[发明专利]坩埚及其制备方法和用于制备硅晶体的装置

说明书

本申请提供了一种坩埚及其制备方法和用于制备硅晶体的装置，涉及硅晶体的制备技术领域。该坩埚包括：坩埚本体和设于所述坩埚本体内壁的第一高纯层；其中，所述第一高纯层包括第一石英砂，所述第一石英砂的粒径为2μm～5μm，所述第一石英砂包括第一结晶型石英砂和第一非结晶型石英砂，其中所述第一结晶型石英砂的质量含量为60％～80％。本申请能够减少第一高纯层与坩埚本体的膨胀差异，保持第一高纯层的完整性、致密性，从而可以达到降低硅片中氧含量的效果。

技术领域

本申请涉及硅晶体的制备技术领域，尤其涉及一种坩埚及其制备方法和用于制备硅晶体的装置。

背景技术

随着太阳能电池以及电子器件大规模应用，对于单晶硅片、多晶硅片等的需求量正在快速增加，如何获得高质量、低成本的硅片是提高相关企业竞争力的一种有效途径，对于光伏行业的发展也有着重要的意义。

目前，光伏行业的多晶铸锭或单晶拉制生产过程中，需要利用石英坩埚作为容器将硅料装在坩埚中并放入相应的炉体中进行制造，例如硅料在石英坩埚中会经过加热、熔化、长晶过程，其中在熔化与长晶过程中，无论在多晶铸锭还是单晶拉制都需要使用石英坩埚作为装料容器。石英坩埚的质量直接关系到所制得的硅片的质量，在具有高质量的硅片的前提下，才能进一步制造出高品质、高效率的太阳能电池，因此对于石英坩埚的质量要求也较高。

硅片中的氧含量是造成太阳能电池光致衰减的主要原因之一，而硅锭或硅棒中的氧主要来源于石英坩埚。由于石英坩埚的主要成分为二氧化硅，在熔化或长晶高温条件下，硅液与石英坩埚反应产生的含氧产物SiO，以及其它含氧气体不能充分的排出硅锭，部分氧溶解或沉积于多晶硅锭或单晶硅棒中。近年来，随着钝化发射极和背面电池技术(如Passivated Emitter and Rear Cell，缩写为PERC)的普及，现有技术制备工艺中引入的二氧化硅含氧量高，将会对电池片衰减具有较大影响，制约着长时间高功率稳定使用，影响着组件的输出功率，还可能会减少使用寿命。

因此，如何优化坩埚的质量或结构，以减少采用该坩埚制造的硅片的氧含量，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种坩埚及其制备方法和用于制备硅晶体的装置，能够改善坩埚的质量，降低采用所述坩埚制造的产品的氧含量，有助于提高光电转换效率，降低组件的衰减。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案为：

根据本申请的一个方面，本申请提供一种坩埚，包括：坩埚本体和设于所述坩埚本体内壁的第一高纯层；

其中，所述第一高纯层包括第一石英砂，所述第一石英砂的粒径(如D50粒径)为2μm～5μm，所述第一石英砂包括第一结晶型石英砂和第一非结晶型石英砂，其中所述第一结晶型石英砂的质量含量为60％～80％。

在一种可能的实现方式中，所述第一结晶型石英砂的质量含量为62％～70％。

在一种可能的实现方式中，所述第一石英砂的D50粒径为2.5μm～4.2μm。

在一种可能的实现方式中，所述第一石英砂的纯度不低于99.99％；用于制备所述坩埚本体的石英砂的纯度不低于99.9％。

在一种可能的实现方式中，所述第一高纯层的厚度为120μm～200μm。

在一种可能的实现方式中，所述第一高纯层包括以下质量份数的原料：第一石英砂2～4份、第一水5～8份和第一硅溶胶0.5～2.5份。

在一种可能的实现方式中，所述第一高纯层包括以下质量份数的原料：第一石英砂2.2～3.2份、第一水5.5～7.5份和第一硅溶胶1～1.6份。

在一种可能的实现方式中，所述坩埚还包括第二高纯层，所述第二高纯层设于所述第一高纯层上背离所述坩埚本体的一侧；