[發明專利]一種多晶硅半熔鑄錠用坩堝及其噴涂工藝和應用

有效

• 申請號: 201810602905.4
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN108754602B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 王佳;唐珊珊;劉傳君;楊濤;王振防;王振剛
• 申請（專利權）人: 山東大海新能源發展有限公司
• 主分類號: C30B28/06
• 分類號: C30B28/06;C30B29/06;B05D7/24
• 代理公司: 濟南千慧專利事務所(普通合伙企業) 37232
• 代理人: 王寬

本申請公開了一種多晶硅半熔鑄錠用坩堝及其噴涂工藝和應用，屬于光伏技術領域。該多晶硅半熔鑄錠用坩堝，包括坩堝本體和噴涂在坩堝本體內部表面的氮化硅層，所述氮化硅層的厚度為1mm?2mm。該坩堝可防止坩堝本體中的雜質滲入多晶硅鑄錠中，并且不會在多晶硅鑄錠過程中脫落而與坩堝本體粘連；該坩堝的制備工藝簡單，坩堝表面的氮化硅層光滑；使用該坩堝制備多晶硅錠的良率高。

技術領域

本申請涉及一種多晶硅半熔鑄錠用坩堝及其噴涂工藝和應用，屬于光伏技術領域。

背景技術

利用太陽光的光生伏特效應原理，在半導體界面將光能轉變為電能，是太陽能利用的最佳方式。光伏發電除不受地域限制之外還具有低污染、無噪聲、容易短期建設、性能安全可靠、實際應用簡便等優點。光伏產業的關鍵基礎是利用經過串聯和封裝保護太陽能電池，形成大規模的組件，再加以其他控制部件形成太陽能光伏發電系統。

制作太陽能電池的材料有很多種，按照半導體材料類別劃分可分為以下幾種:(1)多元半導體化合物為材料的太陽能電池；(2)硅材料太陽能電池，如非晶硅、單晶硅和多晶硅電池材料；(3)鍺單晶材料為基礎的太陽電池；(4)其他材料的太陽電池，如銅銦硒薄膜電池、有機聚合物太陽電池等。

多晶硅材料目前制備太陽能級多晶硅的方法主要有硅烷熱分解法、改良西門子法、物理冶金法和流化床法等幾種。冶金法制備太陽能級多晶硅，是指以冶金級硅為原料(98.5％-99.5％)。經過冶金提純制得純度在99.9999％以上用于生產太陽能電池的多晶硅原料的方法。冶金法在為太陽能光伏發電產業服務上，存在成本低、能耗低、產出率高、投資門檻低等優勢，通過發展新一代載能束高真空冶金技術，可使純度達到6N以上，并在若干年內逐步發展成為太陽能級多晶硅的主流制備技術。

當前高效多晶硅組件是主流的光伏產品。高效多晶硅的制備方法分為有籽晶高效多晶硅技術與無籽晶高效多晶硅技術，即俗稱的半熔高效與全熔高效。有籽晶高效多晶硅技術(半熔)采用毫米級硅料作為形核中心進行外延生長。利用硅材料制成太陽能電池組件，需要經過一系列復雜的加工工藝過程，從多晶硅料投入鑄錠爐內至多晶硅錠生長完畢出爐。現有的多晶硅半熔鑄錠工藝的高效產出率較低，鑄錠的尾部缺陷部分較長。多晶硅鑄錠工藝包括將硅料放入坩堝內進行鑄錠，而鑄錠的溫度較高，坩堝中的雜質易進入多晶硅錠中造成多晶硅缺陷，降低少子的平均壽命。而坩堝表面噴涂氮化硅可防止部分雜質進入多晶硅錠，但是氮化硅層的質量也會影響長晶質量或者在鑄錠的過程中氮化硅脫落造成多晶硅鑄錠的粘鍋。

發明內容

根據本申請的一個方面，提供了一種多晶硅半熔鑄錠用坩堝，該坩堝可防止坩堝本體中的雜質滲入多晶硅鑄錠中，并且不會在多晶硅鑄錠過程中脫落而與坩堝本體粘連。

所述坩堝包括坩堝本體和涂覆在坩堝內表面的氮化硅層，所述氮化硅層的厚度為1mm-2mm。

可選地，所述氮化硅層為光滑緊密的表面。

可選地，所述氮化硅的粒徑為2-3μm。

可選地，所述氮化硅包括α晶相和β晶相。進一步地，所述α晶相的含量范圍為40-70％。

根據本申請的另一方面，提供了一種坩堝的制備工藝，該制備工藝，制備的氮化硅層表面光滑。

該多晶硅半熔鑄錠用坩堝的噴涂工藝，其特征在于，包括下述步驟：

1)將原料氮化硅和硅溶膠和水混合；

2)將混合原料噴涂在石英坩堝的內表面；

所述氮化硅、硅溶膠和水的質量比為1.5-2.5:0.5-1.5:5-7；

所述噴涂的溫度為80-100℃，噴涂壓力為3.0-3.6Mpa。