[实用新型]一种石英陶瓷坩埚

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于太阳能多晶硅铸锭领域的石英陶瓷坩埚。

背景技术

目前多晶硅铸锭采用的是定向凝固技术，主要是为了获得沿生长方向整齐排列的粗大的柱状晶组织，然后在后续的切片过程中保证晶界和电池表面垂直，就可以减少晶界对电池转换效率的影响，粗大的柱状晶尺寸减少了晶界数量，也有利于提高转换效率。而要达到这个目的，如何控制热场以及晶体生长是最为关键的，这对于太阳能行业的发展也具有重要意义。

实用新型内容

为了解决现有的多晶硅铸锭用坩埚无法获得粗大柱状多晶硅晶体的技术问题，本实用新型提供了一种新型高效的石英陶瓷坩埚。

本实用新型提供的石英陶瓷坩埚，包括一体成型的底部和侧壁，所述底部厚度为18~45mm，底部内表面设有多个凸起或凹陷。所述底部厚度为底部内表面最高点到底部外表面的最短距离。

在底部内表面设有多个凸起或凹陷的结构，使其在相对最低处都是一个低温点，多晶硅熔体在冷却过程中，在这些位置优先开始长出晶体。由于每个低温点的温度梯度方向都是垂直于坩埚内底面的，因此每个初始生长晶体都是相互平行的，不会相互交错，从而可以减少晶界的形成和紊乱。初期生长的晶体为后续生长的晶体提供了一个生长基，可以使结晶作用沿着初始晶体的生长方向发生，初始晶体不断变粗变大，从而能够得到粗大定向性好的多晶硅晶体，优化了晶界的形成。在实际生产中，坩埚底部厚度选择也很重要，不能太薄也不能太厚，坩埚在使用时，加热温度通常都达到1500℃左右，根据坩埚大小不同，至少要装入300kg的硅料，底部太薄会导致在铸锭过程中发生漏硅，底部太厚，例如5cm或以上，虽然不会产生开裂的问题，但热量损失很大，会使得生产成本提高。因此，在满足能够使晶体定向生长的前提下，底部厚度在18~45mm最为适宜。

优选地，所述凸起或凹陷的高度为1~10mm。由于坩埚底部厚度在18~45mm之间，使得在坩埚使用时能保证其安全性和同时也能实现诱导晶体定向生长的功能。

优选地，所述凸起的顶面或凹陷的底面为平面或弧面。

优选地，所述凸起的顶面或凹陷的底面，形状为圆形、多边形（例如正方形、六边形等）或不规则形。

优选地，整体为四方体，侧壁厚度为15~30mm。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型石英陶瓷坩埚的结构设计，使得坩埚底部的最低面成为低温点，由于每个低温点的温度梯度方向都是垂直于坩埚内底面的，使得每个初始生长晶体都是相互平行的，不会相互交错，从而可以减少晶界的形成和紊乱。初始晶体沿着原始方向生长并不断变粗变大，从而能够得到粗大定向性好的多晶硅晶体，优化了晶界的形成，提高了太阳能电池片的转化率，并降低了衰减速率。

附图说明

图1是石英陶瓷坩埚纵向剖面示意图；

图2是底部内表面设有凹陷的石英陶瓷坩埚示意图；

图3是底部内表面设有凸起的石英陶瓷坩埚示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

本实用新型提供了一种新型的高效石英陶瓷坩埚，包括一体成型的底部和侧壁，其外表面为光滑面，所述底部厚度为18~45mm，侧壁厚度为15~30mm，底部内表面设有多个凸起或凹陷，可以人为地使多晶硅晶体在生长初期在特定位置（坩埚底部凹陷的最低处或凸起间的间隔处）优先成核生长，同时，后续的晶体以这些晶体为基，继续生长。

所述石英陶瓷坩埚根据实际情况，其底部内表面的多个凸起或者凹陷区域，每个区域并不是连续分布，为间隔式分布，每个凸起或者凹陷可为各种形状，包括圆形，方形，多边形以及不规则形状等。每个凸起或者凹陷形状可完全一样，也可以各种形状相互混合，并且以平行于坩埚底面的方向分布。

每个凸起或者凹陷的高度h=1~10mm，其每一个凸起或者凹陷可以等大也可以有不同大小，根据实际情况可以调整每个凸起或者凹陷区域的大小以及间隔。

无论坩埚底部做成何种形状的凸起或者凹陷，其在相对低处都是一个低温点，从而使得多晶硅熔体在冷却过程中，在这些位置优先开始长出晶体。由于每个低温点的温度梯度方向都是垂直于坩埚内底面的，因此每个初始生长晶体都是相互平行的，不会相互交错，从而可以减少晶界的形成和紊乱。