[實(shí)用新型]一種減少粘堝的坩堝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201120373117.6
• 申請(qǐng)日: 2011-09-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN202359231U
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李松林;丁劍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江西賽維LDK太陽(yáng)能高科技有限公司
• 主分類號(hào): C30B28/06
• 分類號(hào): C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及多晶硅鑄錠領(lǐng)域，尤其涉及一種減少粘堝的坩堝。?

背景技術(shù)

在多晶爐鑄錠時(shí)，通常采用陶瓷坩堝或石英坩堝來(lái)盛裝熔融硅液，使得熔融硅液在坩堝中冷卻、退火和結(jié)晶。然而坩堝本體的主要成分二氧化硅可與熔融硅液中的硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，引起粘堝現(xiàn)象發(fā)生，導(dǎo)致脫模困難甚至硅錠和坩堝破裂，以及相關(guān)化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物和坩堝本體中存在的雜質(zhì)將對(duì)熔融硅液造成污染。因此，多數(shù)的坩堝本體91內(nèi)側(cè)壁附著有一層氮化硅層92作為保護(hù)層(如圖1和圖2所示)，用以隔斷熔融硅液與坩堝本體側(cè)壁的直接接觸。?

氮化硅層是由氮化硅粉體以及溶劑混合而成的漿料附著于坩堝本體側(cè)壁而成。氮化硅層的強(qiáng)度不高，即使是通過(guò)高溫焙燒附著在坩堝本體側(cè)壁的氮化硅層，也常常鑒于以下原因發(fā)生剝落，導(dǎo)致粘堝現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生：(1)鑄錠過(guò)程所需爐溫較高且耗時(shí)較長(zhǎng)，氣壓低，氮化硅層容易分解；(2)熔融硅液的流動(dòng)對(duì)氮化硅層不斷的造成沖刷和侵蝕等外力作用，氮化硅層易發(fā)生剝落；(3)雜質(zhì)等其它因素作用。?

目前，一般采用增加噴涂氮化硅層厚度的辦法來(lái)防止氮化硅層完全剝落。但是高純度的氮化硅價(jià)格昂貴，來(lái)源有限，該方法不適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)和使用。?

實(shí)用新型內(nèi)容

為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型旨在提供一種減少粘堝的坩堝。本實(shí)用新型能夠顯著地減少粘堝現(xiàn)象的發(fā)生，從而提高了硅錠的質(zhì)量，適于大規(guī)模工業(yè)化生?產(chǎn)和使用。?

本實(shí)用新型提供了一種減少粘堝的坩堝，包括：本體和氮化硅層，本體包括底座及由底座向上延伸的側(cè)壁，底座和側(cè)壁共同圍成一收容空間，氮化硅層附著在本體側(cè)壁朝向收容空間的一面，其中，本體側(cè)壁在距本體底座第一高度和第二高度之間的位置沿本體側(cè)壁一周設(shè)置有防脫落層，第二高度高于第一高度，氮化硅層通過(guò)防脫落層附著在本體側(cè)壁。?

在工作時(shí)，坩堝中盛裝的熔融硅液(液相)因結(jié)晶過(guò)程體積變得膨大，導(dǎo)致液面上升。申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，在多晶爐鑄錠過(guò)程中，90％以上的粘堝現(xiàn)象均出現(xiàn)在坩堝本體側(cè)壁(固相)、所盛放的熔融硅液(液相)和熔融硅液上方氣體(氣相)三相交界處所針對(duì)的本體側(cè)壁上的區(qū)域，因此本實(shí)用新型通過(guò)計(jì)算第一高度和第二高度的設(shè)置位置針對(duì)性的對(duì)該情況作出改進(jìn)。具體地，坩堝盛放的熔融硅液液面距坩堝本體底座的高度為第一高度，待熔融硅液全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)硅錠時(shí)硅錠上表面距坩堝本體底座的高度為第二高度。?

以目前使用最為廣泛的840坩堝(內(nèi)徑840mm×840mm)為例，以400kg硅料計(jì)算，在840坩堝中熔融硅液液面距坩堝本體底座高227mm(即第一高度)，待熔融硅液全部變成固態(tài)硅錠時(shí)硅錠上表面距坩堝本體底座高為244mm(即第二高度)，該情況下，防脫落層的設(shè)置位置為本體側(cè)壁上距坩堝本體底座高為227mm～244mm的區(qū)域。以450kg硅料計(jì)算，在同樣的坩堝中熔融硅液液面距坩堝本體底座高255mm，待熔融硅液全部變成固態(tài)硅錠時(shí)硅錠上表面距坩堝本體底座高為273mm，在該情況下，三相交界區(qū)為坩堝側(cè)壁上距坩堝本體底座高為255mm～273mm的區(qū)域。鑒于硅料堆積密度有所差異，840坩堝用于工作時(shí)所裝硅料的重量常介于400kg～450kg范圍之內(nèi)不等，因此，優(yōu)選地，坩堝為840坩堝，第一高度和第二高度之間的位置為本體側(cè)壁在距本體底座227mm～273mm的位置。?

在距本體底座第一高度和第二高度之間的位置，氮化硅層通過(guò)防脫落層附著在本體側(cè)壁，形成以防脫落層為夾心的形式。在此區(qū)域之外，氮化硅層直接附著于本體側(cè)壁上。?

優(yōu)選地，防脫落層為本體側(cè)壁經(jīng)過(guò)粗磨或鑲嵌顆粒突起后獲得的粗糙表面。該區(qū)域中，氮化硅層與本體側(cè)壁表面粗糙度加強(qiáng)，提高了體表接觸面積，從而加強(qiáng)了氮化硅層與本體側(cè)壁在距本體底座第一高度和第二高度之間的位置的附著力，同時(shí)提高了氮化硅層的抗沖擊性。?

也優(yōu)選地，防脫落層為無(wú)機(jī)粘結(jié)劑層或有機(jī)粘結(jié)劑層。無(wú)機(jī)粘結(jié)劑層和有機(jī)粘結(jié)劑層均既能與坩堝本體側(cè)壁穩(wěn)固結(jié)合，又能與氮化硅層穩(wěn)定結(jié)合，從而加強(qiáng)氮化硅層與本體側(cè)壁在距本體底座第一高度和第二高度之間的位置的附著力，同時(shí)提高氮化硅層的抗沖擊性。更優(yōu)選地，無(wú)機(jī)粘結(jié)劑為膠態(tài)氧化硅，有機(jī)粘結(jié)劑選自聚乙二醇、聚乙烯醇、聚碳酸酯、環(huán)氧化物、羧甲基纖維素中的一種。無(wú)機(jī)粘結(jié)劑層或有機(jī)粘結(jié)劑層可以通過(guò)噴涂獲得。?