[发明专利]一种无需表面涂层的石英坩埚的制备方法

说明书

本发明涉及一种无需表面涂层的石英坩埚的制备方法，包括：1)准备表面被复合有机薄膜包裹的金属模具；在有机薄膜的一面涂上常温稳定的第一粘结剂层，将有机薄膜通过第一粘结剂层黏附到金属模具的表面，后在有机薄膜的另一面涂上常温稳定的第二粘结剂层，将由需与坩埚复合的物质组成的需复合层通过第二粘结剂层黏附到有机薄膜的表面；2)固化，得到表面带有需复合层的生坯；3)养护；4)烧制：置于1160～1170℃的环境下烧制12～18小时，即得。本发明的方法中，由于需要复合的颗粒在料浆阶段即与石英融合在一起，因而与坯体是一个整体，其与坯体的结合程度较现在常用的涂层复合方式牢固，涂层剥落率降低万分之二。

技术领域

本发明涉及一种石英坩埚的制备方法，尤其涉及一种无需表面涂层的石英坩埚的制备方法，属于多晶硅铸锭技术领域。

背景技术

光伏发电是当前最重要的清洁能源之一，具有极大的发展潜力。制约光伏行业发展的关键因素，一方面是光电转化效率低，另一方面是成本偏高。光伏硅片是生产太阳能电池和组件的基本材料，用于生产光伏硅片的多晶硅纯度必须在6N级以上(即非硅杂质总含量在1ppm以下)，否则光伏电池的性能将受到很大的负面影响。

而在太阳能多晶硅铸锭的实际生产过程中，需要使用石英坩埚来填装硅料，且将硅料投入石英坩埚后，通常情况下还需经预热、熔化、长晶、退火、冷却等步骤，才能完成多晶硅铸锭的过程，现有的生产过程中为了减少多晶硅铸锭过程中杂质的产生，需要在石英坩埚的表面进行复合涂层(内腔复合高纯层、坩埚内底部覆盖高效层等)，其主要作用是隔离了坩埚和硅熔体使其不产生直接接触，从而减少杂质的产生，这对坩埚表面的粗糙度以及后期的涂层复合工艺均提出了很高的要求。

目前对石英坩埚表面进行复合涂层通常是使用人工涂刷或者机械喷涂的方式，在坩埚内壁复合一层涂层，涂层和坩埚内壁通过料浆中的粘结剂(硅溶胶、PVA)进行结合；且其结合程度受粘结剂的添加量、坩埚内壁的粗糙程度以及表面状态、涂层的厚度影响；经常会出现涂层剥落的情况，影响后续的正常使用。

发明内容

本发明针对现有石英坩埚的表面涂层技术存在的不足，提供一种无需表面涂层的石英坩埚的制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种无需表面涂层的石英坩埚的制备方法，包括如下步骤：

1)准备表面被复合有机薄膜包裹的金属模具：

在有机薄膜的一面涂上常温稳定的第一粘结剂层，将有机薄膜通过第一粘结剂层黏附到金属模具的表面，后在有机薄膜的另一面涂上常温稳定的第二粘结剂层，将由需与坩埚复合的物质组成的需复合层通过第二粘结剂层黏附到有机薄膜的表面，所述第一粘结剂层和第二粘结剂层各自独立的选自聚烯烃塑料胶、聚丙烯酸树脂、聚氯乙烯树脂中的一种，所述有机薄膜为聚丙烯薄膜或聚乙烯薄膜；

2)固化：将粘度为10～15Pa˙s的石英料浆注入到步骤1)准备好的金属模具中，将金属模具置于90～100℃的环境下固化，固化过程中，第一粘结剂层和第二粘结剂层逐渐失效，固化结束时有机薄膜与需复合层和金属模具均完全脱离，固化结束后脱模，得到表面带有需复合层的生坯；

3)养护：将步骤2)所得的表面带有需复合层的生坯置于90～110℃的环境下进行养护24～48h，以排净坯体中的水分；

4)烧制：将步骤3)所得的产品置于1160～1170℃的环境下烧制12～18小时，即得无需表面涂层的石英坩埚。

进一步，所述需与坩埚复合的物质为石英颗粒或氮化硅颗粒。

进一步，所述需与坩埚复合的物质的颗粒大小为0.05～50μm。

进一步，所述第一粘结剂层和第二粘结剂层的厚度在0.2mm以内，所述有机薄膜的厚度在0.5mm以内,所述需复合层的厚度在50～500μm。