[发明专利]一种多晶石英陶瓷坩埚及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于坩埚的技术领域，尤其涉及一种多晶石英陶瓷坩埚及其制备方法。

背景技术

太阳能作为可再生清洁能源，因其具有安全可靠、无噪声、无污染、制约少、故障率低、维护简便、资源广阔等其他常规能源所不具备的优点，已广泛应用在并网发电、民用发电、公共设施以及一体化节能建筑方面。而在太阳能发电领域中，晶体硅光伏发电系统占据新能源光伏发电市场的主要地位，作为光伏发电的主要环节-多晶硅，市场对多晶硅的品质要求日益严格。

目前，多晶硅铸锭的工艺流程需要4个环节：坩埚喷涂、坩埚烘烤、坩埚装料以铸锭生产，在铸锭生产的过程中，需要经过加热、熔化、长晶、退火、冷却五个过程。多晶硅铸锭的工艺是光伏发电产业推广和应用的重要环节，在这一生产环节中，石英陶瓷坩埚属于该产业链中必须使用的容器，从而对石英陶瓷坩埚的纯度提出了更为苛刻的要求。

传统方法进行多晶硅铸锭时，直接采用的是传统方法生产的石英陶瓷坩埚，在硅料熔化、长晶的过程中，硅熔体和石英陶瓷坩埚长时间地接触，会产生粘滞作用；而且由于多晶硅和石英陶瓷坩埚的热膨胀系数不同，在硅锭冷却时，很有可能造成硅锭或坩埚的破裂而影响生产和应用。并且，传统方法生产的石英陶瓷坩埚存在很多方面的不足，一是传统的石英陶瓷坩埚中具有较高的C、O、P杂质；二是传统的石英陶瓷坩埚生产工艺中会带入较高含量的金属杂质，特别是铝杂质。这些杂质进入硅锭中与硅液反应，使硅锭的红区宽度达到20mm～28mm，红区宽度反应硅锭质量，红区越宽，硅锭边角质量越差；红区宽度增加，会增加硅片支撑电池片后EL检测黑边比例，降低其光电转化效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多晶石英陶瓷坩埚及其制备方法，采用本发明提供的多晶石英陶瓷坩埚进行多晶硅铸锭，能降低硅锭的红区宽度，提高多晶硅的品质。

本发明提供了一种多晶石英陶瓷坩埚，所述多晶石英陶瓷坩埚的内壁设有涂层；

所述涂层包括粒径为10μm～150μm的石英砂。

优选地，所述涂层还包括粘接剂。

优选地，所述涂层还包括氢氧化钡。

优选地，所述涂层的厚度为1000μm～2000μm。

本发明提供了一种多晶石英陶瓷坩埚的制备方法，包括以下步骤：

将包括粒径为10μm～150μm石英砂的涂液涂覆在多晶石英陶瓷裸埚的内壁，干燥，得到多晶石英陶瓷坩埚；

所述多晶石英陶瓷坩埚的内壁设有涂层；

所述涂层包括粒径为10μm～150μm的石英砂。

优选地，所述涂液的制备方法包括以下步骤：

将包括第一石英砂的浆料和第二石英砂混合，得到涂液；

所述第一石英砂的粒径为10μm～80μm；

所述第二石英砂的粒径为70μm～150μm。

优选地，所述浆料的电导率小于30s/cm；

所述浆料的粘度为90mPa.s～130mPa.s。

优选地，所述浆料和第二石英砂的质量比为1：0.9～1.2。

优选地，所述涂覆的温度为50℃～60℃。

优选地，所述浆料的制备方法包括以下步骤：

将粒径大于150μm的石英砂和水混合球磨，得到浆料。

优选地，所述粒径大于150μm的石英砂和水的质量比为3:1.8～2.2。

本发明提供了一种多晶石英陶瓷坩埚，所述多晶石英陶瓷坩埚的内壁设有涂层；所述涂层包括粒径为10μm～150μm的石英砂。本发明采用带有粒径为10μm～150μm的石英砂涂层的石英陶瓷坩埚进行多晶硅铸锭，可有效减少石英陶瓷坩埚内部杂质元素向硅锭内部扩散，提高硅锭少子寿命，减少硅锭的红区宽度，减少硅片制成电池片后EL检测黑边比例，提高其光电转化效率，从而使得石英陶瓷坩埚可以更好地满足实际生产的需要。实验结果表明：采用本发明提供的多晶石英陶瓷坩埚制备的多晶硅铸锭的红区宽度可降至10mm以下，甚至可降至0mm。

附图说明

图1为本发明实施例采用的传统石英陶瓷坩埚结构示意图；

图2为本发明实施例1的传统石英陶瓷坩埚喷涂涂层后的结构示意图；

图3为本发明实施例1和实施例2制备的硅锭的红区宽度测试图；

图4为本发明实施例2的传统石英陶瓷坩埚刷涂涂层后的结构示意图；

图5为本发明实施例3和实施例4制备的硅锭的红区宽度测试图；