[发明专利]一种坩埚及其制备方法

说明书

本发明提供一种坩埚及其制备方法，其中所述坩埚包括：坩埚本体，包括底壁和侧壁；第一涂层，其设于所述底壁及侧壁上，用于防止金属杂质向位于所述坩埚本体内的晶粒中扩散；第二涂层，其设于所述侧壁上的所述第一涂层外，所述第二涂层用于辅助位于所述坩埚本体内的晶粒成核；以及第三涂层，其设于所述底壁上的所述第一涂层外，所述第三涂层用于辅助位于所述坩埚本体内的晶体脱离所述坩埚本体。本发明的坩埚可有效降低坩埚本体中的金属杂质向位于坩埚本体内的多晶晶体中扩散，使得制备的多晶硅纯度高。

技术领域

本发明涉及一种坩埚，特别涉及一种用于制备多晶硅的坩埚及其制备方法。

背景技术

近年来随着不可再生能源的日益枯竭，太阳能电池得到了快速的发展。由于铸造多晶硅的制备工艺相对简单，成本远低于单晶硅，多晶硅逐步取代直拉单晶硅在太阳能电池材料市场的主导地位，成为行业内最主要的光伏材料。但相对于直拉单晶硅而言，铸造多晶硅中的各种缺陷，如晶界、位错、微缺陷，和材料中的杂质碳和氧，使多晶硅太阳能电池的转换效率低于直拉单晶硅太阳能电池，成为了限制多晶硅太阳能电池发展的瓶颈。多晶硅片内在质量对最终的电池转换效率有直接影响，提高多晶硅片的内在质量是提高电池转换效率的重要手段。多晶硅片的内在质量取决于其切割成型之前的多晶晶体的质量。因此，提高多晶硅铸锭技术，获得高质量的多晶晶体成为各大公司的研究方向。

目前，行业里面普遍采用多种方法以实现底部初始形核时形成均匀的小晶粒。虽然行业里各大公司都有自己的方法以实现均匀的小晶粒，但思路基本是一致的，主要是使用底部具有粗糙石英砂颗粒的石英坩埚，并在长晶初级使用冷冲击增大形核量，从而得到均匀的具有一定尺寸大小的小晶粒。

但是目前市场上的生产的坩埚及各晶体铸造厂家将注意力集中于解决底部小多晶成核问题，忽略了坩埚侧部由于比较平滑喷涂的氮化硅粉相对致密，在铸锭过程中侧部同样也会成核，由于没有创造类似底部的优良成核条件，初始的形核是随机的、自由的，并不是优化的晶粒和晶向，而且晶粒尺寸不一，局部缺陷密度高，而且侧部生成的大枝晶会挤压底部优良的柱状晶，要么改变原始柱状晶的生长方向，使其斜着生长，增加位错繁殖，要么“吞噬”底部柱状晶，导致底部优良晶粒在竞争生长中失败，弱化底部高效层的作用。而且在喷涂时若将侧部氮化硅涂层喷涂相对疏松不平，虽然为侧部小晶粒成核创造了条件，但是由于坩埚本体中金属杂质远超过氮化硅和硅料中的杂质，通过疏松的氮化硅涂层会源源不断的像晶体中扩散，导致硅片侧部红区较宽。

发明内容

本发明所要解决的问题是，提供一种能够制备高纯度的多晶硅的坩埚及该种坩埚的制备方法。

为了解决上述问题，本发明提供一种坩埚，包括：

坩埚本体，包括底壁和侧壁；

第一涂层，其设于所述底壁及侧壁上，用于防止金属杂质向位于所述坩埚本体内的晶粒中扩散；

第二涂层，其设于所述侧壁上的所述第一涂层外，所述第二涂层用于辅助位于所述坩埚本体内的晶粒成核；以及

第三涂层，其设于所述底壁上的所述第一涂层外，所述第三涂层用于辅助位于所述坩埚本体内的晶体脱离所述坩埚本体。

作为优选，所述第一涂层为石英砂层；

所述第二涂层由混合氮化硅粉、硅溶胶和水按照质量比为2:1:6的比例混合而成的氮化硅硅浆液形成，其中混合氮化硅粉为由粒径为1μm-3μm的α相氮化硅粉和粒径为13μm-15μm的β相氮化硅粉以质量比为1:1-1:1.5的比例混合形成；

所述第三涂层由混合氮化硅粉、硅溶胶和水按照质量比为2:1:6的比例混合而成的氮化硅硅浆液形成，其中，混合氮化硅粉为由粒径为1.5μm-2μm的α相氮化硅粉和粒径为2.5μm-3μm的β相氮化硅粉以质量比为1:1-1:1.5的比例混合形成。