[实用新型]一种能使熔融石英坩埚具有引晶功能的模具

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种模具，特别是涉及一种能使熔融石英坩埚具有引晶功能的模具。

背景技术

众所周知，多晶硅材料由于生产工艺成熟、制造成本较低，已经成为目前应用最广泛的太阳能电池材料。但是因为多晶硅中存在大量的晶界和高密度位错，而上述晶界和位错的存在会对半导体中的非平衡态少数载流子的移动起到壁垒和陷阱作用，使少数载流子复合湮灭，平均少子寿命降低，从而限制了多晶硅电池片的光电转换效率。

熔融石英陶瓷坩埚做为太阳能电池用多晶硅铸锭过程中装载多晶硅原料的容器，其结构性能也会对铸锭出的多晶硅电池片的光电转化效率有着一定的影响。目前，市场上使用的采用普通模具成型生产出的熔融石英坩埚的内底均为平整结构，而采用此类内底平整的普通熔融石英坩埚铸锭生产出的多晶硅电池片的光电转换效率均低于17.0%。

市场上现有的具有底部引晶功能的熔融石英坩埚均是在烧成后的普通熔融石英坩埚的内底进行机械钻孔或者复合处理而成。但是由于熔融石英坩埚属于陶瓷制品，具有一定脆性，对烧成后的成品进行机械钻孔容易产生裂纹而使坩埚报废，成品率较低；而在烧成后的成品上进行复合处理，复合层与坩埚本体的结合性不好，引晶效果较差，而且由于坩埚本体与复合层的热膨胀系数不均一，这会导致此类坩埚在使用过程中产生安全隐患。

如何通过特制模具成型出具有特殊结构性能的熔融石英坩埚从而提高多晶硅电池片的光电转化效率也就成为了今后多晶硅发展的一个重要的研究方向。

发明内容

本实用新型的主要目的为解决上述问题，提出一种通过特制的模具成型出内底具有引晶功能的高性能熔融石英坩埚，利用坩埚内底存在的大量均匀分布的凸起提供多晶硅晶核生成必要的过冷度，做为多晶硅晶核的生产点，并借助铸锭炉中垂直温度梯度的分布，使多晶硅晶粒垂直生长，以此降低多晶硅中位错密度，达到增加多晶硅半导体少子寿命，提高其光电转化效率的目的。

为了达到上述目的，本实用新型专利的技术方案为：这种能使熔融石英坩埚具有引晶功能的模具，包括外模1、内模2、外模与内模密封配合共同围护形成的空腔4，其特征在于内模2的底部为非平面。

进一步地，所述的非平面为带有均匀分布的凹坑3。优选方案是，所述凹坑3为四棱坑形，其规格设定：四棱坑深度为0.5-3mm、坑口正方形宽度为1-10mm、坑底正方形宽度为1-5mm、棱坑间距为1-10mm。

所述的非平面还可以是带有均匀分布的突起5。优选方案是，所述的突起5为四棱台形，其规格设定：棱台高度为0.5-3mm、棱台顶正方形宽度为1-5mm、棱台底正方形宽度为1-10mm、棱台突起间距为1-10mm。

与现有技术相比，本实用新型可一次成型出内底具有引晶功能的熔融石英坩埚生坯，无需对烧成后的熔融石英坩埚上再进行处理，操作简便，成品率较高，成品后坩埚的使用安全性能大大增强。

附图说明

图1为本实用新型的侧剖面结构示意图。

图2为利用本实用新型成型出的底部具有规则凸起的熔融石英坩埚结构示意图。

图3为利用本实用新型成型出的底部具有规则凹坑的熔融石英坩埚结构示意图。

具体实施方式

参照附图对本实用新型作进一步说明。

实施方式1：本技术方案包括外模1、内模2、内模底部的凹坑3以及上述外模与内模密封配合共同围护形成的空腔4。内模底部的凹坑3为圆台形，其规格设定：凹坑深度为0.5mm、圆台凹坑的坑底圆直径为3mm、坑口圆直径为6mm、凹坑间距为10mm。

当开始操作时，首先将外模1和内模2组装好，开始注入浆料，当浆料填满外模与内模密封配合共同围护形成的空腔4时，对其进行成型操作。成型结束后，将模具拆除，熔融石英坩埚生坯的内底就会出现大量与内模凹坑3互补的圆台凸起。成型后的生坯经过干燥、修整、烧成和检验合格后就成为成品熔融石英坩埚。成品熔融石英坩埚在使用过程中，内底存在的大量凸起就会成为多晶硅晶核的优先生长点，起到引导晶核形成，晶体垂直生长的作用。

因此，本实用新型可以通过模具一次成型出内底具有引晶功能的熔融石英坩埚生坯，操作简便，成品率较高，成品后坩埚的使用安全性能大大增强。

实施方式2：其他同实施方式1，只不过内模底部的突起为三棱台形，其规格设定：棱台高度为3mm、棱台顶正三角形边长为1mm、棱台底正三角形边长为10mm、突起间距为1mm。