[实用新型]实现多晶硅铸锭无黑边的坩埚

说明书

技术领域

本实用新型属于多晶硅铸锭技术领域，具体涉及一种实现多晶硅铸锭无黑边的坩埚。

技术领域

目前，我国已成为世界能源生产和消费大国，但人均能源消费水平还很低。随着经济和社会的不断发展，我国能源需求将持续增长，针对目前的能源紧张状况，世界各国都在进行深刻的思考，并努力提高能源利用效率，促进可再生能源的开发和应用，减少对进口石油的依赖，加强能源安全。

作为可再生能源的重要发展方向之一的太阳能光伏发电近年来发展迅猛，其所占比重越来越大。根据《可再生能源中长期发展规划》，到2020年，中国力争使太阳能发电装机容量达到1.8GW（百万千瓦），到2050年将达到600GW。预计到2050年，中国可再生能源的电力装机将占全国电力装机的25%，其中光伏发电装机将占到5%。预计2030年之前，中国太阳能装机容量的复合增长率将高达25%以上。

太阳能光伏产业的发展依赖于对多晶硅原料的提纯。多晶硅原料的提纯工艺目前主要依赖以下几种工艺：西门子法、硅烷法、气体流化床法和冶金法。以上几种方法都会涉及到多晶硅最终的铸锭工艺，铸锭过程主要分为四个阶段，熔炼保温、长晶、退火冷却和开方打磨。

目前，国内外多晶硅铸锭过程中，不论是通过对所用坩埚进行改进，还是对铸锭的生产工艺进行不断摸索，靠近坩埚部分的晶体，由于来自坩埚的污染和晶体缺陷较多，多晶硅铸锭与坩埚接触的部位会形成黑边，并且晶体质量较差，晶格、位错及杂质偏多，少子寿命比中间硅块要低，影响制备得到电池片的转换效率。另外，坩埚与多晶硅铸锭之间的反应粘连、渗透和扩散会在铸锭脱模过程中引起问题，使得多晶硅铸锭有断裂或破裂的危险。虽然目前在坩埚上喷涂涂层使熔体与坩埚壁隔离，既能减少坩埚中的杂质扩散又能顺利脱模，但实际效果并不理想，还是会受到大量坩埚中大量杂质的污染，从而形成黑边。实用新型内容

根据以上现有技术的不足，本实用新型提出一种实现多晶硅铸锭无黑边的坩埚，通过调整坩埚结构，喷涂适宜的涂层，实现多晶硅铸锭的无黑边，并且保证坩埚可以重复利用。

本实用新型所述的一种实现多晶硅铸锭无黑边的坩埚，包括氮化硅坩埚，氮化硅坩埚内壁依次喷涂有氮化硅涂层和硅粉涂层。

其中，氮化硅涂层的厚度优选为0.5～2mm。

硅粉涂层的厚度优选为0.5～2mm。

本实用新型所述的实现多晶硅铸锭无黑边的坩埚制备方法，包括以下步骤：

（1）氮化硅涂层的配料：将氮化硅粉体、蒸馏水和硅溶胶混合搅拌1～2h，得到氮化硅涂层用的悬浊液，静置待用；

（2）氮化硅涂层的喷涂：用喷枪将步骤（1）得到的悬浊液均匀的喷涂到氮化硅坩埚的内表面，直至外观上无明显露点且厚度均匀为止；

（3）氮化硅涂层的烧结处理：将经过喷涂氮化硅涂层后的氮化硅坩埚置于真空熔炼炉中，加热升温至1050～1100℃，保温1～2h后出炉冷却至室温，从而形成致密的氮化硅涂层；

（4）硅粉涂层的配料：将硅粉与酒精混合搅拌1～2h，得到硅粉涂层用的悬浊液，静置待用；

（5）硅粉涂层的喷涂：用喷枪将步骤（4）得到的悬浊液均匀的喷涂到经步骤（3）处理得到的氮化硅坩埚的内表面，直至外观上无明显露点且厚度均匀为止；

（6）硅粉涂层的风干：将经过喷涂硅粉涂层后的氮化硅坩埚在自然条件下风干12～15h，从而得到实现多晶硅铸锭无黑边的铸锭用坩埚。

其中，步骤（1）中氮化硅粉体中的有效氮化硅质量分数为99.99%以上，保证了氮化硅粉体的高纯度。

步骤（1）中氮化硅粉体的粒度为0.05～3μm。

步骤（1）中氮化硅粉体、蒸馏水和硅溶胶三者的质量比为4～5:10～15:2。

步骤（4）中硅粉的纯度为9N（9N=99.9999999%）以上，高纯的硅粉避免了对多晶硅铸锭的污染。

步骤（4）中硅粉的粒度为0.05～3μm。

步骤（4）中硅粉与酒精的比例为0.2～0.25kg：500～1000ml。