[发明专利]一种盛装硅料用的组合式坩埚

说明书

技术领域

 本发明涉及太阳能光伏领域的一种硅晶体铸锭用装置，特别涉及一种盛装硅料用的组合式坩埚。

背景技术

在硅晶体铸锭的工艺中，石英坩埚被用来盛装硅料，硅料在石英坩埚中完成熔化、凝固长晶的全过程。坩埚中所装的硅料量由于硅料的形状，体积等原因达不到实体硅充满整个坩埚所应有的重量。实际所装量和最大可容量的比值被称为填充因子。随着硅料形状，体积的不同，这个填充因子在目前多晶硅生产中可达到30％到70％，在大部分情况下是60％左右。以目前使用较多的美国GT太阳能公司（GT Solar Technologies,Inc.） 的DSS系列多晶硅定向铸锭炉为例，当其使用的坩埚内尺寸为69cm×69cm×42cm，将硅料堆起来装，一般可装270公斤左右。长出的铸锭尺寸69cm×69cm×25cm，填充因子是60％左右。

由于尺寸更高的晶体硅锭在切割成硅块和硅片时候产生的边脚料相对较少，其使用效率更高。努力获得尺寸更高、重量更大的硅锭是非常有意义的。提高装料量可以减少单位硅片的能耗，坩埚消耗，提高硅锭的可利用率。

为了降低硅晶体铸锭成本，每个坩埚需要装更多的硅料，铸造更高的硅锭，采用高度更高的坩埚是较理想的方案。但是由于坩埚制备技术的限制，制造高度更高的坩埚合格率低，导致制备高坩埚的成本高。所以寻求一种制备成本低，能够填装更多硅料的高坩埚对于降低高坩埚制备成本是非常有意义的。

目前GT公司的多晶硅定向凝固铸造炉当使用69cm×69cm×42cm坩埚时，可以得到多晶硅硅锭重250-300Kg，其外形尺寸在长69cm×宽69cm×高24-27cm。坩埚可利用空间不足60%，坩埚利用率低。

中国专利申请号201010117269.X公开的是一种石墨材料制成的防漏硅装置。该装置在石英坩埚外，利用石墨护板制作成上下石墨坩埚来支撑石英坩埚。其发明的目的是防止硅液漏流同时解决大尺寸石墨材料难以一次性加工成型的问题，转而采用上下两节的方式得到与“大尺寸的石英材料的硅晶体用的坩埚”配套的石墨护板。其使用场合在于支撑石英坩埚，而不是直接盛装硅料。其采用上下节的方式的目的在于：取锭方便。由于其下坩埚采用石墨浆涂抹在石墨板缝隙及螺栓处，经过高温铸锭后，下坩埚烧结成一体式坩埚。此时硅锭在石英坩埚内，如果下坩埚很高，则锭很难取出。201010117269.X 采用了将石墨护板分成两截的方案，取锭时先将上坩埚取出，再用倒坩埚装置将锭倒出来，上下两截的方案有利于锭的取出。201010117269.X未公开 “采用上下两节方式，石英材料制成的直接盛装硅料的坩埚”技术内容。

201010117269.X公开的是一种石墨材料的坩埚的各个石墨板之间的连接方式是碳纤维螺钉，且下石墨坩埚各石墨板交接处敷上石墨浆，最后烧制成整体式的下坩埚。

发明内容

 本发明提出了一种低成本的组合式高坩埚，解决了高石英坩埚制备成本高的技术问题。

本发明解决的另一个技术问题是很好地解决了现有石英坩埚利用率低的技术问题。

本发明的技术方案为：

一种盛装硅料用的组合式坩埚，其中：包括上罩，下坩埚，上罩叠放在下坩埚的正上方，其中上罩由上侧壁围绕组成，下坩埚包括下侧壁与底板，下侧壁围绕分布在底板的四周，上侧壁、下侧壁与底板共同围成一个可放置物料的空腔。

一种盛装硅料用的组合式坩埚，其中：上罩与下坩埚之间涂抹粘接剂。

一种盛装硅料用的组合式坩埚，其中：上罩与下坩埚的高度比范围在0.01：1-1：1。

一种盛装硅料用的组合式坩埚，其中：上罩与下坩埚的高度比范围在0.1：1-1：1。

一种盛装硅料用的组合式坩埚，其中：下坩埚是由石英材料制成的。

一种盛装硅料用的组合式坩埚，其中：上罩是由石英材料制成的，可以用坩埚次品切割后得到。

一种盛装硅料用的组合式坩埚，其中：上罩是由石墨、氮化硅、碳化硅或氮化硼材料制成的，可以进行重复利用。

一种盛装硅料用的组合式坩埚，其中：下坩埚的下侧壁与底板之间，下侧壁之间的连接是一体式无缝连接。

一种盛装硅料用的组合式坩埚，其中：上罩的上侧壁之间的连接是一体式无缝连接。

一种盛装硅料用的组合式坩埚，其中：上罩的上侧壁之间采用相互配合的螺钉螺孔固定方式连接。

一种盛装硅料用的组合式坩埚，其中：上罩的上侧壁之间采用相互配合的槽榫固定方式连接。

一种盛装硅料用的组合式坩埚，其中：粘接剂可以为硅溶胶与氮化硅的混合。