[发明专利]一种铸锭用坩埚的处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属化合物的涂层，尤其涉及氢氧化钡或钡的盐类涂层的一种铸锭用坩埚的处理方法。

背景技术

目前生产多晶铸锭时采用石英陶瓷坩埚作为多晶硅铸锭的容器，通过双温区或三温区控制，利用晶锭上下的温度梯度实现定向凝固，采用氮化硅粉末涂层为脱模剂。此方法普遍的应用于太阳能电池铸锭行业。单晶用石英玻璃坩埚纯度较高，成本较大，也比较容易变形；多晶铸锭用坩埚投料量大，为了获得较高的强度，采用的石英陶瓷坩埚含大量的铝和碱土金属结晶促进剂，约1500-2000ppmw，在铸锭时，行业内普遍在石英陶瓷坩埚内表面喷涂高纯的氮化硅，抑制了硅与石英陶瓷坩埚的反应，SiO₂+Si＝2SiO，减少了硅锭中氧的引入，同时起到了脱模作用，但是此氮化硅层并不能有效的抑制石英陶瓷坩埚中金属等杂质元素的扩散，因此多晶锭与石英陶瓷坩埚接触的面杂质含量高，少子寿命低，此原因造成边皮和晶锭底部去除量一般高达20-30％，因此造成晶锭的利用率不高，电池效率也受到影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决多晶铸锭时氮化硅粉末层并不能有效的抑制石英坩埚中金属等杂质元素的扩散问题，提供一种铸锭用坩埚的处理方法。

一种铸锭用坩埚的处理方法如下：

(一)、配制氢氧化钡或钡的盐类的溶液作为涂覆液；

(二)、先对坩埚进行预热；

(三)、在预热后的坩埚的内表面上均匀地涂覆氢氧化钡或钡的盐类的涂覆液；

(四)、在50-1200℃下烘焙氢氧化钡或钡的盐类的涂覆液0.5-10h。

采用氢氧化钡为涂层材料时，制备过程中发生如下的化学反应式：

Ba(OH)₂+CO₂→BaCO₃+H₂O

BaCO₃→BaO+CO₂(气体，高温下1450℃)

BaCO₃+SiO₂→BaSiO₃+CO₂

BaO+SiO₂→BaSiO₃

3BaO+2Al→Al₂O₃+3Ba。

为了更好的解决多晶铸锭时，石英陶瓷坩埚中金属等杂质元素的扩散问题，坩埚内表面的氢氧化钡或钡的盐类的涂覆量为5×10^-6-3×10^-5mol/cm²，氢氧化钡或钡的盐类的涂覆液中氢氧化钡或钡的盐类在溶剂中的重量百分比为2-15％，氢氧化钡或钡的盐类的涂覆液所用溶剂为可使涂覆液中的金属化合物均匀溶解的水或有机溶剂，氢氧化钡的涂覆液中，以20-70℃的纯水为溶剂。

本发明的有益效果是，在坩埚内表面上烘焙一种氢氧化钡或钡的盐类涂层，高温下，钡化合物会分解形成氧化钡，氧化钡与石英坩埚反应形成致密的硅酸钡，同时作为结晶促进剂，使坩埚表层进一步向低密度的方石英转变，使其表面层体积膨胀，表面更平整致密，从而达到抑制坩埚内部杂质向硅料扩散的目的，进而提高靠近坩埚部位的少子寿命，防止坩埚变形。

具体实施方式

一种铸锭用坩埚的处理方法如下：

(一)、配制氢氧化钡或钡的盐类的溶液作为涂覆液；

(二)、先对坩埚进行预热；

(三)、在预热后的坩埚的内表面上均匀地涂覆氢氧化钡或钡的盐类的涂覆液；

(四)、在50-1200℃下烘焙氢氧化钡或钡的盐类的涂覆液0.5-10h。

采用氢氧化钡为涂层材料时，制备过程中发生如下的化学反应式：

Ba(OH)₂+CO₂→BaCO₃+H₂O

BaCO₃→BaO+CO₂(气体，高温下1450℃)

BaCO₃+SiO₂→BaSiO₃+CO₂

BaO+SiO₂→BaSiO₃

3BaO+2Al→Al₂O₃+3Ba。