[发明专利]多晶硅铸锭用的免烧结坩埚涂层结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及坩埚涂层及其制备方法，特别涉及一种多晶硅铸锭用的免烧结坩埚涂 层结构及其制备方法。

背景技术

在多晶硅铸锭炉中，通常使用石英坩埚来盛放熔融的硅液。高温状态下，硅液可与 坩埚的主要成分二氧化硅发生反应，引起多晶硅锭中的氧含量增加，同时坩埚中的其它一 些杂质，如铁，铝等，也会进入到多晶硅锭中，使多晶硅杂质含量增加，这样会减少少子寿 命，进而降低太阳能电池片的转换效率。同时硅与二氧化硅长时间高温接触后会发生粘结， 粘结部分会导致晶格结构的破坏，增加了边角料的切除量，降低了每个硅锭的利用率。

为了防止粘埚并提高多晶硅的质量，通常在坩埚内侧与多晶硅锭的接触区域涂覆 一层氮化硅涂层，用于降低多晶硅中的碳，氧等杂质含量，同时保护石英坩埚，防止粘埚，方 便脱模。这层涂层在涂覆到坩埚表面后，为了增强其粘附性，一般都需要进行高温烧结处 理，至少需要1-10小时。该烧结处理势必增加生产环节从而增加制造成本，而且延长生产周 期。

CN101844935A专利也公开了一种坩埚涂层的制备方法，但没有提到是否对多晶硅 锭中碳，氧含量的降低有进一步的改善作用。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺陷，为了减少生产环节，降低制造成本，本发明提供一种多 晶硅铸锭用的免烧结坩埚涂层结构及其制备方法，所述涂层结构由至少两层涂层混合喷涂 制备而成。

本发明的第一个目的是提供一种多晶硅铸锭用的免烧结坩埚涂层结构，包括：

坩埚基底，

置于该坩埚基底上的第一涂层，和

置于该第一涂层上的第二涂层；

所述第一涂层由基于第一涂层总重量的70-80%的溶剂和20-30%的粘结剂组成；所述第 二涂层含有基于第二涂层总重量的15-20%的氮化硅、60-70%的溶剂和15-20%的粘结剂，且 所述溶剂选自水或醇；所述粘结剂选自聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮或硅溶胶。

根据本发明的一个优选的实施方式，所述水为去离子水；所述醇为无水乙醇。

根据本发明的一个优选的实施方式，所述第二涂层还可以含有分散剂和消泡剂中 的任意一种或两种，其中分散剂可以选自氨基醇、甲基戊醇或其组合，其含量为第二涂层总 重量的0.5-2wt%，优选1-2wt%；消泡剂可以选自1,2丙二醇、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇 醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚或其组合，其含量为第二涂层总重量的0.5-2wt%，优选1-2wt%。

根据本发明的一个优选的实施方式，在本发明的免烧结坩埚涂层结构的第二涂层 中加入分散剂，可以防止涂层组合物团聚。因此，含有分散剂的第二涂层的组成及含量可以 是：

氮化硅15-20wt%

溶剂60-70wt%

粘结剂15-20wt%

分散剂0.5-2.0wt%，

所述分散剂包括氨基醇、甲基戊醇或其组合。

根据本发明的一个优选的实施方式，在本发明的免烧结坩埚涂层结构的第二涂层 中加入消泡剂，可以防止涂层结构起泡。因此，含有消泡剂的第二涂层的组成及含量可以 是：

氮化硅15-20wt%

溶剂60-70wt%

粘结剂15-20wt%

消泡剂0.5-2.0wt%，

所述消泡剂包括1,2丙二醇、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚 或其组合。

根据本发明，用于该涂层的氮化硅是一种能够耐高温，导热性能良好，与硅的浸润 性较低的物质。

为保证涂覆层的致密性与粘附性，所述氮化硅粒度为约0.1-10微米之间的颗粒 状，优选粒径为优选1-20微米，更优选1-5微米。可以使颗粒度小于100微米的氮化硅颗粒和 颗粒度为0.1-10微米氮化硅颗粒混合。

根据本发明的一个优选的实施方式，所述第一涂层和第二涂层的厚度可以都为 0.1-0.25mm。

根据本发明的一个优选的实施方式，该免烧结坩埚涂层结构的总厚度可以为0.2- 0.4mm。

根据本发明的一个优选的实施方式，所述免烧结坩埚涂层结构还包括置于该第二 涂层上的另一第一涂层，以及置于该另一第一涂层上的另一第二涂层，如此交替。

根据本发明的一个优选的实施方式，本发明免烧结坩埚涂层的最终厚度可以为 0.1-0.5mm之间，优选厚度为0.2-0.4mm。