[發明專利]一種復合結構石英陶瓷坩堝及其制備方法

在審

• 申請號: 201811158982.1
• 申請日: 2018-09-30
• 公開（公告）號: CN109267150A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 任麗敏;劉兵;吳純;鐘德京;黃秀秀;彭也慶;賈建廣
• 申請（專利權）人: 江西中材太陽能新材料有限公司;中材江蘇太陽能新材料有限公司;中材高新材料股份有限公司
• 主分類號: C30B28/06
• 分類號: C30B28/06;C30B29/06;C04B35/14;C04B35/622
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強

本發明提供了一種復合結構石英陶瓷坩堝，所述復合結構石英陶瓷坩堝包括坩堝本體以及設置在所述坩堝本體的全部或部分內表面的高純石英層，所述高純石英層的材料包括純度大于99.99％且粒徑不超過5mm的高純石英砂，其中，所述高純石英砂中粒徑大于2mm的顆粒質量占比為10％?35％。該復合結構石英陶瓷坩堝進行多晶硅鑄錠時，可以減少硅錠中雜質含量和氧含量，減少硅錠的紅邊現象，獲得高質量的多晶硅錠。

技術領域

本發明涉及石英陶瓷坩堝技術領域，特別涉及一種復合結構石英陶瓷坩堝及其制備方法。

背景技術

石英陶瓷坩堝是多晶硅鑄錠過程裝載多晶硅原料，經過加熱、熔化、長晶、退火、冷卻階段得到多晶硅錠的容器。石英陶瓷坩堝一般由純度為99.9％的石英砂制成，雖然石英陶瓷坩堝內壁有氮化硅涂層隔離，但在鑄錠時仍有大量雜質滲透至硅錠中，尤其是鐵元素、銅元素等。采用高純石英砂制備的體高純石英陶瓷坩堝可以有效改善上述問題，但是高純石英砂的成本是普通石英砂的10倍左右，生產成本太高無法承受。目前將石英陶瓷坩堝燒結后，將高純石英漿料通過刷涂、噴涂、滾涂、流延、浸漬等方法在石英陶瓷坩堝內壁制備一層高純石英阻隔層，阻隔坩堝中雜質的擴散。但該高純石英阻隔層致密性不高、反應活性高、與氮化硅涂層的黏附性差，導致硅錠仍然存在5mm-10mm的紅邊，同時硅錠中的氧含量增加2ppm-4ppm，存在氮化硅倒伏的缺點，硅錠中的氮化硅雜質、硬質點顯著增加，使得硅錠出材率降低，增加了電池組件中的初始光致衰減，轉換效率顯著下降，在金剛線切割中的切割成品率顯著下降。因此，急需一種可以避免現有技術缺陷的石英陶瓷坩堝。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種復合結構石英陶瓷坩堝，包括坩堝本體以及設置在所述坩堝本體的全部或部分內表面的高純石英層，所述高純石英層的材料包括純度大于99.99％且粒徑不超過5mm的高純石英砂，其中，所述高純石英砂中粒徑大于2mm的顆粒質量占比為10％-35％。該復合結構石英陶瓷坩堝進行多晶硅鑄錠時，可以減少硅錠中雜質含量和氧含量，減少硅錠的紅邊現象，獲得高質量的多晶硅錠。

第一方面，本發明提供了一種復合結構石英陶瓷坩堝，所述復合結構石英陶瓷坩堝包括坩堝本體以及設置在所述坩堝本體的全部或部分內表面的高純石英層，所述高純石英層的材料包括純度大于99.99％且粒徑不超過5mm的高純石英砂，其中，所述高純石英砂中粒徑大于2mm的顆粒質量占比為10％-35％。

在本發明中，控制高純石英砂的粒徑及組成比例可以使得高純石英層更加均勻以及穩定，從而有利于多晶硅錠的生產。

可選的，所述高純石英層中，所述高純石英砂通過有機聚合物單體交聯形成的三維網狀結構聯結在一起。

可選的，所述高純石英層中所述高純石英砂的質量含量大于97％。進一步的，所述高純石英層中所述高純石英砂的質量含量大于98％、99％或99.3％

在本發明中，高純石英砂通過有機聚合物單體交聯形成的三維網狀結構聯結在一起，從而有利于高純石英砂均勻的分布在有機聚合物單體交聯形成的三維網狀結構中，以使得高純石英層更好的粘附在坩堝本體上。

可選的，所述有機聚合物單體為含有多個官能團的化合物。進一步可選的，所述有機聚合物單體包括丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和羥甲基丙烯酰胺中的至少一種。

可選的，所述高純石英砂包括粗骨料高純石英砂和細粉料高純石英砂，所述高純石英層中所述粗骨料高純石英砂和所述細粉料高純石英砂的質量比為1： (1-4)，所述粗骨料高純石英砂的粒徑為0.5mm-5mm，所述細粉料高純石英砂的粒徑小于0.5mm。

可選的，所述細粉料高純石英砂按質量占比由以下不同粒徑顆粒組成：

粒徑大于0.1mm且小于0.5mm 10％-30％

粒徑0.05mm-0.1mm 30％-60％