一种用于铸锭单晶的石英坩埚制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于铸锭单晶的石英坩埚，所述石英坩埚具有底部和从底部的外周部立起的侧壁部，并且上方开口，所述底部内壁呈中间低、四周高的斜坡，且中间位置开设有用于放置籽晶的凹槽。该坩埚可从源头避免多晶形核的可能，从而提高铸锭单晶的光电转换效率。从而提高铸锭单晶的光电转换效率。从而提高铸锭单晶的光电转换效率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于铸锭单晶的石英坩埚


[0001]本申请涉及太阳能光伏材料
，特别是涉及一种用于铸锭单晶的石英坩埚。

技术介绍

[0002]在全球气候变暖及化石能源日益枯竭的大背景下，可再生能源开发利用日益受到国际社会的重视，大力发展可再生能源已成为世界各国的共识。各种可再生能源中，太阳能以其清洁、安全、取之不尽、用之不竭等显著优势，已成为发展最快的可再生能源。太阳能光伏发电行业中，用于制造太阳能电池的晶体硅主要是采用CZ直拉法的单晶硅及采用铸锭技术的多晶硅。其中多晶硅铸锭投料量大、操作简单、工艺成本低，但采用多晶硅铸锭做成的光伏电池光电转换效率较低；而采用直拉单晶硅做成的太光伏电池光电转换效率高，但CZ直拉法单次投料少，操作复杂，成本高。因此，如何结合二者的优点，利用铸造法生产太阳能用单晶硅的方法受到了越来越多的关注。
[0003]在实现本技术的过程中，技术人发现现有技术中至少存在如下问题：
[0004]在铸锭单晶工艺中，通常会引入无位错单晶作为籽晶平铺在平底坩埚底部，这种铺设方式下，籽晶与籽晶之间、籽晶与坩埚壁、籽晶与坩埚底部之间有缝隙，因而不可避免会产生多晶形核，从而导致铸造单晶含有大量的多晶，同时也在晶体内部产生大量的位错，多晶的存在必然导致晶体的光电转换效率无法提高。

技术实现思路

[0005]本申请实施例的目的是提供一种用于铸锭单晶的石英坩埚，该坩埚可从源头避免多晶形核的可能，从而提高铸锭单晶的光电转换效率。
[0006]根据本申请实施例，提供一种用于铸锭单晶的石英坩埚，所述石英坩埚具有底部和从底部的外周部立起的侧壁部，并且上方开口，所述底部内壁呈中间低、四周高的斜坡，且中间位置开设有用于放置籽晶的凹槽。
[0007]可选的，所述凹槽的水平截面与籽晶的形状保持一致。
[0008]可选的，所述凹槽的水平截面呈正方形。
[0009]可选的，所述底部内壁由若干斜坡依次收尾围合而成。
[0010]可选的，所述斜坡的坡度为5
‑
25
°
。
[0011]可选的，所述凹槽的深度为5
‑
10mm，凹槽底面处的厚度为10
‑
20mm。
[0012]可选的，所述侧壁部在开口往下50
‑
100mm处设有用于放置收尾定型板的凸台。
[0013]可选的，所述凸台向内突出1
‑
10mm。
[0014]本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0015]由上述实施例可知，本申请通过采用上述底部凹槽的设计，使得底部的温度控制会比较简单，可以保证晶体生长是由位于坩埚底部中央的籽晶开始，而籽晶范围之外的其它部位因温度较高，不能满足结晶形核所需要的过冷度，无法产生多晶形核，进而可从源头
上避免多晶的产生，提高铸锭单晶的质量。坩埚底部中间低、四周高的斜坡形状模仿CZ单晶法的放肩过程，通过热场控制，可确保在坩埚底部实现单晶横向生产，直至坩埚内壁，待单晶上表面和坩埚底部上端平齐后可通过热场控制实现晶体纵向生长。因此，本技术有助于降低单晶生长环节的成本，对光伏行业的持续成本下降并最终达成低价上网大有裨益。
[0016]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
[0017]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
[0018]图1是根据一示例性实施例示出的一种用于铸锭单晶的石英坩埚的剖面图。
[0019]图2是根据一示例性实施例示出的一种用于铸锭单晶的石英坩埚的剖面图(石英坩埚内放置籽晶)。
[0020]图3是根据一示例性实施例示出的一种用于铸锭单晶的石英坩埚的俯视图。
[0021]图4是根据一示例性实施例示出的一种用于铸锭单晶的石英坩埚的剖面图(带凸台)。
[0022]图中的附图标记有：
[0023]1、底部；2、侧壁部；3、开口；4、斜坡；5、籽晶；6、凹槽；7、凸台。
具体实施方式
[0024]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0025]在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
[0026]参考图1
‑
图3，本技术实施例提供一种用于铸锭单晶的石英坩埚，所述石英坩埚具有底部1和从底部1的外周部立起的侧壁部2，并且上方开口3，所述底部1内壁呈中间低、四周高的斜坡4，且中间位置开设有用于放置籽晶5的凹槽6。
[0027]由上述实施例可知，本申请通过采用上述底部1凹槽6的设计，使得底部1的温度控制会比较简单，可以保证晶体生长是由位于坩埚底部1中央的籽晶5开始，而籽晶5范围之外的其它部位因温度较高，不能满足结晶形核所需要的过冷度，无法产生多晶形核，进而可从源头上避免多晶的产生，提高铸锭单晶的质量。坩埚底部1中间低、四周高的斜坡4形状模仿CZ单晶法的放肩过程，通过热场控制，可确保在坩埚底部1实现单晶横向生产，直至坩埚内壁，待单晶上表面和坩埚底部1上端平齐后可通过热场控制实现晶体纵向生长。因此，本技术有助于降低单晶生长环节的成本，对光伏行业的持续成本下降并最终达成低价上网
大有裨益。
[0028]在本技术一实施例中，所述凹槽6的水平截面与籽晶5的形状保持一致，不失一般性，所述凹槽6的水平截面呈正方形，所述凹槽6的深度为5
‑
10mm，凹槽6底面处的厚度为10
‑
20mm。
[0029]在本技术一实施例中，所述底部1内壁由若干斜坡4(本实施例给出4个，当然不局限于这个数量)依次收尾围合而成，中间低、四周高的斜坡4结构参考当前CZ单晶法的放肩过程，所述斜坡4的坡度为5
‑
25
°
。
[0030]在本技术一实施例中，坩埚本体壁厚为15
‑
25mm。坩埚底部1内外面采用圆角过渡，圆角半径≤20mm，坩埚内壁保持一定的拔模角度，形成上大下小的喇叭口的形状以，便于在石英坩埚毛坯脱模时模芯的拔出，有利于提高石英坩埚毛坯的脱模合格率。
[0031]在本技术一实施例中，参考图4，为配合收尾定型板使用，所述侧壁部2在开口3往下50
‑
100mm处设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于铸锭单晶的石英坩埚，其特征在于，所述石英坩埚具有底部和从底部的外周部立起的侧壁部，并且上方开口，所述底部内壁呈中间低、四周高的斜坡，且中间位置开设有用于放置籽晶的凹槽。2.根据权利要求1所述的一种用于铸锭单晶的石英坩埚，其特征在于，所述凹槽的水平截面与籽晶的形状保持一致。3.根据权利要求1所述的一种用于铸锭单晶的石英坩埚，其特征在于，所述凹槽的水平截面呈正方形。4.根据权利要求1所述的一种用于铸锭单晶的石英坩埚，其特征在于，所述底部内壁由若干斜坡依次收尾围合而成。5.根据权利要求1所述的一种用于铸锭单晶的石英坩埚，其特征在于，所述斜坡的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘立新，钟勇，
申请(专利权)人：长沙新立硅材料科技有限公司，
类型：新型
国别省市：