[發明專利]一種用于多晶硅錠制備的復合涂層石英坩堝

無效

• 申請號: 201010286199.0
• 申請日: 2010-09-16
• 公開（公告）號: CN102400214A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 楊業林;陳寶昌
• 申請（專利權）人: 揚州華爾光電子材料有限公司
• 主分類號: C30B28/06
• 分類號: C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 徐激波

技術領域

本發明涉及太陽能光伏領域，具體涉及一種太陽能鑄錠多晶硅制備用的復合涂層石英坩堝。

背景技術

石英坩堝是太陽能多晶硅錠制備的重要元器件之一，其質量的優劣對產出的多晶硅品質及鑄錠生產的收率均具有重要影響。在鑄錠生產過程中，熔融狀態下的硅與石英坩堝材料二氧化硅之間的反應，一方面會造成對石英坩堝表面的侵蝕，加劇硅和石英坩堝中的各種雜質(如鐵、硼、鋁等)發生反應，出現多晶硅錠與石英坩堝粘連的現象，另一方面硅與石英坩堝間的反應會產生一氧化碳和氧。氧會污染硅，一氧化碳是不穩定氣體，會與爐內的石墨器件及硅料反應生成碳化物和碳化硅。碳化硅進一步與熔融的硅反應生成不穩定的一氧化硅和碳。碳和氧一樣，也會污染硅。多晶硅錠中氧含量和碳含量的提高，會加大終端產品電池片的光致衰減，將嚴重影響其內在電學性能。為解決上述缺陷，通常多晶硅鑄錠用石英坩堝在使用前都要對內其表面進行氮化硅涂層，而且涂層要足夠厚，以防止硅與石英坩堝發生反應，對多晶硅錠造成污染。

采用氮化硅作為涂層材料，而且涂層厚度一般要達到300μm以上，既浪費了時間，也造成石英坩堝成本費用昂貴。此外，由于硅的氮化物容易剝落，只能在使用前最后一刻進行涂層，不利于涂層石英坩堝的批量生產和儲存。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種用于多晶硅錠制備的復合涂層石英坩堝。

本發明采用的技術方案是：一種用于多晶硅錠制備的復合涂層石英坩堝，包括基體、中間過渡層、第二中間層和內表面涂層，所述基體的內壁設有中間過渡層，中間過渡層上設有第二中間層，第二中間層上設有內表面涂層。

作為優選，所述中間過渡層厚度為200-500μm之間，中間過渡層的材料是硅。

作為優選，所述第二中間層厚度為50-100μm之間，第二中間層的材料是二氧化硅和氮化硅。

作為優選，所述內表面涂層厚度為200-500μm之間，內表面涂層的材料是氮化硅、二氧化硅和硅。

本發明是根據石英坩堝在使用過程中高溫加熱的步驟和煅燒時間的長短，采用具有不同熱學性能的涂層材料在石英坩堝基體上分層次進行涂層，來提高石英坩堝的抗侵蝕能力，達到降低硅與石英坩堝反應強度的目的。

本發明的制備過程：(1)根據石英坩堝的一般要求熔制出由二氧化硅制成的石英坩堝基體；(2)在基體內表面噴涂厚度在200-500μm之間的中間過渡層，采用的涂層材料是濃度為50-100％的硅；(3)在中間過渡層表面進行二次噴涂，生成厚度在50-100μm間的第二中間層，涂層材料為二氧化硅和濃度為50％的氮化硅；(4)在第二中間層表面再次噴涂，形成厚度為200-500μm內表面涂層，涂層材料為50-100％的氮化硅加50％的二氧化硅和20％的硅。

本發明的有益效果：(1)復合涂層在二氧化硅制成的石英坩堝基體上的附著力得到明顯提升；(2)復合涂層可有效增強石英坩堝整體抗高溫能力，提高了石英坩堝的軟化點；(3)復合涂層材料不會因時間變化出現剝落現象，有利于進行石英坩堝涂層批量生產和長時間儲存；(4)采用復合涂層材料代替高純氮化硅，可大大降低涂層原材料成本；(5)增強了石英坩堝內表面涂層的附著力，可有效防止硅錠與石英坩堝接觸部位受到污染以及破裂的二氧化硅和硅之間的反應，利于生產更高純度的多晶硅錠。

附圖說明

附圖為本發明的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步說明：

如附圖所示：一種用于多晶硅錠制備的復合涂層石英坩堝，包括基體1、中間過渡層2、第二中間層3和內表面涂層4，所述基體1的內壁設有中間過渡層2，中間過渡層2上設有第二中間層3，第二中間層3上設有內表面涂層4。

所述中間過渡層2厚度為200-500μm之間，中間過渡層2的材料是硅。所述第二中間層3厚度為50-100μm之間，第二中間層3的材料是二氧化硅和氮化硅。所述內表面涂層4厚度為200-500μm之間，內表面涂層4的材料是氮化硅、二氧化硅和硅。