CN104651932A - 一种多晶石英陶瓷坩埚及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多晶石英陶瓷坩埚及其制备方法。本发明提供的多晶石英陶瓷坩埚的内壁设有涂层；所述涂层包括粒径为10μm～150μm的石英砂。本发明采用带有粒径为10μm～150μm的石英砂涂层的石英陶瓷坩埚进行多晶硅铸锭，可有效减少石英陶瓷坩埚内部杂质元素向硅锭内部扩散，提高硅锭少子寿命，减少硅锭的红区宽度，减少硅片制成电池片后EL检测黑边比例，提高其光电转化效率，从而使得石英陶瓷坩埚可以更好地满足实际生产的需要。实验结果表明：采用本发明提供的多晶石英陶瓷坩埚制备的多晶硅铸锭的红区宽度可降至10mm以下，甚至可降至0mm。
Description
技术领域
本发明属于坩埚的技术领域，尤其涉及一种多晶石英陶瓷坩埚及其制备方法。
背景技术
太阳能作为可再生清洁能源，因其具有安全可靠、无噪声、无污染、制约少、故障率低、维护简便、资源广阔等其他常规能源所不具备的优点，已广泛应用在并网发电、民用发电、公共设施以及一体化节能建筑方面。而在太阳能发电领域中，晶体硅光伏发电系统占据新能源光伏发电市场的主要地位，作为光伏发电的主要环节-多晶硅，市场对多晶硅的品质要求日益严格。
目前，多晶硅铸锭的工艺流程需要4个环节：坩埚喷涂、坩埚烘烤、坩埚装料以铸锭生产，在铸锭生产的过程中，需要经过加热、熔化、长晶、退火、冷却五个过程。多晶硅铸锭的工艺是光伏发电产业推广和应用的重要环节，在这一生产环节中，石英陶瓷坩埚属于该产业链中必须使用的容器，从而对石英陶瓷坩埚的纯度提出了更为苛刻的要求。
传统方法进行多晶硅铸锭时，直接采用的是传统方法生产的石英陶瓷坩埚，在硅料熔化、长晶的过程中，硅熔体和石英陶瓷坩埚长时间地接触，会产生粘滞作用；而且由于多晶硅和石英陶瓷坩埚的热膨胀系数不同，在硅锭冷却时，很有可能造成硅锭或坩埚的破裂而影响生产和应用。并且，传统方法生产的石英陶瓷坩埚存在很多方面的不足，一是传统的石英陶瓷坩埚中具有较高的C、O、P杂质；二是传统的石英陶瓷坩埚生产工艺中会带入较高含量的金属杂质，特别是铝杂质。这些杂质进入硅锭中与硅液反应，使硅锭的红区宽度达到20mm～28mm，红区宽度反应硅锭质量，红区越宽，硅锭边角质量越差；红区宽度增加，会增加硅片支撑电池片后EL检测黑边比例，降低其光电转化效率。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多晶石英陶瓷坩埚及其制备方法，采用本发明提供的多晶石英陶瓷坩埚进行多晶硅铸锭，能降低硅锭的红区宽度，提高多晶硅的品质。
本发明提供了一种多晶石英陶瓷坩埚，所述多晶石英陶瓷坩埚的内壁设有涂层；
所述涂层包括粒径为10μm～150μm的石英砂。
优选地，所述涂层还包括粘接剂。
优选地，所述涂层还包括氢氧化钡。
优选地，所述涂层的厚度为1000μm～2000μm。
本发明提供了一种多晶石英陶瓷坩埚的制备方法，包括以下步骤：
将包括粒径为10μm～150μm石英砂的涂液涂覆在多晶石英陶瓷裸埚的内壁，干燥，得到多晶石英陶瓷坩埚；
所述多晶石英陶瓷坩埚的内壁设有涂层；
所述涂层包括粒径为10μm～150μm的石英砂。
优选地，所述涂液的制备方法包括以下步骤：
将包括第一石英砂的浆料和第二石英砂混合，得到涂液；
所述第一石英砂的粒径为10μm～80μm；
所述第二石英砂的粒径为70μm～150μm。
优选地，所述浆料的电导率小于30s/cm；
所述浆料的粘度为90mPa.s～130mPa.s。
优选地，所述浆料和第二石英砂的质量比为1：0.9～1.2。
优选地，所述涂覆的温度为50℃～60℃。
优选地，所述浆料的制备方法包括以下步骤：
将粒径大于150μm的石英砂和水混合球磨，得到浆料。
优选地，所述粒径大于150μm的石英砂和水的质量比为3:1.8～2.2。
本发明提供了一种多晶石英陶瓷坩埚，所述多晶石英陶瓷坩埚的内壁设有涂层；所述涂层包括粒径为10μm～150μm的石英砂。本发明采用带有粒径为10μm～150μm的石英砂涂层的石英陶瓷坩埚进行多晶硅铸锭，可有效减少石英陶瓷坩埚内部杂质元素向硅锭内部扩散，提高硅锭少子寿命，减少硅锭的红区宽度，减少硅片制成电池片后EL检测黑边比例，提高其光电转化效率，从而使得石英陶瓷坩埚可以更好地满足实际生产的需要。实验结果表明：采用本发明提供的多晶石英陶瓷坩埚制备的多晶硅铸锭的红区宽度可降至10mm以下，甚至可降至0mm。
附图说明
图1为本发明实施例采用的传统石英陶瓷坩埚结构示意图；
图2为本发明实施例1的传统石英陶瓷坩埚喷涂涂层后的结构示意图；
图3为本发明实施例1和实施例2制备的硅锭的红区宽度测试图；
图4为本发明实施例2的传统石英陶瓷坩埚刷涂涂层后的结构示意图；
图5为本发明实施例3和实施例4制备的硅锭的红区宽度测试图；
图6为本发明实施例5和实施例6制备的硅锭的红区宽度测试图；
图7为本发明实施例7和实施例8制备的硅锭的红区宽度测试图；
图8为本发明实施例9和实施例10制备的硅锭的红区宽度测试图；
图9为本发明实施例11和实施例12制备的硅锭的红区宽度测试图。
具体实施方式
本发明提供了一种多晶石英陶瓷坩埚，所述多晶石英陶瓷坩埚的内壁涂有涂层；
所述涂层包括粒径为10μm～150μm的石英砂。
本发明提供的多晶石英陶瓷坩埚进行多晶硅铸锭，可有效减少石英陶瓷坩埚内部杂质元素向硅锭内部扩散，提高硅锭少子寿命，减少硅锭的红区宽度，减少硅片制成电池片后EL检测黑边比例，提高其光电转化效率，从而使得石英陶瓷坩埚可以更好地满足实际生产的需要。
在本发明中，未涂层的坩埚的型号如表1所示，表1为现有技术中未涂层的坩埚的型号：
表1未涂层的坩埚的型号
在本发明的实施例中，采用型号为G6-540D作为进行涂层的石英陶瓷裸埚。
在本发明中，所述未涂层的坩埚的纯度见表2所示，表2为未涂层的坩埚的组成成分含量：
表2未涂层的坩埚的组成成分含量
在本发明中，所述粒径为10μm～150μm的石英砂优选由粒径为10μm～80μm的石英砂和粒径为70μm～150μm的石英砂组成；所述粒径为10μm～80μm的石英砂和粒径为70μm～150μm的石英砂的质量比优选为0.8～1.2:1，更优选为1:1。
在本发明中，所述涂层优选还包括粘接剂。在本发明中，所述粘接剂优选包括硅溶胶和陶瓷粘接剂中的一种或两种，更优选为硅溶胶。本发明对所述粘接剂的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的粘接剂即可，如可以采用其市售商品。粘接剂的纯度必须大于99.99％，浆料粘接性不强的情况下可加入粘接剂，粘度达到要求可不使用粘接剂。在本发明中，所述粘接剂的纯度高，具有较好的耐火性，粘结力强等特点。硅溶胶为纳米级的二氧化硅颗粒在水中或溶剂中的分散液，纯度高，可用作各种耐火材料粘结剂，具有粘结力强、耐高温(1500℃～1600℃)等特点，可以作为本发明的粘接剂使用。在本发明中，所述粘接剂和粒径为10μm～150μm的石英砂的质量比优选为0.1～0.3:1，更优选为0.2:1。在本发明中，所述粘接剂的用量不宜过多，过多可能造成涂层龟裂，若浆料粘度足够，足够与涂层粘附，可不必加入粘接剂。
在本发明中，所述涂层优选还包括氢氧化钡。在本发明中，氢氧化钡纯度要求大于99.99％，氢氧化钡放于高纯水中溶解时，由于氢氧化钡溶解度不高，需对溶液进行加热才能最大程度地将其溶解。因为氢氧化钡为碱性物质会与二氧化硅在高温下反应生成硅酸钡，其反应化学方程式：Ba(OH)2+SiO2＝BaSiO3+H2O，硅酸钡能有效阻隔硅料与石英材料之间的化学反应。在本发明中，所述氢氧化钡和粒径为10μm～150μm的石英砂的质量比优选为20g：400g～450g，更优选为20g：450g。
在本发明中，所述涂层的厚度优选为1000μm～2000μm。在本发明中，所述涂层均匀的覆盖在石英陶瓷裸埚内壁。
本发明通过在石英陶瓷裸埚内层设置高纯涂层，克服了传统石英坩埚以下不足，一是传统的石英陶瓷坩埚中具有的较高的C、O、P杂质，影响下游电池片的电性能；二是传统工艺生产的石英陶瓷坩埚会带入较高的铝含量，降低坩埚的电阻率。
本发明提供了一种多晶石英陶瓷坩埚的制备方法，包括以下步骤：
将包括粒径为10μm～150μm石英砂的涂液涂覆在多晶石英陶瓷裸埚的内壁，干燥，得到多晶石英陶瓷坩埚；
所述多晶石英陶瓷坩埚的内壁设有涂层；
所述涂层包括粒径为10μm～150μm的石英砂。
在本发明中，所述涂液的制备方法优选包括以下步骤：
将包括第一石英砂的浆料和第二石英砂混合，得到涂液；
所述第一石英砂的粒径为10μm～80μm；
所述第二石英砂的粒径为70μm～150μm。
本发明将包括第一石英砂的浆料和第二石英砂混合，得到涂液。本发明将第一石英砂和第二石英砂的混合使用，能够降低生产成本。
本发明对浆料的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的制备粒径为10μm～80μm石英砂的浆料的技术方案自行制备即可。在本发明中，所述浆料的制备方法优选包括以下步骤：
将粒径大于150μm的石英砂和水混合球磨，得到浆料。
本发明对所述粒径大于150μm的石英砂的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的粒径大于150μm的石英砂，如可以采用其市售商品。在本发明中，所述粒径大于150μm的石英砂的纯度大于99.99％；不同粒径的石英砂颗粒的纯度要求大于99.99％(SiO2＞99.99％，Al2O3＜5.0ppm，Fe2O3＜5.0ppm，Na+＜2.0ppm，K+＜2.0ppm，Cl-＜2.0ppm，F-＜2.0ppm等)，石英砂若是纯度不够高，会降低石英陶瓷坩埚高纯层的效果，从而影响硅锭质量。
在本发明中，所述水优选为高纯水，所述高纯水的电导率小于2s/cm。
本发明优选采用球磨机进行粒径大于150μm的石英砂和水的混合球磨。在本发明中，所述球磨机的内衬的材料为聚氨酯材料，球石为氧化锆，在球磨过程中硬碰软，可以减少损耗，更大程度的保证浆料纯度。
在本发明中，所述粒径大于150μm的石英砂和水的质量比优选为3:1.8～2.2，更优选为3:2。
在本发明中，所述球磨的温度优选为30℃～50℃，球磨的时间优选为7h～9h，更优选为8h。
在本发明中，所述浆料的电导率优选小于30s/cm；所述浆料的粘度优选为90mPa.s～130mPa.s。
本发明对所述第二石英砂的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的第二石英砂即可，如可以采用其市售商品。
在本发明中，所述浆料和第二石英砂的质量比优选为1：0.9～1.2，更优选为1:1。
在本发明中，当所述涂液的粘度不满足使用要求时，需要在制备过程中加入粘接剂。在本发明中，所述粘接剂的种类和用量与上述技术方案所述粘接剂的种类和用量一致，在此不再赘述。本发明优选将粒径为10μm～80μm石英砂的浆料、粒径为70μm～150μm的石英砂和粘接剂混合在一起，得到涂液。在本发明中，所述粘接剂的用量不宜过多，过多可能造成涂层龟裂，若浆料粘度足够，足够与涂层粘附，可不必加入粘接剂。
为了增加高纯涂层的效果，本发明优选在石英陶瓷坩埚内壁附着氢氧化钡溶液。氢氧化钡溶液与浆料中SiO3 2-离子发生反应，在涂层外表面产生BaSiO3薄膜，离子反应式：Ba2++2OH-+SiO2＝BaSiO3+H2O。薄膜可有效阻隔硅料与石英砂材料之间产生化学反应，从而达到高纯效果。
本发明对所述多晶石英陶瓷裸埚的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的多晶石英陶瓷裸埚即可，如可以采用其市售商品。本发明对所述多晶石英陶瓷裸埚的尺寸没有特殊的限制，本发明优选采用外径为1043±6mm，底部内径为990±4mm，底厚为22±2mm，口沿壁厚为21±2mm，高为540±2mm的多晶石英陶瓷裸埚进行涂覆。
本发明对所述涂覆的方式没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的涂覆方式即可，如可以采用刷涂或喷涂，优选为均匀刷涂或均匀喷涂。在本发明中，涂刷工具毛刷应尽量避免外界因素带来污染，刷柄应用塑料的或者木质的；喷涂工具每次使用前后都需要用高纯水清洗并干燥；涂覆过程中采用的手套要用塑料或塑胶手套，避免涂刷或喷涂过程中汗液进入涂层中。在本发明中，喷涂时，喷涂环境要选择无尘洁净室，避免外界灰尘、异物的污染。
在本发明中，当制得的高纯多晶石英陶瓷坩埚的涂层中包括氢氧化钡时，本发明在制备过程中，优选将氢氧化钡溶解制得氢氧化钡溶液，将氢氧化钡溶液喷涂于已经涂覆有粒径为10μm～80μm的石英砂浆料和粒径为70μm～150μm的石英砂混合涂液的多晶石英陶瓷坩埚的内壁上；或将氢氧化钡溶液喷涂于已经涂覆有粒径10μm～80μm的石英砂浆料、粒径70μm～150μm的石英砂和粘接剂混合涂液的多晶石英陶瓷坩埚的内壁上。
在本发明中，所述涂覆的温度优选为50℃～60℃，更优选为53℃～57℃。在本发明中，所述涂层的厚度不宜太厚，避免涂层因为太厚内外膨胀系数不均而引起涂层脱落。在本发明中，所述涂覆的方式为喷涂时，喷涂得到的涂层的厚度优选为1000μm～1500μm；所述涂覆的方式为刷涂时，刷涂得到的涂层的厚度优选为1500μm～2000μm。本发明在涂覆时，涂覆区域的上边缘优选为离裸埚口1/5高度处。
涂覆完毕后，本发明将涂覆后的石英陶瓷坩埚进行干燥。本发明对所述干燥的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的干燥技术方案即可。本发明优选采用自然干燥的方式进行干燥。本发明通过干燥将涂液中的水分完全挥发出来；所述干燥的温度优选为15℃～40℃，更优选为20℃～30℃；所述干燥的时间优选为1h～4h，更优选为2h～3h。本发明采用自然干燥无需进行焙烧即可得到设有粒径为10μm～150μm的石英砂涂层的石英陶瓷坩埚，能节约能源、节省时间和设备，从而提高工效，降低成本。
本发明采用制备的多晶石英陶瓷坩埚进行多晶硅铸锭。本发明对所述多晶硅铸锭的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的多晶硅铸锭的技术方案即可。在本发明中，多晶硅铸锭流程为将石英陶瓷裸埚进行涂覆，得到多晶石英陶瓷坩埚；向多晶石英陶瓷坩埚装硅料，然后在炉中将硅料熔化、长晶；然后冷却，出炉，再冷却，得到硅锭。在本发明中，铸锭过程中，硅料熔化的温度优选为1520℃～1550℃，更优选为1540℃；长晶的温度优选为1400℃～1420℃，更优选为1410℃。本发明对得到的硅锭的红区宽度进行检测。本发明采用本领域技术人员熟知的少子测量仪进行硅锭的红区宽度的测试。
本发明提供了一种多晶石英陶瓷坩埚，所述多晶石英陶瓷坩埚的内壁设有涂层；所述涂层包括粒径为10μm～150μm的石英砂。本发明采用带有粒径为10μm～150μm的石英砂涂层的石英陶瓷坩埚进行多晶硅铸锭，可有效减少石英陶瓷坩埚内部杂质元素向硅锭内部扩散，提高硅锭少子寿命，减少硅锭的红区宽度，减少硅片制成电池片后EL检测黑边比例，提高其光电转化效率，从而使得石英陶瓷坩埚可以更好地满足实际生产的需要。实验结果表明：采用本发明提供的多晶石英陶瓷坩埚制备的多晶硅铸锭的红区宽度可降至10mm以下，甚至可降至0mm。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种多晶石英陶瓷坩埚及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将3份粒径大于150μm、纯度不低于99.99％的石英砂颗粒放入球磨机中，再加入2份的高纯水(电导率小于2s/cm)，混合球磨8小时，得到粒径为10μm～80μm石英砂的浆料，浆料粘度为100mPa.s；
将1份球磨出的浆料、1/5份硅溶胶和1份粒径为70μm～150μm的石英砂混合并搅拌1小时，使其混合均匀。将石英陶瓷裸埚置于加热器上进行加热，当石英陶瓷裸埚被加热至60℃时，采用涂刷的方式均匀地涂在石英陶瓷裸埚内壁，涂刷的涂层厚度在1900μm，再使其自然干燥3小时，得到多晶石英陶瓷坩埚。
本发明实施例采用传统石英陶瓷坩埚，其结构示意图如图1所示，图1为本发明实施例采用的传统石英陶瓷坩埚结构示意图；
图2为本发明实施例1的传统石英陶瓷坩埚喷涂涂层后的结构示意图，其中，1为石英陶瓷坩埚本体，2为石英陶瓷坩埚高纯涂层。从图2可以看出，石英陶瓷坩埚高纯涂层设置于坩埚内壁。
将上述制得的多晶石英陶瓷坩埚用来制备多晶硅铸锭，铸锭过程中，硅料熔化的温度为1540℃，长晶时的温度为1410℃。本发明对得到的硅锭进行红区宽度的测试，如图3所示，图3为本发明实施例1和实施例2制备的硅锭的红区宽度测试图，测试结果为：硅锭的红区宽度平均为10mm。
实施例2
将3份粒径大于150μm、纯度不低于99.99％的石英砂颗粒放入球磨机中，再加入2份的高纯水(电导率小于2s/cm)，混合球磨8小时，得到粒径为10μm～80μm石英砂的浆料；
将1份球磨出的浆料、1/5份硅溶胶和1份粒径为70μm～150μm的石英砂混合并搅拌1小时，使其混合均匀。将石英陶瓷裸埚置于加热器上进行加热，当石英陶瓷裸埚被加热至58℃时，采用喷刷的方式均匀地喷在石英陶瓷裸埚内壁，喷涂的涂层厚度为1100μm，再使其自然干燥3小时，得到多晶石英陶瓷坩埚。
图4为本发明实施例2的传统石英陶瓷坩埚刷涂涂层后的结构示意图，其中，1为石英陶瓷坩埚本体，2为石英陶瓷坩埚高纯涂层。从图4可以看出，石英陶瓷坩埚涂层设置于坩埚内壁。
将上述制得的多晶石英陶瓷坩埚用来制备多晶硅铸锭，铸锭过程中，硅料熔化的温度为1540℃，长晶时的温度为1410℃。本发明对得到的硅锭进行红区宽度的测试，如图3所示，测试结果为：硅锭的红区宽度平均为10mm。
实施例3
将3份粒径大于150μm、纯度不低于99.99％的石英砂颗粒放入球磨机中，再加入2份高纯水(电导率小于2s/cm)，混合球磨8小时，得到粒径为10μm～80μm石英砂的浆料，浆料粘度为120mPa.s；
将1份球磨出的浆料和1份粒度为70μm～150μm的石英砂混合并搅拌1小时，使其混合均匀。将石英陶瓷裸埚置于加热器上进行加热，当石英陶瓷裸埚被加热至55℃时，采用涂刷的方式均匀地涂在石英陶瓷裸埚内壁，涂刷的涂层厚度在1800μm，再使其自然干燥3小时，得到多晶石英陶瓷坩埚。
将上述制得的多晶石英陶瓷坩埚用来制备多晶硅铸锭，铸锭过程中，硅料熔化的温度为1540℃，长晶时的温度为1410℃。本发明对得到的硅锭进行红区宽度的测试，如图5所示，图5为本发明实施例3和实施例4制备的硅锭的红区宽度测试图；测试结果为：硅锭的红区宽度平均为8mm。
实施例4
将3份粒径大于150μm、纯度不低于99.99％的石英砂颗粒放入球磨机中，再加入2份高纯水(电导率小于2s/cm)，混合球磨8小时，得到粒径为10μm～80μm石英砂的浆料，浆料粘度为120mPa.s；
将1份球磨出的浆料和1份粒度为70μm～150μm的石英砂混合并搅拌1小时，使其混合均匀。将石英陶瓷裸埚置于加热器上进行加热，当石英陶瓷裸埚被加热至55℃时，采用喷涂的方式均匀地喷在石英陶瓷裸埚内壁，喷涂的涂层厚度在1300μm，再使其自然干燥3小时，得到多晶石英陶瓷坩埚。
将上述制得的多晶石英陶瓷坩埚用来制备多晶硅铸锭，铸锭过程中，硅料熔化的温度为1540℃，长晶时的温度为1410℃。本发明对得到的硅锭进行红区宽度的测试，如图5所示，测试结果为：硅锭的红区宽度平均为8mm。
实施例5
将3份粒径大于150μm、纯度不低于99.99％的石英砂颗粒放入球磨机中，再加入2份一定比例的高纯水(电导率小于2s/cm)，混合球磨8小时，得到粒径为10μm～80μm石英砂的浆料，浆料的黏度为110mPa.s；
将1份球磨出的浆料、1/5份陶瓷粘接剂和1份粒度为70μm～150μm的石英砂混合并搅拌1小时，使其混合均匀。将石英陶瓷裸埚置于加热器上进行加热，当石英陶瓷裸埚被加热至60℃时，采用涂刷的方式均匀地涂在石英陶瓷裸埚内壁，涂刷的涂层厚度为2000μm，再使其自然干燥1小时，得到多晶石英陶瓷坩埚。
将上述制得的多晶石英陶瓷坩埚用来制备多晶硅铸锭，铸锭过程中，硅料熔化的温度为1540℃，长晶时的温度为1410℃。本发明对得到的硅锭进行红区宽度的测试，如图6所示，图6为本发明实施例5和实施例6制备的硅锭的红区宽度测试图；测试结果为：硅锭的红区宽度平均为7mm。
实施例6
将3份粒径大于150μm、纯度不低于99.99％的石英砂颗粒放入球磨机中，再加入2份高纯水(电导率小于2s/cm)，混合球磨8小时，得到粒径10μm～80μm石英砂的浆料，浆料粘度为125mPa.s；
将1份球磨出的浆料、1/5份陶瓷粘接剂和1份粒度为70μm～150μm的石英砂混合并搅拌1小时，使其混合均匀。将石英陶瓷裸埚置于加热器上进行加热，当石英陶瓷裸埚被加热至50℃时，采用喷刷的方式均匀地喷在石英陶瓷裸埚内壁，喷涂的涂层厚度在1400μm，再使其自然干燥1小时，得到多晶石英陶瓷坩埚。
将上述制得的多晶石英陶瓷坩埚用来制备多晶硅铸锭，铸锭过程中，硅料熔化的温度为1540℃，长晶时的温度为1410℃。本发明对得到的硅锭进行红区宽度的测试，如图6所示；测试结果为：硅锭的红区宽度为1mm以下。
实施例7
将3份纯度不低于99.99％的石英砂颗粒放入球磨机中，再加入2份高纯水(电导率小于2s/cm)，混合球磨8小时，得到粒径为10μm～80μm石英砂的浆料，浆料粘度为130mPa.s；
将1份球磨出的浆料和1份粒度为70μm～150μm的石英砂混合并搅拌1小时，使其混合均匀。将石英陶瓷裸埚置于加热器上进行加热，当石英陶瓷裸埚被加热至53℃时，采用涂刷的方式均匀地涂在石英陶瓷裸埚内壁，涂刷的涂层厚度在1950μm，再将20g氢氧化钡粉末溶解于200g纯水(电导率小于2s/cm)中，加热使其完全融化制得氢氧化钡溶液，将制备好的氢氧化钡溶液均匀的喷涂在石英陶瓷高纯埚内壁，再使其自然干燥1小时，得到多晶石英陶瓷坩埚。
将上述制得的多晶石英陶瓷坩埚用来制备多晶硅铸锭，铸锭过程中，硅料熔化的温度为1540℃，长晶时的温度为1410℃。本发明对得到的硅锭进行红区宽度的测试，如图7所示，图7为本发明实施例7和实施例8制备的硅锭的红区宽度测试图；测试结果为：硅锭的红区宽度平均为8mm。
实施例8
将3份纯度不低于99.99％的石英砂颗粒放入球磨机中，再加入2份高纯水(电导率小于2s/cm)，混合球磨8小时，得到粒径为10μm～80μm石英砂的浆料，浆料粘度为130mPa.s；
将1份球磨出的浆料和1份粒度为70μm～150μm的石英砂混合并搅拌1小时，使其混合均匀。将石英陶瓷裸埚置于加热器上进行加热，当石英陶瓷裸埚被加热至60℃时，采用喷涂的方式均匀地喷在石英陶瓷裸埚内壁，喷涂的涂层厚度在1500μm，再将20g氢氧化钡粉末溶解于200g纯水(电导率小于2s/cm)中，加热使其完全融化制得氢氧化钡溶液，将制备好的氢氧化钡溶液均匀的喷涂在石英陶瓷高纯埚内壁，再使其自然干燥1小时，得到多晶石英陶瓷坩埚。
将上述制得的多晶石英陶瓷坩埚用来制备多晶硅铸锭，铸锭过程中，硅料熔化的温度为1540℃，长晶时的温度为1410℃。本发明对得到的硅锭进行红区宽度的测试，如图7所示，测试结果为：硅锭的红区宽度平均为8mm。
实施例9
将3份纯度不低于99.99％的石英砂颗粒放入球磨机中，再2份高纯水(电导率小于2s/cm)，混合球磨8小时，得到粒径为10μm～80μm石英砂的浆料，浆料粘度为105mPa.s；
将1份球磨出的浆料、1/5份硅溶胶和1份粒径为70μm～150μm的石英砂混合并搅拌1小时，使其混合均匀。将石英陶瓷裸埚置于加热器上进行加热，当石英陶瓷裸埚被加热至52℃时，采用涂刷的方式均匀地涂在石英陶瓷裸埚内壁，涂刷的涂层厚度在1800μm，再将20g氢氧化钡粉末溶解于200g纯水(电导率小于2s/cm)中，加热使其完全融化制得氢氧化钡溶液，将制备好的氢氧化钡溶液均匀的喷涂在石英陶瓷高纯埚内壁，再使其自然干燥2小时，得到多晶石英陶瓷坩埚。
将上述制得的多晶石英陶瓷坩埚用来制备多晶硅铸锭，铸锭过程中，硅料熔化的温度为1540℃，长晶时的温度为1410℃。本发明对得到的硅锭进行红区宽度的测试，如图8所示，图8为本发明实施例9和实施例10制备的硅锭的红区宽度测试图测试结果为：硅锭的红区宽度平均为7mm。
实施例10
将3份纯度不低于99.99％的石英砂颗粒放入球磨机中，再2份高纯水(电导率小于2s/cm)，混合球磨8小时，得到粒径为10μm～80μm石英砂的浆料，浆料粘度为120mPa.s；
将1份球磨出的浆料、1/5份硅溶胶和1份粒度为70μm～150μm的石英砂混合并搅拌1小时，使其混合均匀。将石英陶瓷裸埚置于加热器上进行加热，当石英陶瓷裸埚被加热至60℃时，采用喷涂的方式均匀地喷在石英陶瓷裸埚内壁，喷涂的涂层厚度在1250μm，再将20g氢氧化钡粉末溶解于200g纯水(电导率小于2s/cm)中，加热使其完全融化制得氢氧化钡溶液，将制备好的氢氧化钡溶液均匀的喷涂在石英陶瓷高纯埚内壁，再使其自然干燥2小时，得到多晶石英陶瓷坩埚。
将上述制得的多晶石英陶瓷坩埚用来制备多晶硅铸锭，铸锭过程中，硅料熔化的温度为1540℃，长晶时的温度为1410℃。本发明对得到的硅锭进行红区宽度的测试，如图8所示，测试结果为：硅锭的红区宽度平均为7mm。
实施例11
将3份纯度不低于99.99％的石英砂颗粒放入球磨机中，再加入2份高纯水(电导率小于2s/cm)，混合球磨8小时，得到粒径为10μm～80μm石英砂的浆料，浆料粘度为100mPa.s；
将1份球磨出的浆料和1份粒度为70μm～150μm的石英砂混合并搅拌1小时，使其混合均匀。将石英陶瓷裸埚置于加热器上进行加热，当石英陶瓷裸埚被加热至55℃时，采用涂刷的方式均匀地涂在石英陶瓷裸埚内壁，涂刷的涂层厚度在1850μm，再将20g氢氧化钡粉末溶解于200g纯水(电导率小于2s/cm)中，加热使其完全融化制得氢氧化钡溶液，将制备好的氢氧化钡溶液均匀的喷涂在石英陶瓷高纯埚内壁，再使其自然干燥2小时，得到多晶石英陶瓷坩埚。
将上述制得的多晶石英陶瓷坩埚用来制备多晶硅铸锭，铸锭过程中，硅料熔化的温度为1540℃，长晶时的温度为1410℃。本发明对得到的硅锭进行红区宽度的测试，如图9所示，图9为本发明实施例11和实施例12制备的硅锭的红区宽度测试图；测试结果为：硅锭的红区宽度平均为4mm。
实施例12
将3份纯度不低于99.99％的石英砂颗粒放入球磨机中，再加入2份高纯水(电导率小于2s/cm)，混合球磨8小时，得到粒径为10μm～80μm石英砂的浆料，浆料粘度为130mPa.s；
将1份球磨出的浆料和1份粒度为70μm～150μm的石英砂混合并搅拌1小时，使其混合均匀。将石英陶瓷裸埚置于加热器上进行加热，当石英陶瓷裸埚被加热至60℃时，采用喷涂的方式均匀地喷在石英陶瓷裸埚内壁，喷涂的涂层厚度在1500μm，再将20g氢氧化钡粉末溶解于200g纯水(电导率小于2s/cm)中，加热使其完全融化制得氢氧化钡溶液，将制备好的氢氧化钡溶液均匀的喷涂在石英陶瓷高纯埚内壁，再使其自然干燥2小时，得到多晶石英陶瓷坩埚。
将上述制得的多晶石英陶瓷坩埚用来制备多晶硅铸锭，铸锭过程中，硅料熔化的温度为1540℃，长晶时的温度为1410℃。本发明对得到的硅锭进行红区宽度的测试，图如9所示，测试结果为：硅锭的红区宽度平均为4mm。
由以上实施例可知，本发明提供了一种多晶石英陶瓷坩埚，所述多晶石英陶瓷坩埚的内壁设有涂层；所述涂层包括10μm～150μm的石英砂。本发明采用带有粒径为10μm～150μm的石英砂涂层的石英陶瓷坩埚进行多晶硅铸锭，可有效减少石英陶瓷坩埚内部杂质元素向硅锭内部扩散，提高硅锭少子寿命，减少硅锭的红区宽度，减少硅片制成电池片后EL检测黑边比例，提高其光电转化效率，从而使得石英陶瓷坩埚可以更好地满足实际生产的需要。实验结果表明：采用本发明提供的多晶石英陶瓷坩埚制备的多晶硅铸锭的红区宽度可降至10mm以下，甚至可降至0mm。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种多晶石英陶瓷坩埚，所述多晶石英陶瓷坩埚的内壁设有涂层；
所述涂层包括粒径为10μm～150μm的石英砂。
2.根据权利要求1所述的多晶石英陶瓷坩埚，其特征在于，所述涂层还包括粘接剂。
3.根据权利要求1或2所述的多晶石英陶瓷坩埚，其特征在于，所述涂层还包括氢氧化钡。
4.根据权利要求3所述的多晶石英陶瓷坩埚，其特征在于，所述涂层的厚度为1000μm～2000μm。
5.一种多晶石英陶瓷坩埚的制备方法，包括以下步骤：
将包括粒径为10μm～150μm石英砂的涂液涂覆在多晶石英陶瓷裸埚的内壁，干燥，得到多晶石英陶瓷坩埚；
所述多晶石英陶瓷坩埚的内壁设有涂层；
所述涂层包括粒径为10μm～150μm的石英砂。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述涂液的制备方法包括以下步骤：
将包括第一石英砂的浆料和第二石英砂混合，得到涂液；
所述第一石英砂的粒径为10μm～80μm；
所述第二石英砂的粒径为70μm～150μm。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述浆料的电导率小于30s/cm；
所述浆料的粘度为90mPa.s～130mPa.s。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述浆料和第二石英砂的质量比为1：0.9～1.2。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述涂覆的温度为50℃～60℃。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述浆料的制备方法包括以下步骤：
将粒径大于150μm的石英砂和水混合球磨，得到浆料。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述粒径大于150μm的石英砂和水的质量比为3:1.8～2.2。
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Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104831350A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-08-12 | 江西旭阳雷迪高科技股份有限公司 | 一种在铸锭石英陶瓷坩埚底部布局引晶材料的方法 |
| CN105063751A (zh) * | 2015-09-17 | 2015-11-18 | 晶科能源有限公司 | 一种铸锭制作方法 |
| CN106801252A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-06-06 | 江西中材太阳能新材料有限公司 | 一种多晶硅铸锭用石英陶瓷坩埚及其制备方法 |
| CN106986554A (zh) * | 2016-01-21 | 2017-07-28 | 杭州晶鑫科技有限公司 | 一种超高纯涂层石英坩埚的制作方法 |
| CN107619303A (zh) * | 2017-09-11 | 2018-01-23 | 江西中昱新材料科技有限公司 | 一种多晶坩埚及其制备方法 |
| CN109020523A (zh) * | 2018-07-27 | 2018-12-18 | 东海县太阳光新能源有限公司 | 一种低铁超白熔融石英陶瓷坩埚制备方法 |
| CN109306518A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-02-05 | 晶科能源有限公司 | 一种生长硅锭/晶棒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 |
| CN111570220A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-08-25 | 徐州协鑫太阳能材料有限公司 | 一种铸锭单晶用底部高纯度免喷涂层制备方法 |
| CN112011824A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-12-01 | 英利能源（中国）有限公司 | 一种减少直拉单晶硅内部气孔的方法 |
| CN115959930A (zh) * | 2022-12-16 | 2023-04-14 | 辽宁省轻工科学研究院有限公司 | 硅铝质陶瓷坩埚表面涂层及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030106491A1 (en) * | 2001-12-12 | 2003-06-12 | Heraeus Shin-Etsu America | Silica crucible with inner layer crystallizer and method |
| CN102260902A (zh) * | 2011-07-15 | 2011-11-30 | 江苏晶鼎电子材料有限公司 | 石英坩埚涂层的制备方法 |
| CN102453954A (zh) * | 2010-10-28 | 2012-05-16 | 上海普罗新能源有限公司 | 用于太阳能级多晶硅制备中的坩埚涂层与其制法及坩埚 |
| CN103484935A (zh) * | 2013-09-16 | 2014-01-01 | 镇江荣德新能源科技有限公司 | 一种石英坩埚及其制造方法 |
| CN104018219A (zh) * | 2014-06-17 | 2014-09-03 | 镇江环太硅科技有限公司 | 一种窄黑边高效多晶硅片的制备方法 |
-
2015
- 2015-03-17 CN CN201510116299.1A patent/CN104651932B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030106491A1 (en) * | 2001-12-12 | 2003-06-12 | Heraeus Shin-Etsu America | Silica crucible with inner layer crystallizer and method |
| CN102453954A (zh) * | 2010-10-28 | 2012-05-16 | 上海普罗新能源有限公司 | 用于太阳能级多晶硅制备中的坩埚涂层与其制法及坩埚 |
| CN102260902A (zh) * | 2011-07-15 | 2011-11-30 | 江苏晶鼎电子材料有限公司 | 石英坩埚涂层的制备方法 |
| CN103484935A (zh) * | 2013-09-16 | 2014-01-01 | 镇江荣德新能源科技有限公司 | 一种石英坩埚及其制造方法 |
| CN104018219A (zh) * | 2014-06-17 | 2014-09-03 | 镇江环太硅科技有限公司 | 一种窄黑边高效多晶硅片的制备方法 |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104831350A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-08-12 | 江西旭阳雷迪高科技股份有限公司 | 一种在铸锭石英陶瓷坩埚底部布局引晶材料的方法 |
| CN105063751A (zh) * | 2015-09-17 | 2015-11-18 | 晶科能源有限公司 | 一种铸锭制作方法 |
| CN106986554B (zh) * | 2016-01-21 | 2020-04-14 | 杭州大和江东新材料科技有限公司 | 一种超高纯涂层石英坩埚的制作方法 |
| CN106986554A (zh) * | 2016-01-21 | 2017-07-28 | 杭州晶鑫科技有限公司 | 一种超高纯涂层石英坩埚的制作方法 |
| CN106801252B (zh) * | 2016-12-30 | 2019-06-18 | 江西中材太阳能新材料有限公司 | 一种多晶硅铸锭用石英陶瓷坩埚及其制备方法 |
| CN106801252A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-06-06 | 江西中材太阳能新材料有限公司 | 一种多晶硅铸锭用石英陶瓷坩埚及其制备方法 |
| CN107619303A (zh) * | 2017-09-11 | 2018-01-23 | 江西中昱新材料科技有限公司 | 一种多晶坩埚及其制备方法 |
| CN109020523A (zh) * | 2018-07-27 | 2018-12-18 | 东海县太阳光新能源有限公司 | 一种低铁超白熔融石英陶瓷坩埚制备方法 |
| CN109306518A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-02-05 | 晶科能源有限公司 | 一种生长硅锭/晶棒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 |
| CN111570220A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-08-25 | 徐州协鑫太阳能材料有限公司 | 一种铸锭单晶用底部高纯度免喷涂层制备方法 |
| CN112011824A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-12-01 | 英利能源（中国）有限公司 | 一种减少直拉单晶硅内部气孔的方法 |
| CN112011824B (zh) * | 2020-07-30 | 2021-10-01 | 英利能源（中国）有限公司 | 一种减少直拉单晶硅内部气孔的方法 |
| CN115959930A (zh) * | 2022-12-16 | 2023-04-14 | 辽宁省轻工科学研究院有限公司 | 硅铝质陶瓷坩埚表面涂层及其制备方法 |
| CN115959930B (zh) * | 2022-12-16 | 2024-05-10 | 辽宁省轻工科学研究院有限公司 | 硅铝质陶瓷坩埚表面涂层及其制备方法 |
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