[发明专利]一种多晶硅半熔铸锭用坩埚及其喷涂工艺和应用

说明书

本申请公开了一种多晶硅半熔铸锭用坩埚及其喷涂工艺和应用，属于光伏技术领域。该多晶硅半熔铸锭用坩埚，包括坩埚本体和喷涂在坩埚本体内部表面的氮化硅层，所述氮化硅层的厚度为1mm‑2mm。该坩埚可防止坩埚本体中的杂质渗入多晶硅铸锭中，并且不会在多晶硅铸锭过程中脱落而与坩埚本体粘连；该坩埚的制备工艺简单，坩埚表面的氮化硅层光滑；使用该坩埚制备多晶硅锭的良率高。

技术领域

本申请涉及一种多晶硅半熔铸锭用坩埚及其喷涂工艺和应用，属于光伏技术领域。

背景技术

利用太阳光的光生伏特效应原理，在半导体界面将光能转变为电能，是太阳能利用的最佳方式。光伏发电除不受地域限制之外还具有低污染、无噪声、容易短期建设、性能安全可靠、实际应用简便等优点。光伏产业的关键基础是利用经过串联和封装保护太阳能电池，形成大规模的组件，再加以其他控制部件形成太阳能光伏发电系统。

制作太阳能电池的材料有很多种，按照半导体材料类别划分可分为以下几种:(1)多元半导体化合物为材料的太阳能电池；(2)硅材料太阳能电池，如非晶硅、单晶硅和多晶硅电池材料；(3)锗单晶材料为基础的太阳电池；(4)其他材料的太阳电池，如铜铟硒薄膜电池、有机聚合物太阳电池等。

多晶硅材料目前制备太阳能级多晶硅的方法主要有硅烷热分解法、改良西门子法、物理冶金法和流化床法等几种。冶金法制备太阳能级多晶硅，是指以冶金级硅为原料(98.5％-99.5％)。经过冶金提纯制得纯度在99.9999％以上用于生产太阳能电池的多晶硅原料的方法。冶金法在为太阳能光伏发电产业服务上，存在成本低、能耗低、产出率高、投资门槛低等优势，通过发展新一代载能束高真空冶金技术，可使纯度达到6N以上，并在若干年内逐步发展成为太阳能级多晶硅的主流制备技术。

当前高效多晶硅组件是主流的光伏产品。高效多晶硅的制备方法分为有籽晶高效多晶硅技术与无籽晶高效多晶硅技术，即俗称的半熔高效与全熔高效。有籽晶高效多晶硅技术(半熔)采用毫米级硅料作为形核中心进行外延生长。利用硅材料制成太阳能电池组件，需要经过一系列复杂的加工工艺过程，从多晶硅料投入铸锭炉内至多晶硅锭生长完毕出炉。现有的多晶硅半熔铸锭工艺的高效产出率较低，铸锭的尾部缺陷部分较长。多晶硅铸锭工艺包括将硅料放入坩埚内进行铸锭，而铸锭的温度较高，坩埚中的杂质易进入多晶硅锭中造成多晶硅缺陷，降低少子的平均寿命。而坩埚表面喷涂氮化硅可防止部分杂质进入多晶硅锭，但是氮化硅层的质量也会影响长晶质量或者在铸锭的过程中氮化硅脱落造成多晶硅铸锭的粘锅。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种多晶硅半熔铸锭用坩埚，该坩埚可防止坩埚本体中的杂质渗入多晶硅铸锭中，并且不会在多晶硅铸锭过程中脱落而与坩埚本体粘连。

所述坩埚包括坩埚本体和涂覆在坩埚内表面的氮化硅层，所述氮化硅层的厚度为1mm-2mm。

可选地，所述氮化硅层为光滑紧密的表面。

可选地，所述氮化硅的粒径为2-3μm。

可选地，所述氮化硅包括α晶相和β晶相。进一步地，所述α晶相的含量范围为40-70％。

根据本申请的另一方面，提供了一种坩埚的制备工艺，该制备工艺，制备的氮化硅层表面光滑。

该多晶硅半熔铸锭用坩埚的喷涂工艺，其特征在于，包括下述步骤：

1)将原料氮化硅和硅溶胶和水混合；

2)将混合原料喷涂在石英坩埚的内表面；

所述氮化硅、硅溶胶和水的质量比为1.5-2.5:0.5-1.5:5-7；

所述喷涂的温度为80-100℃，喷涂压力为3.0-3.6Mpa。