[實(shí)用新型]一種用于生產(chǎn)高純多晶硅鑄錠的石英坩堝涂層

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520006346.2
• 申請(qǐng)日: 2015-01-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN205326392U
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張福軍;張伏嚴(yán);張曉艷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常熟華融太陽(yáng)能新型材料有限公司
• 主分類號(hào): B32B9/04
• 分類號(hào): B32B9/04;B32B37/12;C30B29/06;C30B28/06
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種石英坩堝涂層,尤其涉及一種多晶硅鑄錠用石英坩堝內(nèi)壁的涂層。

背景技術(shù)

多晶硅太陽(yáng)能電池因其轉(zhuǎn)化效率及產(chǎn)量高，而且對(duì)原料要求相對(duì)較低，是產(chǎn)業(yè)化比率最高的材料。為了獲得更高的光電轉(zhuǎn)換效率，降低光伏生產(chǎn)成本，對(duì)多晶硅鑄錠用石英坩堝的要求也越來(lái)越高。

在多晶硅鑄錠過(guò)程中，石英坩堝中的雜質(zhì)會(huì)慢慢擴(kuò)散到硅錠中，因此靠近坩堝部分的晶體由于來(lái)自坩堝的污染和晶體缺陷較多，多晶硅與坩堝接觸的部位會(huì)形成低少子壽命區(qū)域，且晶體質(zhì)量差，晶格、位錯(cuò)偏多，少子壽命比中間硅塊低，嚴(yán)重制約所得電池片的轉(zhuǎn)換效率。另外，在鑄錠過(guò)程中，石英坩堝可與硅液發(fā)生如下反應(yīng)：SiO₂+Si→2SiO，如果反應(yīng)生成的SiO不能立即揮發(fā)，則會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)SiO+SiO→SiO₂+Si，造成對(duì)坩堝的腐蝕，引起大面積粘堝裂錠。目前為了抑制硅與石英陶瓷坩堝的反應(yīng),同時(shí)還可以起到方便脫模的作用，行業(yè)內(nèi)普遍在石英陶瓷坩堝內(nèi)表面噴涂氮化硅涂層。但是由于氮化硅涂層相對(duì)較為疏松，因此仍然不能完全阻擋坩堝本體的雜質(zhì)進(jìn)入熔硅，實(shí)際效果并不理想。

除此之外，為了解決現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，專利公開(kāi)號(hào)為CN102826737A公布了一種在石英坩堝的內(nèi)表面浸涂或噴涂高純石英料漿的方法，該方法旨在阻隔坩堝本體的雜質(zhì)向硅錠的擴(kuò)散，該法雖然有一定效果但效果并不是特別理想，因?yàn)樵撏繉拥闹旅苄暂^差，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于坩堝本體的致密性，且該涂層中的石英顆粒相對(duì)較粗，與坩堝本體的結(jié)合強(qiáng)度相對(duì)較低。

專利公開(kāi)號(hào)為CN103422166A公布了一種將硅粉和氮化硅粉混合，之后噴涂、刷涂或浸潤(rùn)在石英坩堝的底部形成混合劑涂層，該方法因?yàn)橥繉拥馁|(zhì)量及噴涂厚度等人為因素對(duì)鑄錠的質(zhì)量也有明顯的影響。

光伏行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，如何提高硅錠的質(zhì)量，同時(shí)又不會(huì)增加硅錠的生產(chǎn)成本，對(duì)石英坩堝提出了越來(lái)越嚴(yán)格的要求。因此旨在研究均勻且致密的石英坩堝涂層，能夠有效阻擋雜質(zhì)向硅錠擴(kuò)散的石英坩堝具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的主要技術(shù)問(wèn)題有:一,降低石英坩堝表面的雜質(zhì)，減少鑄錠過(guò)程中雜質(zhì)向硅錠的擴(kuò)散；二，改善目前石英坩堝內(nèi)部涂層的均勻性、致密性以及與坩堝本體的結(jié)合牢固度；三，改善因人為操作等因素，造成的涂層厚度及質(zhì)量不可控等問(wèn)題。

本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種用于生產(chǎn)高純多晶硅鑄錠的石英坩堝涂層，該涂層成分為氮化硅或氮化硅中添加少量其它不與硅反應(yīng)的物質(zhì)組成的混合物，所述的涂層設(shè)置在坩堝本體的內(nèi)壁或/和四面內(nèi)邊墻；

所述氮化硅涂層或氮化硅中添加少量其它不與硅反應(yīng)的物質(zhì)組成的混合物涂層創(chuàng)造性的采用流延成型工藝制得。雖然關(guān)于氮化硅的流延成型工藝早有研究，但目前未有將其應(yīng)用于石英坩堝涂層當(dāng)中的報(bào)道。

所述流延工藝制備的氮化硅涂層或氮化硅中添加少量其它不與硅反應(yīng)的物質(zhì)組成的混合物涂層厚度為0.2-5mm。

所述氮化硅涂層或氮化硅中添加少量其它不與硅反應(yīng)的物質(zhì)組成的混合物涂層通過(guò)高純度硅溶膠或聚乙烯醇類粘結(jié)劑將其與石英坩堝本體進(jìn)行粘結(jié)。

所述的石英陶瓷涂層的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：采用流延成型工藝制備出與坩堝底部尺寸相匹配且厚度為0.2-5mm的氮化硅或氮化硅中添加少量其它不與硅反應(yīng)的物質(zhì)組成的混合物流延布；

步驟二：在石英坩堝內(nèi)底刷涂硅溶膠或聚乙烯醇類陶瓷粘結(jié)劑，將氮化硅或氮化硅中添加少量其它不與硅反應(yīng)的物質(zhì)組成的混合物流延布與坩堝本體進(jìn)行粘結(jié)，固定，得到用于生產(chǎn)高純多晶硅鑄錠的石英陶瓷坩堝涂層。

步驟三：將上述石英坩堝置于80-200℃下干燥0.5-1.5h。