CN102863144B - 多晶硅铸锭用石英陶瓷坩埚的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种多晶硅铸锭用石英陶瓷坩埚的制造方法，包括以下步骤：a：将石英块料和石英粗颗粒料、第一部分氧化铝球石和高纯水在球磨设备中研磨成中粒径为6-12μm的半成品浆料；b：加入石英细颗粒料和第二部分氧化铝球石，和步骤a中的半成品浆料一起混合均匀，制作成中粒径为10-50μm的成品浆料；c：成品浆料进行除泡处理，常压下注入石膏模具中，静止放置1-2天以脱水，然后脱模形成半成品坩埚；d：半成品坩埚在90-190℃的温度下干燥；e：将干燥后的坯体放入窑炉，在900-1200℃的温度下烧结12-20小时，获得多晶硅铸锭用石英陶瓷坩埚。本发明方法烧结出的坩埚结构致密、均匀、体积密度高，并且断裂模数高。

Description

多晶硅铸锭用石英陶瓷坩埚的制造方法
技术领域
本发明涉及石英陶瓷坩埚的制造方法，尤其涉及多晶硅铸锭用石英陶瓷坩埚的制造方法，以及可由此获得的石英陶瓷坩埚。
背景技术
当今世界能源日趋紧张，光伏技术可以充分利用太阳能，有效缓解世界能源紧张这一局面，并且清洁、环保。光伏技术主要有单晶硅、多晶硅、薄膜电池，与单晶硅、薄膜电池相比，多晶硅具有发电效率高、使用寿命长、成本低等优点，近些年多晶硅光伏产业得到快速发展和广泛的应用。
对于多晶硅铸锭用坩埚，有的采用石墨材质制作，制作成本高，并且铸锭产品杂质含量高，铸锭合格部分非常低，效果不好，未得到规模应用。有的采用连续铸锭，但技术要求过高，不成熟，尚属实验阶段。200810124615.X公开了一种用于多晶硅结晶的不透明石英坩埚因其工艺本身的特点，其产品存在体积密度低和断裂模数低的缺点。因此迫切需要研发新型的多晶硅铸锭用石英陶瓷坩埚。
发明内容
本发明的一个目的是提供所述的多晶硅铸锭用石英陶瓷坩埚的制造方法，包括以下步骤：
a：将石英块料和石英粗颗粒料、第一部分氧化铝球石和高纯水在球磨设备中研磨成中粒径为6-12μm的半成品浆料；
b：加入石英细颗粒料和第二部分氧化铝球石，和步骤a中的半成品浆料一起混合均匀，制作成中粒径为10-50μm的成品浆料；
c：成品浆料进行除泡处理，常压下注入石膏模具中，静止放置1-2天以脱水，然后脱模形成半成品坩埚；
d：半成品坩埚在90-190℃的温度下干燥；
e：将干燥后的坯体放入窑炉，在900-1200℃的温度下烧结12-20小时，获得多晶硅铸锭用石英陶瓷坩埚。
本发明所使用的术语“中粒径(D50)”是指颗粒样品的累计粒度分布百分数达到50％时所对应的粒径。它的物理意义是粒径大于它的颗粒占50％，小于它的颗粒也占50％。
本发明所使用的术语“高纯水”(high-purity water)是指几乎全部去除杂质和气体的水，其杂质含量小于0.1mg/L，当水的温度为25℃时，其电导率小于1us/cm。本发明采用高纯水混合原料的目的在于降低杂质。
本发明制造石英陶瓷坩埚的原料为石英、氧化铝球石和高纯水。氧化铝球石中氧化铝含量极高，由于氧化铝和二氧化硅在400-1200℃可形成刚玉假相，超过1100℃后逐渐转化成刚玉，而本发明坩埚的使用温度为1500-1600℃，因此在坩埚使用过程中将形成刚玉，而刚玉具有很强的硬度及高温稳定性，因此，制备得到的石英陶瓷坩埚具有提高的强度热稳定性。
根据本发明的一个优选实施方式，a步骤中的第一部分氧化铝球石的直径为30-60mm，加入量为石英块料和石英粗颗粒料总质量的60-80％。
根据本发明的一个优选实施方式，a步骤中的石英块料的直径小于60mm，石英粗颗粒料的直径小于5mm。
根据本发明的一个优选实施方式，a步骤中的石英块料的质量是石英粗颗粒料质量的1-2倍。
根据本发明的一个优选实施方式，b步骤中的石英细颗粒料的中粒径为10-50μm，加入量为石英块料和石英粗颗粒料总质量的30-50％。根据本发明的一个优选实施方式，b步骤中的第二部分氧化铝球石的直径为30-60mm，加入量为石英块料和石英粗颗粒料总质量的15-25％。
根据本发明的一个优选实施方式，c步骤中的除泡处理包括向成品浆料中加入有机除泡剂，混合均匀后静止存放2～5小时以排除气泡的步骤。所述的有机除泡剂优选为甲基纤维素，加入量为成品浆料总质量的5-50ppm。成品浆料经过除泡处理，生产的坩埚基本无气泡，使得石英陶瓷坩埚内部组织结构致密、均匀，断裂模数高。另外，由于除泡过程中不经过震动，产品不存在显性裂纹、隐形裂纹、气泡，具有优异的抗热震性性，有效保证了坩埚在多晶硅铸锭的高温稳定性，产品可靠耐用。
根据本发明的一个优选实施方式，所使用的石英块料和石英颗粒料的二氧化硅含量为≥99.5％。
根据本发明的一个优选实施方式，e步骤中，坯体进窑炉烧成前经过打磨和修补。
本发明的另一目的是提供由上述制造方法获得的多晶硅铸锭用石英陶瓷坩埚。
本发明多晶硅铸锭用石英陶瓷坩埚可以是适于应用的任何方式。例如，本发明多晶硅铸锭用石英陶瓷坩埚可以为长方体空腔结构，包括底面及前、后、左、右四侧壁，其中所述石英陶瓷坩埚的长度为800-1100mm，宽度为800-1100mm，高度为350-600mm，底面及四侧壁厚度为15-30mm。这种石英陶瓷坩埚由于体积尺寸大，容积大，产出高，能装多晶硅原料400～800kg，耗电2000～4000kwh，对比同等能量多产出单晶硅硅棒60～120kg。
本发明通过采取加入氧化铝球石的高纯石英材料作为原料，和成品浆料经过除泡处理的关键步骤，从而使得制备得到的石英陶瓷坩埚的体积密度达到1.96-2.05g/cm3、断裂模数达到18Mpa以上，体积密度的增加、断裂模数的提高增加了高温状态下的稳定性。。
具体实施方式
实施例1：
第一步：2800kg石英块料(购自灵寿县清源矿产品加工厂，批号201011D)，颗粒直径小于60mm，2200kg石英粗颗粒料(购自凤阳县晨光石英砂厂，批号201012A)，颗粒直径小于5mm，加入1500kg高纯水，加入3500kg直径为60mm的氧化铝球石(购自佛山特高特陶瓷有限公司，批号为201006A)，在球磨设备中制作成中粒径为6μm半成品浆料。
第二步：加入1500kg中粒径为25μm的石英细颗粒料(购自东海县桃盛熔融石英公司，批号201011H)，加入1000kg直径为40mm的氧化铝球石，和第一步中的半成品浆料一起混合均匀，制作成中粒径为15μm成品浆料。
第三步：成品浆料加入10ppm的甲基纤维素(购自淄博海澜化工有限公司，批号为201012C)，混合均匀后静止存放2.5小时以排除气泡，常压下注入石膏模具中，静止放置1天以充分脱水，把石膏模具拆掉，形成半成品坩埚。
第四步：半成品坩埚经过烘干，干燥温度为90℃。
第五步：经过打磨、修补后进窑炉烧成，烧成温度900℃，烧成时间12小时，最后获得多晶硅铸锭用坩埚。
实施例2：
第一步：3000kg石英块料，颗粒直径小于60mm，2000kg石英粗颗粒料，颗粒直径小于5mm，加入1500kg的高纯水，加入3500kg直径为50mm的氧化铝球石，在球磨设备中制作成中粒径9μm半成品浆料。
第二步：另外加入2500kg中粒径为25μm的石英细颗粒料，加入1500kg直径为30mm的氧化铝球石，和第一步中的半成品浆料一起混合均匀，制作中粒径为20μm成品浆料。
第三步：成品浆料加入20ppm的甲基纤维素，混合均匀后静止存放2.5小时以排除气泡，常压下注入石膏模具中，静止放置2天以充分脱水，把石膏模具拆掉，形成半成品坩埚。
第四步：半成品坩埚经过烘干，干燥温度为120℃。
第五步：经过打磨、修补后进窑炉烧成，烧成温度1000℃，烧成时间14小时，最后获得多晶硅铸锭用坩埚。
实施例3：
第一步：3200kg石英块料，颗粒直径小于60mm，1800kg石英粗颗粒料，颗粒直径小于5mm，加入1200kg的高纯水，加入3800kg直径为40mm、60mm混合的氧化铝球石，在球磨设备中制作成中粒径9μm半成品浆料。
第二步：另外加入2500kg中粒径为35μm的石英细颗粒料，加入800kg直径为40mm的氧化铝球石，和第一步中的半成品浆料一起混合均匀，制作成中粒径为22μm成品浆料。
第三步：成品浆料加入40ppm的甲基纤维素，混合均匀后静止存放2.5小时以排除气泡，常压下注入石膏模具中，静止放置2天以充分脱水，把石膏模具拆掉，形成半成品坩埚。
第四步：半成品坩埚经过烘干，干燥温度为190℃。
第五步：经过打磨、修补后进窑炉烧成，烧成温度1100℃，烧成时间18小时，最后获得多晶硅铸锭用坩埚。
对上述实施例制备得到的多晶硅铸锭用石英陶瓷坩埚进行气孔率、断裂模数和体积密度检测，主要性能指标见表1。
气孔率检测根据GB3810.3-陶瓷试验方法：第3部分进行；断裂模数检测根据GB3810.4-陶瓷砖试验方法：第4部分进行；体积密度检测根据GB3810.3-陶瓷试验方法：第3部分进行。由表1结果可知本发明多晶硅铸锭用石英陶瓷坩埚的气孔率更低、体积密度更大且断裂模数更高，从而本发明多晶硅铸锭用石英陶瓷坩埚更坚固耐用，多晶硅铸锭的适应性更高。
表1
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制，凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (10)

1.多晶硅铸锭用石英陶瓷坩埚的制造方法，包括以下步骤：
a：将石英块料和石英粗颗粒料、第一部分氧化铝球石和高纯水在球磨设备中研磨成中粒径为6-12μm的半成品浆料；
b：加入石英细颗粒料和第二部分氧化铝球石，和步骤a中的半成品浆料一起混合均匀，制作成中粒径为10-50μm的成品浆料；
c：成品浆料进行除泡处理，常压下注入石膏模具中，静止放置1-2天以脱水，然后脱模形成半成品坩埚；其中所述除泡处理包括向成品浆料中加入成品浆料总质量的5-50ppm的甲基纤维素，混合均匀后静止存放2～5小时以排除气泡；d：半成品坩埚在90-190℃的温度下干燥；
e：将干燥后的坯体放入窑炉，在900-1200℃的温度下烧结12-20小时，获得多晶硅铸锭用石英陶瓷坩埚。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于a步骤中的石英块料的直径小于60mm，石英粗颗粒料的直径小于5mm。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于a步骤中的石英块料的质量是石英粗颗粒料质量的1-2倍。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于a步骤中的第一部分氧化铝球石的直径为30-60mm，加入量为石英块料和石英粗颗粒料总质量的60-80％。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于a步骤中的高纯水的加入量为石英块料和石英粗颗粒料总质量的20-30％。
6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于b步骤中石英细颗粒料的中粒径为10-50μm，加入量为石英块料和石英粗颗粒料总质量的30-50％。
7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于b步骤中的第二部分氧化铝球石的直径为30-60mm，加入量为石英块料和石英粗颗粒料总质量的15-35％。
8.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于石英块料、石英粗颗粒料和石英细颗粒料的二氧化硅含量为≥99.5％。
9.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于e步骤中，坯体进窑炉烧成前经过打磨和修补。
10.能够根据权利要求1-9任一项所述制造方法获得的多晶硅铸锭用石英陶瓷坩埚。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103088417B (zh) * 2013-01-22 2016-08-03 晶海洋半导体材料（东海）有限公司 一种多晶铸锭用高效坩埚及其制备方法
CN105088340A (zh) * 2015-09-06 2015-11-25 江苏协鑫硅材料科技发展有限公司 一种坩埚及其制备方法
CN108301041A (zh) * 2018-04-28 2018-07-20 烟台同立高科新材料股份有限公司 一种多晶硅铸锭用坩埚及其制备方法
CN110451941A (zh) * 2019-08-21 2019-11-15 大同新成新材料股份有限公司 一种多晶硅铸锭用坩埚的制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101988214A (zh) * 2010-12-09 2011-03-23 江苏润弛太阳能材料科技有限公司 一种用于多晶硅铸锭的熔融石英坩埚的制备方法
CN102030470A (zh) * 2010-10-26 2011-04-27 龙立华 一种注凝成型熔融石英坩埚及其制造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102030470A (zh) * 2010-10-26 2011-04-27 龙立华 一种注凝成型熔融石英坩埚及其制造方法
CN101988214A (zh) * 2010-12-09 2011-03-23 江苏润弛太阳能材料科技有限公司 一种用于多晶硅铸锭的熔融石英坩埚的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
具有良好热稳定性的85刚玉坩埚的研制;卢德等;《高速摄影与光子学》;19851231(第3期);第54页第2段-第58页最后1段 *

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