【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于坩埚，具体涉及一种坩埚及其制备方法和应用。
技术介绍
1、太阳能作为开发前景最好的绿色能源被逐渐受到重视和大力推广，导致用于太阳能转换的多晶硅铸锭的用量急剧增加。石英陶瓷坩埚(fused silica crucibles)是太阳能电池用多晶硅铸锭过程中用来装载多晶硅原料、在高温下使之熔化结晶生产出多晶硅硅锭的容器。它目前已是多晶硅铸锭生产中需求量很大的一种消耗品。石英陶瓷由于不会与硅发生化学反应，且具备低热膨胀系数、低热导率和优异的热稳定性而被应用于生产多晶硅铸锭的坩埚。
2、石英陶瓷坩埚作为发展多晶硅铸锭中不可替代的关键配套部件，其需求量快速的增长。由于石英陶瓷坩埚使用条件十分苛刻，对坩埚的纯度、强度、外观及内在质量、高温性能、尺寸精度等都有十分严格的要求。石英坩埚的这些性能与石英材料质量有密切的关联尤其是石英材料的纯度。采用较低纯度的石英材料制备的石英坩埚用于制备多晶硅铸锭时，石英坩埚中杂质会影响铸锭品质使少子寿命偏低，进而降低了多晶铸锭的转化效率。以高纯度的石英原料制备石英坩埚能够避免石英坩埚中杂质对多晶铸锭的影响，但是高纯度的石英原料价格较高，6n以上的高纯石英砂每公斤数百甚至上千元，大大提高了石英坩埚的成本。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种坩埚及其制备方法和应用，本专利技术提供的坩埚能够满足用于制备多晶硅铸锭的要求，且生产成本较低。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种坩埚，包括碳纤维基体、填充于所述碳纤维
3、所述碳纤维基体的材料为碳纤维长丝、碳纤维布和碳纤维网胎；所述碳纤维基体中碳纤维长丝的质量百分含量为8~12%；所述碳纤维基体中碳纤维布的质量百分含量为38~42%；所述碳纤维基体中碳纤维网胎的质量百分含量为48~52%；
4、所述涂层的材料包括碳化硅和氮化硅。
5、优选的，所述氮化硅和碳化硅的质量比为3.1~3.2:0.8~0.9。
6、优选的，所述涂层的厚度为390~410μm。
7、本专利技术还提供了上述技术方案所述坩埚的制备方法，包括以下步骤：
8、将碳纤维长丝、碳纤维布和碳纤维网胎层叠后成型，得到碳纤维基体；
9、将所述碳纤维基体和树脂混合依次进行固化成型和气相沉积，得到坯体；
10、在所述坯体表面涂覆涂料后陶瓷化处理，得到所述坩埚；所述涂料包括以下质量百分含量的组分：38~42%聚氮硅烷、48~52%聚碳硅烷和8~12%二氧化硅。
11、优选的，所述碳纤维长丝、碳纤维布和碳纤维网胎层叠中的一个循环单元的顺序为碳纤维布、碳纤维网胎、碳纤维长丝和碳纤维网胎；
12、所述循环单元在碳纤维基体中的个数为10~12层。
13、优选的，所述树脂为呋喃树脂、糠醛树脂或酚醛树脂；所述碳纤维基体和树脂的质量比为100:10~30。
14、优选的，所述固化成型的温度为60~100℃，时间为60~240min。
15、优选的，所述气相沉积的碳源为甲烷或丙烯，所述碳源气体流量为63~67l/min；所述气相沉积的温度为800~1000℃，时间为120~200h。
16、优选的，所述陶瓷化处理的温度为1300~1600℃，时间为24~48h。
17、本专利技术还提供了上述技术方案所述坩埚或上述技术方案所述的制备方法制备得到的坩埚在制备多晶硅铸锭中的应用。
18、本专利技术提供了一种坩埚，包括碳纤维基体、填充于所述碳纤维基体孔隙中的碳和碳纤维基体表面的涂层；所述碳纤维基体的材料为碳纤维长丝、碳纤维布和碳纤维网胎；所述碳纤维基体中碳纤维长丝的质量百分含量为8~12%；所述碳纤维基体中碳纤维布的质量百分含量为38~42%；所述碳纤维基体中碳纤维网胎的质量百分含量为48~52%；所述涂层包括碳化硅和氮化硅。本专利技术提供的坩埚具有较高的纯度、强度和耐高温性，能够满足用于制备多晶硅铸锭的标准要求。本专利技术以碳纤维为主要原料制备坩埚，提高坩埚纯度的同时大大降低了坩埚的生产成本。
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1.一种坩埚，其特征在于，包括碳纤维基体、填充于所述碳纤维基体孔隙中的碳和碳纤维基体表面的涂层；
2.根据权利要求1所述坩埚，其特征在于，所述氮化硅和碳化硅的质量比为3.1~3.2:0.8~0.9。
3.根据权利要求1或2所述坩埚，其特征在于，所述涂层的厚度为390~410μm。
4.权利要求1~3任一项所述坩埚的制备方法，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述碳纤维长丝、碳纤维布和碳纤维网胎层叠中的一个循环单元的顺序为碳纤维布、碳纤维网胎、碳纤维长丝和碳纤维网胎；
6.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述树脂为呋喃树脂、糠醛树脂或酚醛树脂；所述碳纤维基体和树脂的质量比为100:10~30。
7.根据权利要求4或6所述制备方法，其特征在于，所述固化成型的温度为60~100℃，时间为60~240min。
8.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述气相沉积的碳源为甲烷或丙烯，所述碳源气体流量为63~67L/min；所述气相沉积的温度为800~1000℃，时间为1
9.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述陶瓷化处理的温度为1300~1600℃，时间为24~48h。
10.权利要求1~3任一项所述坩埚或权利要求4~9任一项所述的制备方法制备得到的坩埚在制备多晶硅铸锭中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种坩埚，其特征在于，包括碳纤维基体、填充于所述碳纤维基体孔隙中的碳和碳纤维基体表面的涂层；
2.根据权利要求1所述坩埚，其特征在于，所述氮化硅和碳化硅的质量比为3.1~3.2:0.8~0.9。
3.根据权利要求1或2所述坩埚，其特征在于，所述涂层的厚度为390~410μm。
4.权利要求1~3任一项所述坩埚的制备方法，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述碳纤维长丝、碳纤维布和碳纤维网胎层叠中的一个循环单元的顺序为碳纤维布、碳纤维网胎、碳纤维长丝和碳纤维网胎；
6.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述树脂为呋喃树脂、糠醛树...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵强，贾林涛，孙祝林，蒋婕，
申请(专利权)人：上海康碳复合材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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