓成型的方法，用粘結劑粘結加壓而制成的。該專利的應用只是用于金屬的冶煉，溫度在1000攝氏度以下，及小容量，而硅單晶的熔化溫度為1420攝氏度，長晶時的溫度實際高于該數值。所以該技術目前還不能用于硅單晶的生產。

我國已成為世界第一大太陽能電池生產國，但卻不是太陽能電池強國，加快高純等靜壓細結構石墨制造業技術的研發已成為當務之急。目前高純等靜壓細結構石墨制備技術是我國太陽能光伏發展的因素之一。所以尋找一種既可靠、操作方便、經濟實用的延長石墨件的使用壽命。以避免及克服在單晶硅生產過程中因石墨件的損裂而造成單晶生長無法進行等諸多缺點。使我國太陽能光伏產業健康、快速發展，為我國清潔能源發展做出貢獻。同時該方案或設想也符合節約型社會的要求。

實用新型內容

本實用新型就是為了解決上述問題，克服石墨坩堝三瓣接口處的“R”部損耗的問題，避免了在生產過程中石墨坩堝開裂而使單晶生長終止現象的問題，提供一種直拉單晶爐用石墨坩堝。該實用新型適用于直拉硅單晶棒的制造。

本實用新型所需要解決的技術問題，可以通過以下技術方案來實現：

一種直拉單晶爐用石墨坩堝，包括石墨坩堝本體，所述石墨坩堝本體包括三瓣塊體，石墨坩堝內壁的三瓣塊體的接口處的彎曲部為“R”部，其特征在于：所述石墨坩堝本體內壁位于三瓣塊體的接口處“R”部的位置覆蓋有石墨紙。

所述石墨坩堝本體內壁的石墨紙的面積大于“R”部的面積。

所述石墨坩堝本體內壁的石墨紙的厚度為0.3-0.5mm。石墨紙的厚度受生產技術、工藝、石墨紙的強度等因素的影響，一般石墨紙的厚度為0.3-0.5mm。厚度過低的話，石墨紙的質量不能得到保證；如大于0.5mm因其厚度較厚，因石英在高溫下易軟化，所以會導致石墨紙與石英坩堝接觸處嚴重變形，不利于單晶生長。

所述石墨坩堝本體內壁的石墨紙裁剪成長方形。

所述石墨紙的厚度為0.3-0.5mm，根據石墨坩堝規格的大小，裁剪成一定規格的長方形條，然后分別置于石墨坩堝接口處三個“R”部。

所述長方形石墨紙規格的大小，根據石墨坩堝規格而定，石墨坩堝的規格是指用于支撐的石英坩堝的外形尺寸。

18″石墨坩堝，其使用的石墨紙的寬為25-45mm，長為100-250mm，18″石墨坩堝用于支撐18英寸的石英坩堝。

20″石墨坩堝，其使用的石墨紙的寬為30-50mm，長為100-250mm，20″石墨坩堝用于支撐20英寸的石英坩堝。