[實用新型]石英坩堝

有效

• 申請號: 201320483960.9
• 申請日: 2013-08-08
• 公開（公告）號: CN203487280U
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 陳龍;伍耀川;何釗煊;孫前頌;潘守明
• 申請（專利權）人: 徐州協鑫太陽能材料有限公司
• 主分類號: C30B15/10
• 分類號: C30B15/10;C30B29/06
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 唐清凱

技術領域

本實用新型涉及單晶硅制造技術領域，特別是涉及石英坩堝。

背景技術

伴隨著工業現代化水平的提升，以及人們日益對周邊環境污染問題的重視，一些傳統的能源正逐步被新興的綠色能源所取代。在這些綠色能源中，太陽能電池以其無污染、可再生的優勢已經逐漸在全球范圍內得到迅速的發展。根據太陽能電池所用材料的不同，其可分為：晶體硅太陽能電池、薄膜太陽能電池、聚光太陽能電池等。其中，晶體硅太陽電池的發展最為成熟，目前已經占據市場的90％左右的份額。晶體硅太陽電池又分為單晶硅太陽電池和多晶硅太陽電池兩種。其中，單晶硅電池由于其長晶成本較高，僅占據市場的18％左右的份額，明顯低于多晶硅電池的市場份額。

目前單晶硅的制法通常是先制得多晶硅或無定形硅，然后在石英坩堝內用直拉法從固態或液態硅料熔體中生長出棒狀單晶硅。降低長晶成本的有效方法是實現單晶硅的連續生長，并提高單晶硅的長晶質量。為了確保單晶硅在晶體生長過程中能夠沿著確定的晶向生長，不會產生位錯等破壞單晶完整性的缺陷，單晶硅周邊的生長環境需要精確控制在一定的溫度。單晶硅的連續長晶過程中需要在石英坩堝內實現。傳統的石英坩堝，在單晶硅連續長晶的過程中，固態或液態硅料會不斷補充到石英坩堝內時，會對長晶的固液界面溫度造成擾動，從而破壞單晶硅的長晶質量。

此外，石英坩堝中的石英材質屬于二氧化硅單一成分的非晶態，在適當的條件下會發生相變而形成穩定的方石英，這種現象稱之為“析晶”，析晶通常在坩堝內壁發生，高溫下硅熔液直接補充到石英坩堝內時，會產生析晶現象從而侵蝕石英坩堝的內壁，導致其使用壽命較短，進而間接影響單晶硅連續長晶的過程。

實用新型內容

基于此，提供一種能夠提高單晶硅連續長晶質量且使用壽命高的石英坩堝及其制備方法。

一種石英坩堝，包括坩堝主體，所述坩堝主體包括坩堝內壁、全部或部分包容所述坩堝內壁的坩堝外壁以及坩堝底壁；所述坩堝內壁與所述坩堝外壁設置在所述坩堝底壁上，所述坩堝外壁與所述坩堝內壁之間保持一段距離，所述坩堝內壁的底部具有通孔。

在其中一個實施例中，所述石英坩堝還包括涂覆在所述坩堝主體上的保護涂層；所述坩堝內壁具有相對設置的第一內側壁面以及第一外側壁面，所述坩堝外壁具有相對設置的第二內側壁面以及第二外側壁面，所述坩堝底壁具有頂面；所述保護涂層涂覆在所述第一內側壁面、所述第一外側壁面、所述第二內側壁面以及所述頂面上。

在其中一個實施例中，所述坩堝底壁的壁面為弧面。

在其中一個實施例中，所述坩堝內壁的高度大于或等于所述坩堝外壁的高度。

在其中一個實施例中，所述保護涂層的材質為碳化硅、氮化硅或氧化鋯。

在其中一個實施例中，所述保護涂層的厚度為100μm～2000μm。

在其中一個實施例中，所述通孔為數個，各個所述通孔均勻設置在所述坩堝內壁的底部。

在其中一個實施例中，所述坩堝內壁具有與所述頂面連接的內壁底面，所述內壁底面向遠離所述頂面的方向凹陷有所述通孔。

在其中一個實施例中，所述通孔的形狀為長方形、正方形、圓形、拱形或月牙形。

上述坩堝主體，具有坩堝內壁以及坩堝外壁雙層結構，固態或液態硅料在坩堝內壁以及坩堝外壁之間的隔層內經過溫度緩沖后補充到坩堝內壁所圍成的單晶硅連續長晶區域內，減少了硅熔液對單晶硅周邊的生長環境造成溫度擾動的影響，提高了單晶硅的長晶質量。在坩堝主體上涂覆有保護涂層，有效防止石英坩堝主體的“析晶”現象，從而提高石英坩堝的使用壽命。

附圖說明

圖1為石英坩堝的三維結構示意圖；

圖2為石英坩堝的主剖視圖。

其中，具體元件對應編號如下：

100、石英坩堝；110、坩堝內壁；111、通孔；112、第一內側壁面；113、第一外側壁面；114、內壁底面；120、坩堝外壁；121、第二內側壁面；122、第二外側壁面；130、坩堝底壁；131、頂面；140、環形加液區；150、晶體生長區。

具體實施方式