[實(shí)用新型]一種多晶鑄錠用高效坩堝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720463478.7
• 申請(qǐng)日: 2017-04-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN206916253U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙科巍;朱遠(yuǎn)國(guó);張波;方茜;梁玲;呂濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山西潞安太陽(yáng)能科技有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C30B28/06
• 分類號(hào): C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 太原市科瑞達(dá)專利代理有限公司14101
• 代理人: 李富元

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及硅片生產(chǎn)領(lǐng)域，具體是一種多晶鑄錠用高效坩堝。

背景技術(shù)

太陽(yáng)能多晶電池分硅料、鑄錠、硅片、電池片、組件五大制造階段。在多晶鑄錠時(shí)多采用的是定向凝固的方法，即將硅料按照工藝要求裝入陶瓷坩堝后，經(jīng)過(guò)真空處理后進(jìn)行加熱，硅料經(jīng)過(guò)熔化為液態(tài)硅，通過(guò)工藝控制使其從底部開(kāi)始形核長(zhǎng)晶從而鑄成多晶硅錠，在經(jīng)過(guò)退火、冷卻處理處理后制成最終成品。

目前的多晶鑄錠用陶瓷坩堝，在晶硅體的形核過(guò)程中，熔融狀態(tài)的硅料自發(fā)形核并生長(zhǎng)，形成的晶核均勻性較差，導(dǎo)致后期長(zhǎng)晶過(guò)程中產(chǎn)生較多的位錯(cuò)及其他缺陷，硅片晶粒分布不均勻，其光電轉(zhuǎn)換效率普遍偏低。

隨著光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)多晶硅鑄錠技術(shù)已無(wú)法滿足市場(chǎng)對(duì)光伏產(chǎn)品品質(zhì)的需求，高質(zhì)量高轉(zhuǎn)換效率的太陽(yáng)能電池是行業(yè)一直追求的目標(biāo)。

為獲得質(zhì)量較好的的硅錠質(zhì)量，業(yè)內(nèi)多采用半熔高效鑄錠工藝，相對(duì)于傳統(tǒng)的定向凝固多晶硅鑄錠，半熔工藝就是先將特定的籽晶鋪設(shè)于石英坩堝底部，籽晶通常為高純硅粉、尺寸均勻的顆粒料、細(xì)小的原生碎料或碎硅片，在后續(xù)的硅料熔化過(guò)程中，通過(guò)工藝控制，使物料在坩堝內(nèi)從頂部向底部垂直熔化，最終留有一定高度籽晶不被完全熔化，未被熔化的籽晶能夠降低或避免晶體形核階段由坩堝底部直接異質(zhì)形核的概率，并在后續(xù)的晶體生長(zhǎng)過(guò)程中作為晶體生長(zhǎng)的晶核，解決了現(xiàn)有的硅晶體自發(fā)形核容易導(dǎo)致非均勻形核和晶核品質(zhì)低的問(wèn)題，降低或消除了晶體形核所克服的勢(shì)壘引起的晶體缺陷，獲得晶粒均勻、效率較高的多晶硅錠。這種方法生產(chǎn)周期長(zhǎng)、籽晶控制難度大，其在1500℃以上的高溫下，邊緣區(qū)域籽晶難以控制，導(dǎo)致邊角位置的硅片電池轉(zhuǎn)換效率和中心區(qū)域有較大差距，離散度較大，并且底部籽晶占據(jù)一部分位置和較長(zhǎng)低少子壽命區(qū)域，導(dǎo)致硅錠合格率較低，生產(chǎn)成本高。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：如何提供一種坩堝，使所產(chǎn)硅錠的晶核尺寸均勻且可控，從而減少后期長(zhǎng)晶過(guò)程中的晶體缺陷，提高硅錠光電轉(zhuǎn)換效率，增加硅錠產(chǎn)出率，降低生產(chǎn)周期和加工成本。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：一種多晶鑄錠用高效坩堝，在陶瓷坩堝的底部有一層MoSi2顆粒層，在陶瓷坩堝的內(nèi)側(cè)壁和MoSi2顆粒層上表面有一層氮化硅。

作為一種優(yōu)選方式：MoSi2顆粒層厚度為1.5mm，內(nèi)側(cè)壁氮化硅涂層厚度為0.15mm，MoSi2顆粒層上表面氮化硅涂層3厚度為0.08mm。

作為一種優(yōu)選方式：MoSi2顆粒純度大于99.99%，粒徑為0.3-0.8mm。

本實(shí)用新型的有益效果是：所產(chǎn)硅錠的晶核尺寸均勻且可控，減少了后期長(zhǎng)晶過(guò)程中的晶體缺陷，硅錠電池轉(zhuǎn)換效率可提高0.2-0.3%，硅錠產(chǎn)出率可增加3-5%，縮短生產(chǎn)周期和降低加工成本。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1、氮化硅涂層，2、MoSi2顆粒層，3、陶瓷坩堝。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型提供的一種多晶鑄錠用高效坩堝，包括普通陶瓷坩堝、MoSi2顆粒層、氮化硅涂層，陶瓷坩堝底部鍍有均勻分布的高純MoSi2顆粒層。

G6陶瓷坩堝（1045mm×1045mm×540mm），其形狀如圖1所示，MoSi2顆粒層2厚度為1.5mm，側(cè)壁氮化硅涂層厚度為0.15mm，底壁氮化硅涂層厚度為0.08mm。

通過(guò)相同多晶鑄錠爐及相同鑄錠及電池工藝，采用上述陶瓷坩堝和常規(guī)坩堝進(jìn)行生產(chǎn)，所得硅錠的生產(chǎn)周期短、紅區(qū)長(zhǎng)度少、硅錠合格率較高、電池轉(zhuǎn)換效率高，具體結(jié)果如下表：

本實(shí)用新型的生產(chǎn)步驟如下：

（1）選擇普通的鑄錠用陶瓷坩堝；

（2）分選合適的MoSi₂顆粒；

（3）在坩堝底部用毛刷涂一層高純陶瓷粘結(jié)劑；

（4）均勻撒上準(zhǔn)備好的MoSi₂顆粒；

（5）再涂一層高純陶瓷粘結(jié)劑，放置兩小時(shí)；

（6）將硅溶膠、純水、氮化硅粉按照1:5:10混合后進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁瑢?duì)坩堝加熱并保持至60-80℃時(shí)進(jìn)行噴涂，底壁噴涂6遍，側(cè)壁噴涂12遍；

（7）對(duì)坩堝進(jìn)行100℃低溫?zé)Y(jié)3小時(shí)。