[實(shí)用新型]一種提高多晶硅錠轉(zhuǎn)換效率的石英坩堝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520430905.2
• 申請日: 2015-06-19
• 公開（公告）號: CN204714945U
• 公開（公告）日: 2015-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳文杰;甘大源;唐珊珊;楊濤;劉賽賽;王振剛
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大海新能源發(fā)展有限公司
• 主分類號: C30B28/06
• 分類號: C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 濟(jì)南千慧專利事務(wù)所(普通合伙企業(yè)) 37232
• 代理人: 左建華

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種坩堝，特別涉及一種提高多晶硅錠轉(zhuǎn)換效率的石英坩堝。

(二)背景技術(shù)

太陽能電池作為一種清潔能源越來越受到關(guān)注，其光電轉(zhuǎn)換效率很大程度上取決于多晶硅的質(zhì)量，而多晶硅的質(zhì)量又取決于硅錠定向凝固過程中的各種工藝及設(shè)備條件。目前，在光伏太陽能行業(yè)中，多晶硅錠的生產(chǎn)過程多采用定向凝固工藝。生產(chǎn)時，將裝有原生硅料的石英坩堝放在定向凝固塊上，通過石墨加熱器產(chǎn)生的1500℃高溫，將裝在石英坩堝內(nèi)的原生硅料熔化。在原生硅料的熔融過程中，石英坩堝是必不可少的容器。檢測結(jié)果表明，石英坩堝的金屬雜質(zhì)總量比太陽能級晶體硅高4-5個數(shù)量級，進(jìn)一步的，這些金屬雜質(zhì)中對晶體硅性能危害較大的過渡族金屬Fe的含量比太陽能級晶體硅高2-3個數(shù)量級。在鑄錠過程中，石英坩堝中Fe等金屬雜質(zhì)受熱熔融后會通過固相擴(kuò)散導(dǎo)致硅錠的底部和側(cè)面等區(qū)域形成低少子壽命區(qū)域，即所謂的“紅區(qū)”，使用這種硅錠邊緣紅區(qū)比例較高部位的硅片制作的太陽能電池片，在EL(電致發(fā)光)檢查時會檢測到發(fā)光強(qiáng)度較低的“黑邊”，即石英坩堝攜帶的金屬雜質(zhì)。這些“黑邊”部位的光電轉(zhuǎn)換效率較低，使電池的效率降低。因此金屬雜質(zhì)會使硅錠的質(zhì)量降低，對硅料的污染不可忽略。此原因造成的硅錠邊皮和底部去除量一般高達(dá)20-30％，導(dǎo)致硅錠的利用率不高。而且，行業(yè)內(nèi)使用的傳統(tǒng)普通坩堝的外徑為1040mm，為了開方后得到36塊156mm*156mm標(biāo)準(zhǔn)尺寸的硅塊，硅錠的單邊切除量只能為25mm左右，檢測結(jié)果表明，由于邊皮切除較少，開方后邊角硅塊的紅區(qū)比例較大。因此，坩堝尺寸制約著邊角硅塊純度的提高。其次，坩堝上沒有限位結(jié)構(gòu)，當(dāng)使用前疊加堆放時，無法做到整齊劃一，并且堆疊后穩(wěn)定性較差，容易發(fā)生傾倒，造成坩堝的損壞。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種坩堝內(nèi)表面經(jīng)過表面處理、防止坩堝內(nèi)金屬雜質(zhì)擴(kuò)散、通過增大坩堝尺寸增大硅錠尺寸、增加硅錠的邊皮切除量、提高硅錠利用率和電池轉(zhuǎn)換效率的提高多晶硅錠轉(zhuǎn)換效率的石英坩堝，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

本實(shí)用新型是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種提高多晶硅錠轉(zhuǎn)換效率的石英坩堝，包括坩堝本體，所述坩堝本體為包括底面和四個側(cè)壁的立體結(jié)構(gòu)，所述底面為正方形且外側(cè)壁與底面相互垂直，在坩堝本體底面和四個側(cè)壁的內(nèi)表面從內(nèi)向外依次噴涂有石英砂涂層和氮化硅涂層，在坩堝本體的底面外側(cè)設(shè)有一限位凸塊，在坩堝本體的側(cè)壁頂部設(shè)有與限位凸塊相配合的限位凹槽，所述坩堝本體的外徑為1060mm，內(nèi)側(cè)壁之間通過半徑為14mm的圓弧角過渡，內(nèi)側(cè)壁與內(nèi)底面之間通過半徑為17mm的圓弧角過渡，所述坩堝本體側(cè)壁的底部厚度比頂部厚度大3mm。

本實(shí)用新型的有益效果是：該提高多晶硅錠轉(zhuǎn)換效率的石英坩堝，設(shè)計(jì)合理，坩堝表面的石英砂涂層和氮化硅涂層可以抑制坩堝內(nèi)部的金屬雜質(zhì)向硅料擴(kuò)散，進(jìn)而提高靠近坩堝部位的硅錠的少子壽命，提高硅錠利用率和電池轉(zhuǎn)換效率。坩堝本體的外徑為1060mm，比行業(yè)內(nèi)通用的普通坩堝外徑增大了20mm，這使硅錠的體積進(jìn)一步變大。硅錠的體積變大，開方時硅錠的單邊邊皮切除量隨之增加，得到的硅塊上少子壽命低的紅區(qū)寬度也就隨之減小，所以整體上提高了硅塊的少子壽命，使硅塊利用率和電池轉(zhuǎn)換效率進(jìn)一步提高。與現(xiàn)有技術(shù)相比，使用該提高多晶硅錠轉(zhuǎn)換效率的石英坩堝鑄錠得到的邊角硅塊，低少子壽命及缺陷的紅區(qū)寬度明顯減小，邊角硅塊平均少子壽命提高1.2μs，邊角硅塊少子壽命和中間硅塊持平，硅片效率的提高比為1.5％。再次，該提高多晶硅錠轉(zhuǎn)換效率的石英坩堝，在其底部設(shè)有限位凸塊，頂部設(shè)有與其相配合的限位凹槽，這樣在使用前堆疊時通過限位凸塊和限位凹槽的配合，可以做到整齊劃一，提高了堆放時的穩(wěn)定性，避免了傾倒現(xiàn)象的發(fā)生。

(四)附圖說明

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。

圖1為本實(shí)用新型的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1底面，2側(cè)壁，3石英砂涂層，4氮化硅涂層，5限位凸塊，6限位凹槽。

(五)具體實(shí)施方式

為能清楚說明本方案的技術(shù)特點(diǎn)，下面通過具體實(shí)施方式，并結(jié)合其附圖，對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)闡述。