CN103420618A - 太阳能电池坩埚及其喷涂方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种太阳能电池坩埚喷涂方法，在对太阳能电池坩埚制备时，采用首先在坩埚底部喷涂一层石英砂层，经干燥凝固后，再进行正常的喷涂处理，该方法降低了坩埚制备时的能源消耗，通过新技术获得的太阳能电池坩埚，在制备多晶硅时，可以实现定向凝固铸造多晶硅锭，改变多晶硅晶粒生长过程中，控制底部散热方向，间接控制晶体的生长界面，平整的生长界面有助于得到高质量的晶体，有利于提高光伏电池的转化效率，降低了多晶硅电池的生产成本。本发明还提供了一种太阳能电池坩埚。

Description

太阳能电池坩埚及其喷涂方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池铸锭技术领域，更具体地说，涉及一种太阳能电池坩埚及其喷涂方法。

背景技术

光伏行业，尤其是太阳能电池硅片制造领域，在铸锭岗位，每天都需要大量的坩埚，坩埚在使用前都需要进行喷涂处理。坩埚喷涂用纯水把粉末喷料氮化硅涂喷在坩埚表面，在加热作用下，使液态氮化硅均匀的吸附坩埚表面，形成粉状涂层，由于现行坩埚喷涂工艺的落后和复杂，以及需要消耗大量的水电气能源，不仅直接影响到铸锭质量，影响到电池转换效率的提升，而且，影响到生产成本，制约着组件的发电效率。

现行的喷涂技术是将配制好的硅液涂料用净化的压缩空气进行喷涂，喷枪压力为20psi～40psi，喷涂距离为25～30厘米，定位着落坩埚宽度为15～20厘米，在喷涂过程中一般一次喷涂厚度控制在小于0.01mm内，否则在加热过程中易出现龟裂．起泡．针孔等，坩埚喷涂温度控制在40℃～65℃内．喷涂完成后再进行1400℃的高温热处理，热处理的目的是提高涂层结晶度，避免内应力引起的涂层脱落，从而提高涂层的韧性和附着力。

现行技术不仅工作效率低，还浪费水电气能源（喷涂后需要入烘干炉在1400高温下烘干），更主要的是不能控制晶体的生长界面，电池转换效率低，是目前提升电池转换效率，降低生产成本的瓶颈。

因此，如何提高太阳能电池坩埚的产品质量，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种太阳能电池坩埚喷涂方法，以实现提高太阳能电池坩埚的产品质量；本发明还提供了一种太阳能电池坩埚。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种太阳能电池坩埚喷涂方法，包括步骤：

1）混合硅溶胶、石英砂和陶瓷粘接剂，并搅拌第一预定时间后，获得搅拌均匀的石英砂涂料；

2）均匀涂刷或喷涂所述石英砂涂料于坩埚内径的底部，获得包覆石英砂的坩埚；

3）将包覆石英砂的所述坩埚放置在烘箱内，并在80±5℃的烘烤温度下烘烤50min-70min，获得烘烤后的坩埚；

4）按照质量体积比为1g:4ml:1ml的比例制备由氮化硅、水、硅溶胶组成的硅胶喷涂涂料，并搅拌第二预定时间使其混合均匀；

5）将搅拌均匀的硅胶喷涂涂料均匀喷涂在烘烤后的所述坩埚上，获得包覆硅胶的坩埚，烘烤后的所述坩埚的喷涂环境温度为65-95℃；

6）将包覆硅胶的所述坩埚常温下风干9-13h。

优选地，在上述太阳能电池坩埚喷涂方法中，所述步骤1）前还包括，利用压缩空气对坩埚内径底部进行吹扫，并用百洁布沾无水乙醇擦拭干净。

优选地，在上述太阳能电池坩埚喷涂方法中，所述陶瓷粘结剂的纯度大于99.98%，所述陶瓷粘结剂的粒度为30目-50目。

优选地，在上述太阳能电池坩埚喷涂方法中，所述硅溶胶、石英砂和陶瓷粘结剂的质量混合比例为4.5-5.5:4.5-5.5:2。

优选地，在上述太阳能电池坩埚喷涂方法中，所述硅溶胶、石英砂和陶瓷粘结剂的质量混合比例为5:5:2。

优选地，在上述太阳能电池坩埚喷涂方法中，所述第一预定时间为2-5min。

优选地，在上述太阳能电池坩埚喷涂方法中，所述步骤2）具体为，均匀涂刷或喷涂一层所述石英砂涂料于坩埚内径的底部，干燥后检查石英砂层是否牢固，若无问题，重复涂刷或喷涂多次后，获得包覆石英砂的坩埚。

优选地，在上述太阳能电池坩埚喷涂方法中，所述第二预定时间为25-35min。

优选地，在上述太阳能电池坩埚喷涂方法中，烘烤后的所述坩埚的喷涂环境温度为70-90℃。

一种太阳能电池坩埚，所述太阳能电池坩埚为通过如上任意一项所述的太阳能电池坩埚喷涂方法制备的太阳能电池坩埚。

本发明提供的太阳能电池坩埚喷涂方法，首先混合高纯度硅溶胶、高纯度石英砂和高纯陶瓷粘接剂，并搅拌均匀获得石英砂涂料，然后均匀涂刷或喷涂于坩埚内径的底部，包覆石英砂的坩埚放置在烘箱内，并在80±5度的烘烤温度下烘烤50min-70min。

此时按照1g:4ml:1ml的质量体积比例制备由氮化硅、水、硅溶胶组成的硅胶喷涂涂料，并搅拌第二预定时间后混合均匀，然后在65-95℃的环境温度下将搅拌均匀的硅胶喷涂涂料均匀喷涂在烘烤后的坩埚上，最后将包覆硅胶的坩埚放置在常温下风干9-13h，获得最终喷涂后的坩埚。

本发明在对太阳能电池坩埚制备时，首先在坩埚底部涂刷或喷涂一层石英砂层，经干燥凝固后，再进行正常的喷涂处理，该方法降低了坩埚制备时的能源消耗，通过新技术获得的太阳能电池坩埚，在制备多晶硅时，可以实现定向凝固铸造多晶硅锭，改变多晶硅晶粒生长过程中，控制底部散热方向，间接控制晶体的生长界面，平整的生长界面有助于得到高质量的晶体，有利于提高光伏电池的转化效率，降低了多晶硅电池的生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的太阳能电池坩埚喷涂方法的流程图。

具体实施方式

本发明公开了一种太阳能电池坩埚喷涂方法，提高了太阳能电池坩埚的产品质量；本发明还提供了一种太阳能电池坩埚。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，图1为本发明提供的太阳能电池坩埚喷涂方法的流程图。

本发明提供的太阳能电池坩埚喷涂方法，包括如下步骤：

S01、制备石英砂涂料。

混合硅溶胶、石英砂和陶瓷粘接剂，并搅拌第一预定时间后，获得搅拌均匀的石英砂涂料。硅溶胶、石英砂和陶瓷粘接剂均采用现有技术中较高纯度的材料，以满足坩埚使用过程中的高温要求。

S02、喷涂或涂刷石英砂涂料。

均匀涂刷或喷涂所述石英砂涂料于坩埚内径的底部，获得包覆石英砂的坩埚。

S03、烘烤。

将包覆石英砂的所述坩埚放置在烘箱内，并在80±5℃的烘烤温度下烘烤50min-70min，获得烘烤后的坩埚。

S04、制备坩埚涂料。

按照1g:4ml:1ml的质量体积比例制备由氮化硅、水、硅溶胶组成的硅胶喷涂涂料，并搅拌第二预定时间使其混合均匀。

S05、将涂料喷涂或涂刷到坩埚上。

将搅拌均匀的硅胶喷涂涂料均匀喷涂在烘烤后的所述坩埚上，获得包覆硅胶的坩埚，烘烤后的所述坩埚的喷涂环境温度为65-95℃。

S06、常温风干。

将包覆硅胶的所述坩埚常温下风干9-13h，获得最终喷涂后的坩埚。

本发明在对太阳能电池坩埚制备时，采用首先在坩埚底部喷涂一层石英砂涂料、形成石英砂层，经干燥凝固后，再进行正常的喷涂处理，该方法降低了坩埚制备时的能源消耗，通过新技术获得的太阳能电池坩埚，在制备多晶硅时，可以实现多晶硅锭在铸造过程中的定向凝固，在多晶硅晶粒生长过程中，控制坩埚底部散热方向，间接控制晶体的生长界面，使得多晶硅的生长界面平整，平整的生长界面有助于得到高质量的晶体，有利于提高光伏电池的转化效率，降低了多晶硅电池的生产成本

在本发明一具体实施例中，步骤S01前还包括，利用压缩空气对坩埚内径底部进行吹扫，由将坩埚内的残余粉尘清理干净，然后用百洁布沾无水乙醇擦拭干净，以确保坩埚表面无杂质、灰尘或污垢。

在本发明一具体实施例中，高纯陶瓷粘结剂的纯度大于99.98%，所述高纯陶瓷粘结剂的粒度为30目-50目。

在本发明一具体实施例中，硅溶胶、石英砂和陶瓷粘结剂的质量混合比例为4.5-5.5:4.5-5.5:2。

优选地，硅溶胶、石英砂和陶瓷粘结剂的质量混合比例为5:5:2。

在本发明一具体实施例中，步骤S02具体为，均匀涂刷或喷涂一层石英砂涂料于坩埚内径的底部，干燥后检查石英砂层是否牢固，若无问题，重复涂刷或喷涂多次后，获得包覆石英砂的坩埚。用搅拌均匀的石英砂涂料对坩埚内径的底部进行涂刷或喷涂，涂刷时需要首先在坩埚底部均匀的涂刷或喷涂一层，干燥后检查涂层是否牢固，若无问题，按照第一次喷涂或涂刷方法进行二次涂刷或喷涂，重复多次后，获得具有石英砂涂层的坩埚。

在本发明一具体实施例中，混合搅拌硅溶胶、石英砂、陶瓷粘结剂，在混合搅拌的第一预定时间为2-5min，使其搅拌均匀，优选地，搅拌时间为3分钟。

具体地，高纯度硅溶胶为电子级高纯度硅溶胶。

在本发明一具体实施例中，在制备正常的喷涂涂料时，将氮化硅、水和硅溶胶混合，并搅拌均匀，搅拌的第二预定时间为25-35min，优选地，第二预定时间设置为30min，以使喷涂涂料混合均匀。

在本发明一具体实施例中，烘烤后的坩埚的喷涂环境温度为70-90℃。喷涂要注意喷枪压力、喷涂时喷枪的移动速度和喷涂的均匀性，确保喷涂层的厚度均匀，不出现爆皮和裂纹等问题。

以对一个坩埚的喷涂为例，在对坩埚清理干净后，首先制备石英砂涂料，将电子级高纯度硅溶胶500g、高纯石英砂（二氧化硅）500g和高纯陶瓷粘结剂200g放在容器中搅拌3分钟，使混合均匀。

然后在坩埚内径底部进行涂刷或喷涂一层，干燥后检查石英砂层是否牢固，如无问题，按第一次喷涂或涂刷方法二次喷涂或涂刷，依次按上面方法进行喷涂，重复干燥后检查和重复喷涂或涂刷工艺，直至将混合石英砂涂料涂刷完毕，经喷涂或涂刷结束后的坩埚经旋转烘箱烘烤，连续烘烤1个小时，使石英砂凝固。

然后制备正常的喷涂涂料，按照质量体积比1g:4ml:1ml的比例配比氮化硅、水和硅溶胶，其中水采用纯净水，如待处理的坩埚是内径表面积为2平方米的坩埚时，用氮化硅600g，纯净水2400毫升，硅溶胶600毫升，放在容器内搅拌30分钟，使纯净水、硅溶胶、氮化硅充分混合。混合后的喷涂涂料在70-90℃的环境温度下对包覆石英砂的坩埚进行喷涂，最后风干，完成坩埚的制备。

通过上述方法制备的坩埚，在制备多晶硅锭时，可以实现多晶硅锭的定向凝固，改变多晶硅锭晶粒生长过程中生长方向，控制底部散热方向，间接控制晶体的生长界面的平整度，平整的生长界面有助于得到高质量的晶体，有利于提高光伏电池的转化效率，降低了多晶硅电池的生产成本，具有极大的经济效益和社会效益。

基于上述实施例中提供的太阳能电池坩埚喷涂方法，本发明还提供了一种太阳能电池坩埚，该太阳能电池坩埚为通过上述实施例中提供的太阳能电池坩埚喷涂方法制备的太阳能电池坩埚。

由于该太阳能电池坩埚采用了上述实施例的太阳能电池坩埚喷涂方法制备，所以该太阳能电池坩埚具有的有点由上述实施例提供的太阳能电池坩埚喷涂方法带来，相应请参考上述实施例中的有益效果即可，此处不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种太阳能电池坩埚喷涂方法，其特征在于，包括步骤：

1）混合硅溶胶、石英砂和陶瓷粘接剂，并搅拌第一预定时间后，获得搅拌均匀的石英砂混合液；

2）均匀涂刷或喷涂所述石英砂涂料于坩埚内径的底部，获得包覆石英砂的坩埚；

3）将包覆石英砂的所述坩埚放置在烘箱内，并在80±5℃的烘烤温度下烘烤50min-70min，获得烘烤后的坩埚；

4）按照质量体积比为1g:4ml:1ml的比例制备由氮化硅、水、硅溶胶组成的硅胶喷涂涂料，并搅拌第二预定时间使其混合均匀；

5）将搅拌均匀的硅胶喷涂涂料均匀喷涂在烘烤后的所述坩埚上，获得包覆硅胶的坩埚，烘烤后的所述坩埚的喷涂环境温度为65-95℃；

6）将包覆硅胶的所述坩埚常温下风干9-13h。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池坩埚喷涂方法，其特征在于，所述步骤1）前还包括，利用压缩空气对坩埚内径底部进行吹扫，并用百洁布沾无水乙醇擦拭干净。

3.根据权利要求1所述的太阳能电池坩埚喷涂方法，其特征在于，所述陶瓷粘结剂的纯度大于99.98%，所述陶瓷粘结剂的粒度为30目-50目。

4.根据权利要求3所述的太阳能电池坩埚喷涂方法，其特征在于，所述硅溶胶、石英砂和陶瓷粘结剂的质量混合比例为4.5-5.5:4.5-5.5:2。

5.根据权利要求4所述的太阳能电池坩埚喷涂方法，其特征在于，所述硅溶胶、石英砂和陶瓷粘结剂的质量混合比例为5:5:2。

6.根据权利要求4所述的太阳能电池坩埚喷涂方法，其特征在于，所述第一预定时间为2-5min。

7.根据权利要求4所述的太阳能电池坩埚喷涂方法，其特征在于，所述步骤2）具体为，均匀涂刷或喷涂一层所述石英砂涂料于坩埚内径的底部，干燥后检查石英砂层是否牢固，若无问题，重复涂刷或喷涂多次后，获得包覆石英砂的坩埚。

8.根据权利要求1所述的太阳能电池坩埚喷涂方法，其特征在于，所述第二预定时间为25-35min。

9.根据权利要求1所述的太阳能电池坩埚喷涂方法，其特征在于，烘烤后的所述坩埚的喷涂环境温度为70-90℃。

10.一种太阳能电池坩埚，其特征在于，所述太阳能电池坩埚为通过如权利要求1-9中任意一项所述的太阳能电池坩埚喷涂方法制备的太阳能电池坩埚。

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