[發明專利]用于多晶硅鑄錠的高效免噴涂熔融石英坩堝的制造方法

有效

• 申請號: 201610077935.9
• 申請日: 2016-02-03
• 公開（公告）號: CN105645782B
• 公開（公告）日: 2018-10-30
• 發明（設計）人: 季勇升
• 申請（專利權）人: 季勇升
• 主分類號: C03C17/34
• 分類號: C03C17/34
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;呂鵬濤

本發明公開了一種用于多晶硅鑄錠的高效免噴涂熔融石英坩堝的制造方法，對免噴涂熔融石英坩堝的毛坯打磨、清潔預處理，然后在該毛坯內底面上依次噴涂40～60目和70～90目的高純石英砂顆粒，再在毛坯的內表面噴涂0.2～0.7mm的氮化硅涂層，最后將該毛坯在梭式窯爐中于1090～1180℃下燒結14～24小時。本發明較現有技術縮短了生產周期，簡化了生產工藝，大大降低了能耗，提高了生產效率、成品率、光電轉換效率及企業的經濟效益。

技術領域

本發明屬于石英坩堝制造領域，具體涉及一種用于多晶硅鑄錠的高效免噴涂熔融石英坩堝的制造方法。

背景技術

太陽能多晶硅的迅猛發展，大大加快了多晶硅熔融鑄錠所使用的熔融石英坩堝的研究發展。行業內由于坩堝成品率的問題，目前所生產的石英坩堝大多是未噴涂的,使用者在用這種坩堝時必須自備噴涂設備，在成品坩堝內部噴上一層氮化硅涂層，然后在1000℃以上燒結24個小時以上才能開始裝入純硅料進行使用。市場上也有少量免噴涂石英坩堝，但這只是在坩堝生產后繼續噴涂并燒結，工藝并沒有改變，而且這種工藝生產周期長，耗能巨大。現行坩堝生產中的打磨工序是在坩堝燒結以后進行，由于燒結后的坩堝硬度很高，導致對設備和磨具的要求也高，而且打磨過程中需要用大量的水進行冷卻。另外用普通的免噴涂熔融石英坩堝難以生產高轉換效率的硅錠。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述問題，提供一種用于多晶硅鑄錠的高效免噴涂熔融石英坩堝的制造方法，該法可使石英坩堝的生產周期縮短，減化了客戶使用坩堝的工藝，大大降低了能耗，提高了坩堝成品率，同時提高了硅錠的轉換效率。

本發明的目的可以通過以下措施達到：

一種用于多晶硅鑄錠的高效免噴涂熔融石英坩堝的制造方法：對免噴涂熔融石英坩堝的毛坯打磨、清潔預處理，然后在該毛坯內底面上依次噴涂40～60目和70～90目的高純石英砂顆粒，再在毛坯的內表面噴涂0.2～0.7mm的氮化硅涂層，最后將該毛坯在梭式窯爐中于1090～1180℃下燒結14～24小時，即得。

本方法中必需在氮化硅涂層內按順序噴涂一定厚度的兩層高純石英砂顆粒層，所采用的高純石英粉的粒徑分別為40～60目和70～90目，進一步優選45～50目和80～85目。進一步的，噴涂40～60目(優選45～50目)高純石英砂顆粒后得到的高純石英砂層的厚度為0.6～1.0mm，噴涂70～90目(優選80～85目)高純石英砂顆粒后得到的高純石英砂層的厚度為0.7～1.1mm。本發明發現通過在氮化硅涂層內按順序噴涂特定厚度和特定粒徑的兩層高純石英砂顆粒層，進一步配合低溫燒結條件，可以大幅提高坩堝的成品率至80％左右，并使所制備的硅錠的光電轉換效率達18％左右，而這兩層高純石英砂顆粒層的粒徑和厚度如不在特定的范圍內時，則成品率降低超過10％，且所制備的硅錠的光電轉換效率只在一般水平。

本發明進一步提供了更具體的用于多晶硅鑄錠的高效免噴涂熔融石英坩堝的制造方法，其包括如下步驟：

(1)將塊狀及粒狀高純熔融石英原料一起通過球磨研磨進行濕法造粒，研磨后的料漿粒徑為10μm～50μm；

(2)將料漿充分攪拌后，再加入粉狀高純熔融石英原料混合均勻，然后注入石膏模具中進行充分的脫水成型，脫模；

(3)脫模后的坯體在180℃以下進行干燥，制得毛坯；

(4)對毛坯進行打磨、清潔預處理；

(5)在毛坯內底面噴涂20～100目的高純石英砂顆粒；

(6)在毛坯內表面噴涂0.2～0.7mm的氮化硅涂層；

(7)將噴有氮化硅涂層的毛坯在梭式窯爐中于1000～1300℃下燒結14～24小時。

本發明的高純熔融石英原料，其純度一般在99.9％以上。本方法可得到高效免噴涂熔融石英坩堝。