一种多晶硅铸锭用坩埚制造技术

本实用新型专利技术提供了一种多晶硅铸锭用坩埚，包括坩埚本体，所述坩埚本体包括底座及由底座向上延伸的侧壁，所述底座和所述侧壁共同围成一收容空间，所述底座朝向所述收容空间的内表面上设置有改性层，所述改性层包括依次设置在底座内表面上的粘结层和引晶层，所述粘结层的材料包括石英料浆和粘结剂，所述引晶层的材料包括熔融石英、结晶石英、碳化硅或硅。该多晶硅铸锭用坩埚通过增设改性层来改变坩埚底部结构，从而可有效降低形核能，控制铸锭过程中形成的晶体大小，减少位错，提高多晶硅锭整体质量。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及多晶硅铸锭领域，具体涉及一种多晶硅铸锭用坩埚。
技术介绍
传统铸锭多晶硅制备技术主要采用定向凝固法，即在硅料完全融化后，再重新凝固结晶形成多晶硅。此方法实质是熔融硅料在坩埚底部随机形核，然后逐渐向上生长形成多晶硅锭，因此形核过程中容易产生位错并且导致晶向无规律、晶界不规则、晶粒不均匀等问题，严重影响其光电转换效率，增加制备成本，制约了光伏发电的进一步大规模应用。而根据结晶学原理，对结晶初始阶段形核方式予以控制，有利于减少晶体缺陷，控制形成晶体结构，从而提高铸锭多晶硅转换效率和质量。然而此过程主要发生在坩埚底部，因此如何实现这一技术需要坩埚技术和晶体技术双方面的突破。为了改善初始形核状态，现有技术一般都采用对坩埚底部结构进行凸起或打孔的异型设计，来增加形核点，形成异质或同质的非自发形核，而非平底埚的自发形核。且石英陶瓷坩埚作为多晶硅铸锭时的容器，有着较为复杂的制备过程。对石英陶瓷坩埚的结构直接改造，不仅会导致制备难度大幅增加，而且容易产生多晶硅铸锭时的安全问题。同时，较小的改造不能实现非自发形核的目的；较大的凸起或打孔，虽能实现异质形核的效果，但易导致硅锭出锭不良率增加，出现硅锭粘裂锭导致得率大幅下降，不具有实际意义。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术旨在提供一种多晶硅铸锭用坩埚，通过在坩埚本体底部内表面增设改性层来改变坩埚底部结构，既避免了增加坩埚制备难度，又易于控制铸锭过程中晶体大小，出锭效果好。本技术实施例提供的多晶硅铸锭用坩埚，包括坩埚本体，所述坩埚本体包括底座及由底座向上延伸的侧壁，所述底座和所述侧壁共同围成一收容空间，所述底座朝向所述收容空间的内表面上设置有改性层，所述改性层包括依次设置在所述底座内表面上的粘结层和引晶层，所述粘结层的材料包括石英料浆和粘结剂，所述引晶层的材料包括熔融石英、结晶石英、碳化硅或硅。本技术中，所述粘结层的厚度小于0.5mm。本技术中，所述粘结剂为硅酸钠水溶液、二氧化硅溶胶、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一种或多种。本技术中，所述引晶层的引晶材料为颗粒、片状或块状，尺寸在0.1-1mm。本技术中，所述引晶层的材料均匀分布，材料之间的间隙小于等于1mm。本技术中，所述引晶层的材料紧密堆积，形成一致密层。致密的引晶层，材料趋近于无缝隙重叠，引晶效果好。本技术中，所述引晶层的厚度为0.02-2mm。本技术中，所述引晶层的材料进一步包括所述粘结层的材料。本技术提供的多晶硅铸锭用坩埚，其底座内表面设置有改性层，所述改性层包括粘结层和引晶层，在多晶硅铸锭过程中，该改性层可有效降低形核能，控制形成的晶体大小，减少位错，提高多晶硅锭整体质量；该多晶硅铸锭用坩埚可通过简单操作制备获得，无需烧结或其他后处理即可满足多晶硅铸锭使用，适于大规模生产。附图说明图1为本技术提供的多晶硅铸锭用坩埚的示意图；图2为图1多晶硅铸锭用坩埚的剖视图；图3为图1多晶硅铸锭用坩埚的俯视图。具体实施方式以下所述是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本技术的保护范围。请参阅图1-3，本技术实施例提供一种多晶硅铸锭用坩埚，包括坩埚本体10，所述坩埚本体10包括底座及由底座向上延伸的侧壁，所述底座和所述侧壁共同围成一收容空间，所述底座朝向所述收容空间的内表面上设置有改性层，所述改性层包括依次设置在所述底座内表面上的粘结层11和引晶层12，所述粘结层的材料包括石英料浆和粘结剂，所述引晶层的材料为熔融石英、结晶石英、碳化硅或硅。本技术实施方式中，所述粘结层的厚度小于0.5mm。在本技术一优选实施方式中，所述粘结层的厚度为0.2-0.5mm。更具体地，所述粘结层的厚度为0.3mm。合适的粘结层厚度既可保证与坩埚良好的结合，同时能防止粘结层开裂的情况出现。本技术实施方式中，所述粘结剂为硅酸钠水溶液、二氧化硅溶胶、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一种或多种。优选地，所述粘结层中，所述粘结剂的质量百分比为2-98％。粘结层的设置可使引晶层牢固结合在所述坩埚的底部，粘结层中加入一定量的石英料浆，可以增强粘结层的强度，使引晶材料更稳定地固定在粘结层上。本技术实施方式中，所述引晶层的引晶材料为颗粒、片状或块状，尺寸在0.1-1mm。具体地，例如可以是硅粉、硅颗粒、硅片或硅块。本技术实施方式中，所述引晶层的材料均匀分布，材料之间的间隙小于等于1mm。本技术一实施方式中，所述引晶层的材料之间的间隙为0.5-1mm。本技术另一实施方式中，所述引晶层的材料紧密堆积，形成一致密层。所述引晶层的厚度依所用引晶材料的大小而定，优选地，所述引晶层的厚度为0.02-2mm。本技术实施方式中，所述引晶层的材料进一步包括所述粘结层的材料。本技术所述的坩埚本体指目前行业内的普通成品坩埚，其形状和种类不限。本技术多晶硅铸锭用坩埚可采用下述方式制备：取坩埚本体，所述坩埚本体包括底座及由底座向上延伸的侧壁，所述底座和所述侧壁共同围成一收容空间；采用涂覆的方式在所述底座朝向所述收容空间的内表面上制备改性层，得到多晶硅铸锭用坩埚，所述改性层包括依次制备在所述底座内表面上的粘结层和引晶层，所述粘结层的材料包括石英料浆和粘结剂，所述引晶层的材料为熔融石英、结晶石英、碳化硅或硅。具体地，改性层的制备过程为：先将高纯石英粉加入到水中研磨制备成石英料浆，再向其中加入粘结剂得到混合料浆，将所述混合料浆涂覆在坩埚底座内表面上，干燥后得到粘结层；再在所述粘结层上涂覆制备引晶层，干燥后，得到改性层。以上所述是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多晶硅铸锭用坩埚，包括坩埚本体，所述坩埚本体包括底座及由底座向上延伸的侧壁，所述底座和所述侧壁共同围成一收容空间，其特征在于，所述底座朝向所述收容空间的内表面上设置有改性层，所述改性层包括依次设置在所述底座内表面上的粘结层和引晶层，所述粘结层的材料包括石英料浆和粘结剂，所述引晶层的材料包括熔融石英、结晶石英、碳化硅或硅。

【技术特征摘要】
1.一种多晶硅铸锭用坩埚，包括坩埚本体，所述坩埚本体包括底座及由底座向上延伸的侧壁，所述底座和所述侧壁共同围成一收容空间，其特征在于，所述底座朝向所述收容空间的内表面上设置有改性层，所述改性层包括依次设置在所述底座内表面上的粘结层和引晶层，所述粘结层的材料包括石英料浆和粘结剂，所述引晶层的材料包括熔融石英、结晶石英、碳化硅或硅。2.如权利要求1所述的多晶硅铸锭用坩埚，其特征在于，所述粘结层的厚度小于0.5mm。3.如权利要求1所述的多晶硅铸锭用坩埚，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔令珂，周华，贾建广，赵子豪，曹伟，
申请(专利权)人：江西中材太阳能新材料有限公司，中材江苏太阳能新材料有限公司，中材高新材料股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江西;36