[发明专利]用于多晶硅锭制备的组合坩埚

说明书

技术领域

本发明涉及多晶硅领域，特别是涉及一种用于多晶硅锭制备的组合坩埚。

背景技术

在现有使用的多晶硅铸锭炉中，用于支撑石英坩埚的石墨坩埚都是由一块底板和四块侧板构成，当发生硅液溢流时，硅液在平坦的石墨坩埚底板上四处流动，从而不能及时发现，延长了事故的报警时间。

石英坩埚是太阳能多晶硅锭制备的重要元器件之一，其质量的优劣对产出的多晶硅品质及铸锭生产的收率均具有重要影响。在铸锭生产过程中，熔融状态下的硅与石英坩埚材料二氧化硅之间的反应，一方面会造成对石英坩埚表面的侵蚀，加剧硅和石英坩埚中的各种杂质(如铁、硼、铝等)发生反应，出现多晶硅锭与石英坩埚粘连的现象，另一方面硅与石英坩埚间的反应会产生一氧化碳和氧。氧会污染硅，一氧化碳是不稳定气体，会与炉内的石墨器件及硅料反应生成碳化物和碳化硅。碳化硅进一步与熔融的硅反应生成不稳定的一氧化硅和碳。碳和氧一样，也会污染硅。多晶硅锭中氧含量和碳含量的提高，会加大终端产品电池片的光致衰减，将严重影响其内在电学性能。为解决上述缺陷，通常多晶硅铸锭用石英坩埚在使用前都要对内其表而进行氮化硅涂层，而且涂层要足够厚，以防止硅与石英坩埚发生反应，对多晶硅锭造成污染。

采用氮化硅作为涂层材料，而且涂层厚度一般要达到300μm以上，既浪费了时间，也造成石英坩埚成本费用昂贵。此外，由于硅的氮化物容易剥落，只能在使用前最后一刻进行涂层，不利于涂层石英坩埚的批量生产和储存。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种用于多晶硅锭制备的组合坩埚，能够在硅液从石英钳锅仟何裂缝处溢出时，都能够及时引导硅液的流向，另外还可以增强石英坩埚整体抗高温能力，增强涂层附着力，降低涂层原材料成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种用于多晶硅锭制备的组合坩埚，包括：石英坩埚和设置在石英坩埚外侧的石墨坩埚，所述石英坩埚包括石英坩埚基体、中间过渡层、第二中间层和内表面涂层，所述石英坩埚基体内壁设置有中间过渡层，所述中间过渡层上设有第二中间层，所述第二中间层上设有内表面涂层，所述石墨坩埚包括底板和设置在底板四周的侧板，所述底板具有网状结构。

在本发明一个较佳实施例中，所述中间过渡层的材料是硅，厚度为300～600μm之间。

在本发明一个较佳实施例中，所述第二中间层的材料是二氧化硅和氮化硅，厚度为50～100μm之间。

在本发明一个较佳实施例中，所述内表面涂层的材料是氮化硅、二氧化硅和硅，厚度为300～600μm之间。

在本发明一个较佳实施例中，所述网状结构至少为两层。

在本发明一个较佳实施例中，所述网状结构的构造是蜂窝形。

本发明的有益效果是：本发明揭示的用于多晶硅锭制备的组合坩埚，具有以下优点：

1、能够确保在硅液从石英坩埚任何裂缝处溢出时，都能够及时引导硅液的流向，即引导硅液从底板的网络状结构的空隙处流下，从而能够及时报警。

2、复合涂层在二氧化硅制成的石英坩埚基体上的附着力得到明显提升，可有效增强石英坩埚整体抗高温能力，提高了石英坩埚的软化点。

3、复合涂层材料不会因时间变化出现剥落现象，有利于进行石英坩埚涂层批量生产和长时间储存。

4、采用复合涂层材料代替高纯氮化硅，可大大降低涂层原材料成本。

5、增强了石英坩埚内表面涂层的附着力，可有效防止硅锭与石英坩埚接触部位受到污染以及破裂的二氧化硅和硅之间的反应，利于生产更高纯度的多晶硅锭。

附图说明

图1是本发明用于多晶硅锭制备的组合坩埚的一较佳实施例的结构示意图；

图2是所示底板的结构示意图；

附图中各部件的标记如下：1、侧板，2、石英坩埚基体，3、中间过渡层，4、第二中间层，5、内表面涂层，6、底板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1和图2，本发明实施例包括：

一种用于多晶硅锭制备的组合坩埚，包括：石英坩埚和设置在石英坩埚外侧的石墨坩埚，所述石英坩埚包括石英坩埚基体2、中间过渡层3、第二中间层4和内表面涂层5，所述石英坩埚基体2内壁设置有中间过渡层3，所述中间过渡层3上设有第二中间层4，所述第二中间层4上设有内表面涂层5，所述石墨坩埚包括底板6和设置在底板四周的侧板1，所述底板6具有网状结构。