[發明專利]一種梯度高純熔融石英坩堝的制備工藝

有效

• 申請號: 201610581802.5
• 申請日: 2016-07-22
• 公開（公告）號: CN106278302B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 熊震;尹長浩;劉超
• 申請（專利權）人: 天合光能股份有限公司
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B35/14;C04B35/622;B28B1/26
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務所 33233
• 代理人: 郭小麗

本發明公開了一種梯度高純熔融石英坩堝的制備工藝，包括：在不同容器中按照相同的工藝球磨高純的熔融石英漿料和普通純度的熔融石英漿料，并分別添加高純度石英顆粒和普通純度石英顆粒配制成可用于澆注的熔融石英漿料，且所述高純度石英顆粒和普通純度石英顆粒具有相同粒徑分布；在澆注的模具中放置一層有機物隔離膜，通過可拆卸的骨架結構控制隔離膜形狀和位置從而確定模具內、外注漿空間的比例；分別將高純度石英漿料和普通石英漿料注入隔離膜的內層和外層的模具中；通過干燥或者熱引發固化使坩堝毛坯具有強度；將成型后的坩堝毛坯進行打磨修正后放入窯爐中進行燒結；等步驟。本發明可避免石英坩堝對多晶硅的污染，降低坩堝在鑄錠過程中結晶速率。

技術領域

本發明涉及一種石英坩堝，尤其涉及一種梯度高純熔融石英坩堝的制備工藝，屬于太陽能電池鑄錠技術領域。

背景技術

在熔融石英坩堝（以下簡稱坩堝）成品或毛坯內側涂布高純石英漿料能夠形成較高純度的高純石英隔離層，有助于在多晶硅鑄錠過程中阻擋坩堝本體中的雜質向多晶硅中擴散。但由于涂布操作的需要，高純石英漿料必須具有較高的分散劑（純水等）含量，這導致干燥成型后的高純石英層與坩堝毛坯或坩堝本體相比具有過高的空隙率。受此影響，高純石英隔離層經多晶硅鑄錠過程的高溫燒結發生收縮，產生大量微裂紋，并同時導致其表面用作多晶硅錠脫模劑的氮化硅涂層也產生微裂紋。在凝固之前硅熔體可通過這些裂紋與石英隔離層甚至坩堝本體發生接觸和反應，從而受到污染，其最顯著的害處是導致多晶硅錠中的氧含量明顯增加，損害了多晶硅電池的性能。

現有技術中，制作高純多晶硅鑄錠用熔融石英坩堝的主流技術是在普通純度的熔融石英坩堝的成品內側涂布高純度石英漿料，如：在公開號為CN104947188A，以及公開號為CN104892035A，和公開號為CN104846436A的中國發明專利申請文件中所記載的。此外，也有少數廠家將高純石英漿料涂布與熔融石英坩堝毛坯內側，如：在公開號為CN105648528A的中國發明專利申請文件中所記載的，經燒結獲得內部帶高純石英層的熔融石英坩堝。

發明內容

本發明針對現有技術中的上述技術問題，提供一種梯度高純熔融石英坩堝的制備工藝，避免對多晶硅的污染，尤其避免多晶硅中氧的污染；另一方面，降低坩堝在鑄錠過程中結晶速率，從而降低坩堝在鑄錠過程的溢流可能性。

為此，本發明采用如下技術方案：

一種梯度高純熔融石英坩堝的制備工藝，包括如下步驟：

S1：在不同容器中按照相同的工藝球磨高純的熔融石英漿料和普通純度的熔融石英漿料，并分別添加高純度石英顆粒和普通純度石英顆粒配制成可用于澆注的熔融石英漿料，且所述高純度石英顆粒和普通純度石英顆粒具有相同粒徑分布；

S2：在澆注的模具中放置一層有機物隔離膜，通過可拆卸的骨架結構控制隔離膜形狀和位置從而確定模具內、外注漿空間的比例；

S3：分別將高純度石英漿料和普通石英漿料注入隔離膜的內層和外層的模具中，澆注過程中逐步拆除控制隔離膜形狀的骨架結構，并同時增加高純度石英漿料和普通石英漿料以填補移除骨架結構的形成的空間；

S4：通過干燥或者熱引發固化使坩堝毛坯具有強度；

S5：將成型后的坩堝毛坯進行打磨修正后放入窯爐中進行燒結，通過增加預燒結工藝，首先使有機物隔離膜分解，然后將坩堝毛坯燒結成從坩堝外側到坩堝內側具有梯度高純度的坩堝成品。

本發明通過使用相同粒度配比制作高純熔融石英漿料和普通熔融石英漿料，因而坩堝在鑄錠使用過程中不會發生由于空隙高而導致的收縮效應，從而避免了對多晶硅的污染，尤其是避免了多晶硅中氧的污染。同時，由于在坩堝內側形成了高純度的熔融石英層，降低了坩堝在鑄錠過程中結晶速率，從而降低了坩堝在鑄錠過程的溢流可能性。

附圖說明