[實用新型]硅鑄錠用坩堝及其內(nèi)側(cè)涂層的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220097627.X
• 申請日: 2012-03-15
• 公開（公告）號: CN202717875U
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設計）人: 李飛龍;許濤;翟傳鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 阿特斯（中國）投資有限公司;阿特斯光伏電力（洛陽）有限公司;蘇州阿特斯陽光電力科技有限公司
• 主分類號: C30B28/06
• 分類號: C30B28/06;C30B29/06;C23C24/00;B32B9/00
• 代理公司: 蘇州威世朋知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 32235
• 代理人: 楊林潔

技術(shù)領域

本實用新型涉及太陽能用晶硅材料鑄造技術(shù)，尤其涉及一種具有雙涂層內(nèi)壁的硅鑄錠用坩堝及該雙涂層的制備方法。

背景技術(shù)

目前，太陽能光伏發(fā)電是最有潛力的可再生資源利用形式之一，在最近幾年獲得飛速的發(fā)展。目前商用的太陽電池主要是由晶體材料制備的，超過50％使用的是鑄造多晶硅，主要通過定向凝固鑄造方法制備。

減少鑄造多晶硅中的雜質(zhì)和應力是定向凝固鑄造方法的關(guān)鍵技術(shù)之一，目前普遍采用高純石英坩堝作為鑄造多晶硅的容器和模具，由于高純石英坩堝具備較高的純度，由此可以減少鑄造多晶硅生產(chǎn)過程引入的雜質(zhì)，但熔硅和石英坩堝之間會發(fā)生反應而粘連，因石英和硅的膨脹系數(shù)不同，在硅錠冷卻過程粘連部分產(chǎn)生很大的應力而導致硅錠開裂。為了解決以上問題，工藝上采用在石英坩堝內(nèi)壁制備一層高純氮化硅涂層，涂層的作用有以下三點：1、隔離坩堝與熔硅，避免其發(fā)生化學反應；2、減少坩堝內(nèi)雜質(zhì)向熔硅內(nèi)擴散；3、減少鑄造多晶硅錠內(nèi)部應力，使其更容易脫模。高純氮化硅涂層在一定程度上緩解了鑄造多晶硅錠因粘堝造成的裂錠問題。

目前涂層的制備方法多使用噴涂法，使用該方法制備的氮化硅涂層屬于疏松涂層，顆粒與顆粒之間間隙大，且涂層與坩堝之間的結(jié)合力不大，涂層容易在裝料過程中被硅料劃破或脫落，重新造成粘堝現(xiàn)象。而且目前高純氮化硅涂層價格昂貴，已經(jīng)成為鑄造多晶硅生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵輔材之一，研究低成本且隔離效果好的涂層有非常好的經(jīng)濟效益。

實用新型內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有雙涂層的硅鑄錠用坩堝及所述雙涂層的制備方法，利用氮化硼、氮化硅的雙涂層結(jié)構(gòu)來提高對熔硅的隔離效果。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案：一種硅鑄錠用坩堝，包括鍋壁及形成于所述鍋壁內(nèi)側(cè)并收容鑄錠硅料的容腔，所述鍋壁內(nèi)表面上設有氮化硅涂層，所述鍋壁內(nèi)表面還設有一介于所述氮化硅涂層和鍋壁內(nèi)表面之間的氮化硼涂層。?

本實用新型還可采用如下技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題：一種硅鑄錠用坩堝的涂層制備方法，包括以下步驟：?

（1）取一定量的純水并將純水置于超聲水浴內(nèi)的容器中，調(diào)整水浴溫度為35-40℃，使用一定量的氮化硼粉體，加入所述純水中，并開啟超聲進行攪拌，其中，所述氮化硼粉體用量和純水用量之間的比例為1:3-1:4；

（2）經(jīng)過超聲攪拌25-35分鐘后，將氮化硼漿料刷制在內(nèi)壁溫度為40-45℃的坩堝內(nèi)壁上；

（3）待氮化硼漿料完全干燥后，取一定量的純水并置于超聲水浴內(nèi)的容器中，調(diào)整水浴溫度為35-40℃，取一定量的氮化硅粉體，加入至純水中，并開啟超聲進行攪拌，其中，所述氮化硅粉體用量和純水用量之間的比例為1:4-1:5；

（4）經(jīng)過攪拌25-35分鐘后，將氮化硅漿料噴涂至坩堝內(nèi)壁，噴涂完成后，將坩堝放置入燒結(jié)爐內(nèi)以烘干坩堝內(nèi)壁表面的水分和吸附物，燒結(jié)完成后在坩堝內(nèi)壁表面形成雙涂層結(jié)構(gòu)。

進一步地，所述純水的電阻率大于12MΩ·cm，所述氮化硼粉體和氮化硅粉體的純度均大于99.9％。

進一步地，所述氮化硼刷制時坩堝內(nèi)壁的溫度為40℃，而燒結(jié)時燒結(jié)爐內(nèi)的燒結(jié)溫度為200℃。

進一步地，所述超聲水浴溫度為35℃。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所述的坩堝通過在內(nèi)壁面設置雙涂層結(jié)構(gòu)，使得其在隔離熔硅方面更有效果，還可大幅降低生產(chǎn)成本。

附圖說明

圖1是本實用新型所述的硅鑄錠用坩堝的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

請參閱圖1所示，本實用新型提供一種硅鑄錠用坩堝，其包括鍋壁10、涂覆于所述鍋壁10內(nèi)表面的氮化硼涂層11、以及涂覆于所述氮化硼涂層11表面的氮化硅涂層12。所述鍋壁10內(nèi)側(cè)形成有一收容鑄錠硅料20的容腔13。

所述氮化硼涂層11位于所述坩堝鍋壁10內(nèi)表面和所述氮化硅涂層12之間，由此在鍋壁10內(nèi)表面上形成了雙層涂層，能起到更好的隔離熔硅的效果。其中，所述坩堝的鍋壁材質(zhì)為石英材質(zhì)。

本實用新型所述的雙涂層的制備方法，包括以下步驟：

（1）量取一定量純水，置于超聲水浴容器內(nèi)的燒杯中，調(diào)整水浴溫度為35-40℃，稱取相應比例的氮化硼粉體，緩慢加入燒杯中，并開啟超聲進行攪拌；

（2）以上漿料超聲攪拌25-35分鐘后，使用刷子將氮化硼漿料刷制在內(nèi)壁溫度為40-45℃的石英坩堝內(nèi)壁上；