[发明专利]一种石英坩埚涂层及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种石英坩埚涂层及其制备方法和用途，该英坩埚涂层的制备方法包括以下步骤：(1)在坩埚涂层的喷涂液中，加入烧结助剂，混合充分，然后喷涂于坩埚内表面上，形成涂层；(2)待涂层干燥后，对带有涂层的坩埚内表面进行加热，使其形成致密涂层。本发明通过在坩埚涂层喷涂液中添加烧结助剂，通过高温过程使烧结助剂形成玻璃相，这些玻璃相粘结氮化硅粉体进而在坩埚表面形成致密涂层。这些致密涂层既可以起到脱模作用，也可以防止涂层脱落进入硅晶体中形成硬质点，进而降低多线切割、尤其是金刚线切割时的线痕不良和断线风险。

技术领域

本发明涉及一种石英坩埚的涂层及其制备方法，应用于太阳能发电用硅晶体的生长过程，尤其适用于多晶硅铸锭过程。

背景技术

目前太阳能发电用多晶硅主要采用定向凝固的铸造方法，在铸造过程中，高纯硅料放置在石英坩埚内，通过加热使其完全融化；然后通过降温造成一定的温度梯度，使硅熔液沿着某特定方向定向凝固。为了顺利取出凝固在石英坩埚中的多晶硅锭，避免硅液在凝固过程中黏附在坩埚上造成坩埚和硅锭破裂，需要在坩埚内壁涂覆一层脱模剂。目前主要采用氮化硅和水的混合溶液通过喷涂的方法制备该脱模剂。由于喷涂液水含量高、干燥时涂层收缩大，所用氮化硅熔点高、难以烧结致密等原因，脱模剂涂层在装料以及高温熔体流动过程中容易脱落进入硅料内部，导致凝固后的硅晶体中存在氮化硅以及伴生的碳化硅杂质点。这些杂质点在硅片切割时，容易造成硅片线痕不良、切割跳线等问题，严重时会造成切割断线。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种石英坩埚涂层及其制备方法和用途，以解决现有技术中存在的坩埚涂层脱落导致硬质点的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种石英坩埚涂层的制备方法，包括以下步骤：(1)在坩埚涂层的喷涂液中，加入烧结助剂，混合充分，然后喷涂于坩埚内表面上，形成涂层；(2)待涂层干燥后，对带有涂层的坩埚内表面进行加热，使其形成致密涂层。

步骤(1)中，所述烧结助剂为氧化硅、氧化铝、氧化锂、或稀土元素的氧化物的一种或多种的混合，或者为在高温下能够分解生成这些物质的氢氧化物或碳酸化合物。

所述烧结助剂的形态为粉体，优选的，烧结助剂的纯度为99％-99.999％，粒度为100nm-1mm。

所述烧结助剂的添加量为喷涂液的0.5-50wt％。

步骤(2)中，带有涂层的坩埚内表面的加热方式为电弧加热或者电阻丝加热。加热温度为600-1700℃，时间在60min之内。

步骤(2)中，涂层干燥后，也可以不采用上述加热方式，可以直接向坩埚内装填硅料，并将其放入晶体生长炉内进行加热融化和降温凝固，直接利用晶体生长过程中的热量，对坩埚涂层进行加热并形成致密涂层。

有益效果：本发明通过在坩埚涂层喷涂液中添加烧结助剂，通过高温过程使烧结助剂形成玻璃相，这些玻璃相粘结氮化硅粉体进而在坩埚表面形成致密涂层。这些致密涂层既可以起到脱模作用，也可以防止涂层脱落进入硅晶体中形成硬质点，进而降低多线切割、尤其是金刚线切割时的线痕不良和断线风险。

含有玻璃相的致密涂层还可以起到吸附坩埚中的金属杂质、阻挡碳氧杂质进入熔体的作用，提高晶体硅的纯度和电性能。这对单晶硅生长及其所用的石英坩埚也同样适用。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

实施例1