[實用新型]一種氮化硅坩堝

有效

• 申請號: 202223141958.1
• 申請日: 2022-11-25
• 公開（公告）號: CN218969432U
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 劉立新;簡城梁;何家雍;王中然;鐘勇
• 申請（專利權）人: 長沙新立硅材料科技有限公司
• 主分類號: C30B28/06
• 分類號: C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 杭州君銳達知識產權代理有限公司 33544
• 代理人: 應孔月

本實用新型公開了一種氮化硅坩堝，包括：坩堝本體，所述坩堝本體的底部中央開有貫通的孔洞；石墨堵頭，所述石墨堵頭可拆卸地封堵在所述孔洞上。本申請從氮化硅坩堝的結構入手，所述坩堝本體的底部中央開有貫通的孔洞，所述石墨堵頭可拆卸地封堵在所述孔洞上，可在鑄錠完成后，將氮化硅坩堝翻轉，打開可拆卸的石墨堵頭，利用底部開孔用脫模裝置可實現硅錠的無損脫模。

技術領域

本申請涉及坩堝技術領域，尤其涉及一種氮化硅坩堝。

背景技術

在全球氣候變暖及化石能源日益枯竭的大背景下，可再生能源開發利用日益受到國際社會的重視，大力發展可再生能源已成為世界各國的共識。各種可再生能源中，太陽能以其清潔、安全、取之不盡、用之不竭等顯著優勢，已成為發展最快的可再生能源。在多種太陽能電池形態中，晶硅電池的性價比最高，應用也最為廣泛。晶硅的制備過程直接影響太陽能電池的性能品質和生產成本。坩堝是多晶鑄錠的必要器件，硅液在坩堝內經高溫熱處理得到硅錠。目前，我國多晶硅鑄錠用坩堝全部為熔融石英陶瓷材質，采用注漿成形或注凝成型工藝制備。然而石英坩堝存在這很多先天缺陷。

首先，熔融石英耐溫性能不足，1400℃以上的鑄錠環境中會熔融態軟化，從玻璃態轉變成結晶態，冷卻期間，結晶氧化硅相變產生體積膨脹，易導致坩堝破裂、破碎；另外，坩堝被熔融硅侵蝕，凝固中的硅錠容易粘附在石英坩堝壁上，由于硅與熔融石英具有不同的熱膨脹系數，當硅晶體冷卻過程中極大的機械應力產生于坩堝壁內，導致坩堝破裂。這些缺陷使得坩堝只能使用一次且難以回收，提高了多晶硅生產成本，嚴重浪費原料。

其次，熔融石英陶瓷坩堝另外一個重要問題是如何避免雜質影響硅錠。硅熔體侵蝕坩堝內壁，使得坩堝內的雜質進入硅料，即使采用高純坩堝原料，也無法克服雜質氧的影響。高溫生產過程中，熔融Si和坩堝原料SiO₂的反應產物為氣態SiO，逸出后與放置坩堝的石墨制品反應形成CO氣體，CO易于進入硅熔體中將碳和氧引入硅中。針對以上問題，目前的解決方式是坩堝內壁涂覆高純度的氮化硅涂層或涂覆碳化硅氮化硅多層復合涂層，但這種方式也無法從根本上解決問題。

而氮化硅坩堝具有優良的高溫穩定性能，高溫環境環境中不僅有足夠的強度，還具有優異的抗熱震性，即便在高溫后急劇冷卻的情況下也不會產生裂紋，因此可在晶硅制備過程中多次重復使用，這不僅可延長晶硅制備所用坩堝的使用壽命，降低硅晶制備的成本；同時氮化硅坩堝不會導入碳、氧雜質，可以有效的改善晶硅的質量，提高光電轉換效率。

盡管氮化硅坩堝具有上述耐高溫、低碳氧含量、長使用壽命且可重復使用的優點，但晶硅鑄錠后的無損脫模沒有成熟的手段，這成為氮化硅坩堝產業化規模應用中亟待解決的問題。

實用新型內容

針對以上不足，本申請提供了一種氮化硅坩堝，可實現鑄錠硅錠的無損脫模。

根據本申請實施例，提供一種氮化硅坩堝，包括：

坩堝本體，所述坩堝本體的底部中央開有貫通的孔洞；

石墨堵頭，所述石墨堵頭可拆卸地封堵在所述孔洞上。

可選的，所述坩堝本體的壁厚為15-45mm，底部厚度為20-40mm。

可選的，所述坩堝本體的底部內面采用圓角過渡，圓角半徑≤20mm。

可選的，所述坩堝本體的內壁具有拔模角度，形成上大下小的喇叭口的形狀。

可選的，所述孔洞的截面呈凸字形。

可選的，所述凸字形上部分的邊長為166mm-210mm。

可選的，所述凸字形下部分的邊長為180mm-230mm。

本申請的實施例提供的技術方案可以包括以下有益效果：