[实用新型]直拉单晶炉用石墨坩埚

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种直拉硅单晶炉用石墨坩埚，适用于直拉硅单晶棒的制造，主要应用于大直径硅单晶棒的生产，属于石墨坩埚技术领域。

背景技术

随着科学技术、人类文明的发展。人类对能源的应用和使用量越来越大。因为地球上的各种自然资源是有限的，所以人类正在努力地寻找各种新的能源来代替石油、天然气、煤等自然资源。单晶硅太阳能电池是目前制备工艺较成熟、光电转换效率较高的绿色、环保、清洁的新能源。同时也是取之不尽、用之不完的自然资源。然而在直拉法制作太阳能电池用的单晶硅时需要用高纯等静压细结构的石墨作加热、保温、支撑等材料，如加热材料的加热器、支撑材料的石墨坩埚，亦简称为三瓣埚。然而目前用于制作石墨坩埚的高纯等静压细结构石墨较稀缺，其高纯等静压细结构石墨制备技术目前只掌握在少数几个西方发达国家手中。所以延长石墨件特别是三瓣埚的使用寿命对于缓解石墨的短缺具有重要意义。

石墨坩埚系采用天然鳞片石墨、腊石、碳化硅等原料制成的高级耐火器皿，具有良好的热导性和耐高温性，在高温使用过程中，热膨胀系数小，对急热、急冷具有一定抗应变性能。对酸，碱性溶液的抗腐蚀性较强，具有优良的化学稳定性。如图1所示，石墨坩埚包括三瓣块体，三瓣块体在接口处连接起来，组成石墨坩埚，故石墨坩埚，也称为三瓣埚，石墨坩埚内壁的三瓣块体的连接处的弯曲部称为“R”部。

石墨坩埚传统的使用方法是把石英坩埚直接放入石墨坩埚内。由于在高温下石英坩埚的软化及高温下的氧化反应使得石墨坩埚三瓣接口处的“R”部损耗严重，即严重减薄。使得石墨坩埚“R”部的强度降低，从而导致石墨坩埚在使用过程中开裂而影响单晶硅生长的正常进行。

石墨坩埚直接影响着能不能拉出单晶，以及拉制单晶的质量好坏。尤其是当硅料松动乃至完全熔化的时候，因而石墨坩埚的设计和改进对一个有竞争力的拉晶厂家来说非常重要，将直接关系到最终产品的竞争力。

中国专利公开号CN1087859A公开了一种耐高温石墨坩埚及其制作工艺，该石墨坩埚采用柔性石墨(石墨纸)为原料，以散型分布加压成型的方法，用粘结剂粘结加压而制成的。该专利的应用只是用于金属的冶炼，温度在1000摄氏度以下，及小容量，而硅单晶的熔化温度为1420摄氏度，长晶时的温度实际高于该数值。所以该技术目前还不能用于硅单晶的生产。

我国已成为世界第一大太阳能电池生产国，但却不是太阳能电池强国，加快高纯等静压细结构石墨制造业技术的研发已成为当务之急。目前高纯等静压细结构石墨制备技术是我国太阳能光伏发展的因素之一。所以寻找一种既可靠、操作方便、经济实用的延长石墨件的使用寿命。以避免及克服在单晶硅生产过程中因石墨件的损裂而造成单晶生长无法进行等诸多缺点。使我国太阳能光伏产业健康、快速发展，为我国清洁能源发展做出贡献。同时该方案或设想也符合节约型社会的要求。

实用新型内容

本实用新型就是为了解决上述问题，克服石墨坩埚三瓣接口处的“R”部损耗的问题，避免了在生产过程中石墨坩埚开裂而使单晶生长终止现象的问题，提供一种直拉单晶炉用石墨坩埚。该实用新型适用于直拉硅单晶棒的制造。

本实用新型所需要解决的技术问题，可以通过以下技术方案来实现：

一种直拉单晶炉用石墨坩埚，包括石墨坩埚本体，所述石墨坩埚本体包括三瓣块体，石墨坩埚内壁的三瓣块体的接口处的弯曲部为“R”部，其特征在于：所述石墨坩埚本体内壁位于三瓣块体的接口处“R”部的位置覆盖有石墨纸。

所述石墨坩埚本体内壁的石墨纸的面积大于“R”部的面积。

所述石墨坩埚本体内壁的石墨纸的厚度为0.3-0.5mm。石墨纸的厚度受生产技术、工艺、石墨纸的强度等因素的影响，一般石墨纸的厚度为0.3-0.5mm。厚度过低的话，石墨纸的质量不能得到保证；如大于0.5mm因其厚度较厚，因石英在高温下易软化，所以会导致石墨纸与石英坩埚接触处严重变形，不利于单晶生长。

所述石墨坩埚本体内壁的石墨纸裁剪成长方形。

所述石墨纸的厚度为0.3-0.5mm，根据石墨坩埚规格的大小，裁剪成一定规格的长方形条，然后分别置于石墨坩埚接口处三个“R”部。

所述长方形石墨纸规格的大小，根据石墨坩埚规格而定，石墨坩埚的规格是指用于支撑的石英坩埚的外形尺寸。

18″石墨坩埚，其使用的石墨纸的宽为25-45mm，长为100-250mm，18″石墨坩埚用于支撑18英寸的石英坩埚。

20″石墨坩埚，其使用的石墨纸的宽为30-50mm，长为100-250mm，20″石墨坩埚用于支撑20英寸的石英坩埚。