[发明专利]一种制备坩埚的复合材料及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料，特别涉及一种制备坩埚的复合材料。

背景技术

在光伏发电行业中，随着晶体硅太阳能光伏产业的不断发展，成熟，整个成本不断降低，产业链上端的硅片价格逐渐在理性的回落，同时也造成了硅基片生产厂家利润空间的不断压缩。提高基片质量，降低加工成本成为摆在所有太阳能硅片生产厂家面前的问题，由热交换法发展起来的多晶定型凝固由于成本低，产量大，已经成为硅片生产的主流技术。顾名思义，在多晶铸锭的定向凝固过程中，硅熔体被熔融石英坩埚装载，晶体生长开始后，热量从坩埚底部导出，形成垂直的温度梯度，从而熔体的定向凝固从下往上开始。然而，石英坩埚是热的不良导体，且因石英坩埚是注浆成型导致密度形貌并非均匀一致，因此，坩埚底部及侧部的热性质无法准确控制，多数情况下坩埚底部及侧部的导热性质由于厚度接近，其导热性质基本接近，在长晶初级阶段其凝固首先发生在坩埚的内边缘处，然后向内部成一定斜面生长，形成一个近似于W的界面，并非真正意义上的定向凝固。

为了实现最大程度上的垂直定向凝固，需要坩埚的底部及侧部具有不同的热导率，具体说即要求坩埚底部热导率大于其侧部热导率，从而使得晶体生长过程中产生的热流能垂直传导。Appolon solar设计了一种新型的坩埚结构，使得其底部与侧部热导率具有很大的不同，其底部由透明的结晶石英玻璃组成，而其侧部则采用正常非透明的熔融石英。这种方案尽管达到了设计效果，但是其采用两种不同石英材料，增加了坩埚生产的成本，并降低了生产的成功率。

因此，亟需寻找其他方法，在保证坩埚生产成功率的基础上，改进坩埚的热导率。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种新的制备坩埚的复合材料。

首先，本发明提供了一种制备坩埚的复合材料，它包括石英、有机分散剂、悬浮剂和纳米材料，石英、有机分散剂和悬浮剂的质量百分含量为10～99.9％，石英、有机分散剂和悬浮剂的质量比为25～100∶1∶1，纳米材料的质量百分含量为0.1～10％。

其中，所述的石英为高纯石英砂。

其中，所述的有机分散剂为聚丙烯酰胺类物质。

其中，所述的悬浮剂为矿物油。

其中，所述的纳米材料为碳纳米管。

其中，所述石英材料、有机分散剂和悬浮剂的质量比为99∶1∶1。

其中，纳米材料的质量百分含量为0.5％。

本发明还提供了前述复合材料在制备坩埚中的用途。

本发明提供了复合材料制备石英坩埚可对其热导率进行调节，既可以提高加热效率，又可以提高坩埚底部的散热效率，极大改进了硅熔体的定向凝固效果，从而提高硅晶体生长的重量，降低晶体硅光伏发电的成本。

显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。

以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。

具体实施方式

实施例1用本发明提供的复合材料制备坩埚

1、制备方法

(1)复合材料的制备

取高纯石英砂(石英砂的纯度为99.99％)、聚丙烯酰胺类物质、矿物油，以质量比25∶1∶1混合，得石英浆料，再加入碳纳米管，混匀，石英浆料的重量百分比99.9％，碳纳米管的重量百分比为0.1％，即得本发明复合材料。

(2)坩埚的制备

二次注浆：取步骤(1)制备的石英浆料和复合材料，将复合材料先行注入模具中，填满坩埚模具底部，再注入石英浆料，浆料填充到坩埚模型需要的高度即可。该种注浆方式可实现坩埚底部的热导率高于侧部的热导率。

或者，一次注浆：取步骤(1)制备的复合材料，将复合材料注入模具中，填充到坩埚模型需要的高度即可。

实施例2用本发明提供的复合材料制备坩埚

1、制备方法

(1)复合材料的制备

取高纯石英砂(石英砂的纯度为99.99％)、聚丙烯酰胺类物质、矿物油，以质量比99∶1∶1混合，得石英浆料，再加入碳纳米管，混匀，石英浆料的重量百分比99.5％，碳纳米管的重量百分比为0.5％，即得本发明复合材料。

(2)坩埚的制备