[發明專利]一種黑色吸熱涂料及其制備工藝與應用

在審

• 申請號: 201410694111.7
• 申請日: 2014-11-27
• 公開（公告）號: CN104403384A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 呂鐵錚
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: C09D1/00
• 分類號: C09D1/00;C09D5/32;C09D7/12;C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所 43205
• 代理人: 寧星耀

技術領域

本發明涉及一種吸熱涂料，尤其是涉及一種黑色吸熱涂料及其制備工藝與應用。

背景技術

光伏發電是一種新能源，通過光伏效應可以將太陽能轉變成為電能，一般而言，陸基光伏發電依據不同的發電材料，其轉換效率在10-30%。

光伏發電自廣泛應用以來，全球已經有上百個GW的使用規模，從獨立戶用發電系統，集中式村莊供電系統，混合或互補發電系統，到并網發電系統等，正在邁向較大規模的商業化應用。光伏發電組件主要是以晶體硅產品為主，其中太陽能級硅片作為光伏產業鏈的中間產品，其成本占到發電組件成本的一半以上。硅晶體的生長，一般分為多晶鑄錠，單晶提拉以及區熔生長三種方法，隨著晶體硅光伏產品的大規模應用，太陽能級晶體硅片產業的不斷發展，成熟，硅片作為原材料，其價格逐漸在理性的回落，同時也造成了硅片生產廠家利潤空間的不斷壓縮，降低硅片成本成為擺在所有太陽能硅片生產廠家面前的問題。其中的硅片生產主要由晶體生長及晶體切割兩大塊，而晶體生長是制造高質量硅片的根本。多晶硅鑄錠生長過程中一般有熔化-長晶-退火-冷卻四個步驟，單晶硅生長過程中一般有放肩-等徑-收尾-冷卻四個步驟，無論是多晶鑄錠還是單晶硅生長，都需要將硅料放入石英坩堝中，然后加熱熔化硅料。石英坩堝是白色的，對加熱器的熱輻射有一定反射作用，這使得石英坩堝的導熱系數降低，熱量傳遞到硅料的效率偏低，導致多晶硅鑄錠或單晶硅生長的生產周期偏長，能耗效率偏低，生產成本偏高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術存在的上述缺陷，提供一種成本低，可提高石英坩堝的傳熱效率，縮短多晶硅鑄錠或單晶硅生長周期，降低生產成本的黑色吸熱涂料及其制備工藝與應用方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

本發明之黑色吸熱涂料，由以下重量百分比的原料制成：炭材料9-20%，溶劑75-90%，粘結劑1-5%，各組分配比之和為100%。

進一步，所述炭材料選自炭黑、石墨粉中的一種或兩者的混合物。

進一步，所述粘結劑為聚乙烯醇。

進一步，所述溶劑為硅溶膠。

進一步，所述石墨粉、炭黑的粒度為200～2000目。

進一步，所述石墨粉為鱗片石墨粉。

本發明之黑色吸熱涂料的制備工藝，包括以下步驟：按所述重量百分比稱取所述炭材料、粘結劑、溶劑，攪拌均勻，即成。

所述黑色吸熱涂料的應用：（1）對多晶硅鑄錠爐的石英坩堝或單晶硅爐的石英坩堝，清潔外表面；（2）將本發明的黑色吸熱涂料均涂于經步驟（1）處理后的石英坩堝外表面，涂覆厚度5～200μm；（3）將經步驟（2）處理后的坩堝，在室溫條件下放置0.5-2h，自然干燥；或者置于烘箱中，升溫至40～80℃后，保溫烘烤0.5-2h，完全干燥，即得成品。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

（1）使用本發明黑色吸熱涂料應用于石英坩堝上，提高石英坩堝的傳熱效率，縮短多晶硅鑄錠或單晶硅生長周期3-10h，降低生產成本；

（2）本發明成本低，制造簡便，適于大批量生產、應用。

具體實施方式

以下結合實施例對本發明作進一步說明。

實施例1

本實施例之黑色吸熱涂料，由以下重量百分比的原料制成：炭材料9%，粘結劑5%，溶劑86%；所述炭材料為鱗片石墨粉（粒度為200目）；粘結劑為聚乙烯醇；溶劑為硅溶膠。

制備：按所述重量百分比稱取所述炭材料石墨粉、粘結劑聚乙烯醇、溶劑硅溶膠，攪拌均勻，即得黑色吸熱涂料。

應用：（1）對多晶硅鑄錠爐的石英坩堝，清潔其外表面；（2）將所述黑色吸熱涂料均涂于經步驟（1）處理后的石英坩堝外表面，涂覆厚度5μm；（3）將經步驟（2）處理后的石英坩堝在室溫條件下放置2h，自然干燥，即得成品。

與石英坩堝未涂覆本發明黑色吸熱涂料的多晶硅鑄錠相比，石英坩堝涂覆有本發明黑色吸熱涂料的多晶硅鑄錠，生長周期縮短3h，節約電能210KW·h，降低了一定的生產成本。

實施例2

本實施例之黑色吸熱涂料，由以下重量百分比的原料制成：炭材料20%，粘結劑5%，溶劑75%；所述炭材料為石墨粉（粒度為2000目）；粘結劑為聚乙烯醇；溶劑為硅溶膠。

制備方法同實施例1。