[实用新型]铸造用高效多晶硅锭的坩埚

说明书

技术领域

本实用新型涉及光伏行业多晶铸锭技术领域，特别是一种铸造用高效多晶硅锭的坩埚。

背景技术

在太阳能铸锭准备过程中，需要在石英坩埚上均匀喷涂氮化硅涂层，将硅料和石英坩埚阻隔，目的之一是减少石英坩埚中的杂质向硅料中扩散，目的之二是在铸锭冷却过程中帮助石英坩埚和硅锭分离，避免产生粘锅、裂锭等不良情况。

传统的石英坩埚涂层只有一层氮化硅涂层，可以起到阻隔作用，但由于氮化硅与硅液的非浸润性，需要过高过冷度才能形核，从而导致大量微晶和位错缺陷产生，硅晶体在生长过程中缺陷难以控制，最终导致转换效率不高。也有人在氮化硅涂层上喷涂一层硅粉，但由于硅粉易熔化，工艺上难以控制，高效硅锭效率不稳定。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：传统铸锭所使用的石英坩埚缺少利于硅液形成晶核条件，必须达到足够过冷度，硅液才会大量形成晶核，导致界面处产生大量微晶和位错等晶体缺陷，难以生产出高转换效率的硅锭。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种铸造用高效多晶硅锭的坩埚，包括坩埚本体，在坩埚本体的内壁四周分别设置氮化硅阻隔层和石英或碳化硅形核层，氮化硅阻隔层位于石英或碳化硅形核层的内侧，氮化硅阻隔层的厚度在100μm～300μm之间，石英或碳化硅形核层的厚度在20μm～200um之间。

为确保涂层的致密度和不脱落性能，进一步限定，氮化硅阻隔层通过刷涂的方式附着在坩埚本体上，石英或碳化硅形核层通过喷涂的方式附着在氮化硅阻隔层上。

进一步限位，氮化硅阻隔层的氮化硅颗粒的粒径为1μm-3μm，石英或碳化硅形核层的石英或碳化硅颗粒的粒径为10μm-200μm。

本实用新型的有益效果是：

从最终使用效果来看，通过使用该坩埚，可不依赖铸锭工艺得到高效硅锭，转换效率可达到半融法硅锭，硅料利用率可达到全融法硅锭，提高了转换效率同时提高了硅料利用率，提高了效益，降低了成本。同时，坩埚侧边涂层诱导形成的微小晶体区可吸收大量的从石英坩埚中扩散出来的金属杂质，减轻边缘硅块EL黑边现象；

从涂层结构来看，该坩埚具有双层涂层，采用刷涂和喷涂结合，涂层结合牢固不易脱落，形核层可靠地依附在阻隔层上。

附图说明

图1本实用新型的结构示意图；

图中：1.坩埚本体，2.氮化硅阻隔层，3.石英或碳化硅形核层。

具体实施方式

如图1所示，一种铸造用高效多晶硅锭的坩埚，可辅助生产高转换效率硅锭，包括坩埚本体1，在坩埚本体1的内壁四周分别设置氮化硅阻隔层2和石英或碳化硅形核层3，氮化硅阻隔层2位于石英或碳化硅形核层3的内侧，氮化硅阻隔层2的厚度在100μm～300μm之间，石英或碳化硅形核层3的厚度在20μm～200um之间。

氮化硅阻隔层2主要成分为氮化硅，氮化硅颗粒的粒径1μm～3μm，为了提高氮化硅颗粒层的附着程度和牢固程度，在配置氮化硅浆料时，添加5～10份聚乙烯醇和5～10份硅溶胶溶液，两种物质均有良好的空间位阻效应，确保了氮化硅粉的分散效果，以及良好的成膜性，并使得涂层附着效果好，不脱落。为保障氮化硅涂层致密度，采用刷涂而非喷涂，涂层厚度控制在100μm～300μm，合理设计的涂层厚度，确保涂层的致密度。

石英或碳化硅形核层3的主要成分为高纯石英粉或高纯碳化硅粉，纯度＞99.9％，颗粒粒径应控制在10μm～200μm。因为石英粉或碳化硅粉与硅液的晶格参数接近，浸润性良好，硅晶核容易析出并在此基础上均匀长晶，并且在硅料高温熔化过程中不随之熔化。为了保证该层牢固程度和形核效果，应采用喷涂而非刷涂，在配置浆料时，添加5-10份聚乙烯醇和5-10份硅溶胶溶液，涂层厚度控制在20-200μm，合理设计的涂层厚度，确保涂层不脱落。