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一种高致密石英坩埚阻挡层制备方法和多晶铸锭炉 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种石英坩埚制备方法，包括：步骤1，在坩埚主体的内壁喷涂纯度大于7N的高纯石英砂层；步骤2，在所述高纯石英砂层上设置钝化层。除此之外，本发明还公开了一种多晶铸锭炉，包括如上所述石英坩埚制备方法制成的石英坩埚。所述多晶铸锭炉以及石英坩埚制备方法，通过在坩埚主体的内壁喷涂7N的高纯石英砂层，然后再设置钝化层，不需要经过煅烧直接用于铸锭，高纯石英砂在常温时即可很好的依附在坩埚主体内壁且也可以让钝化层很好的依附在石英砂层之上，在1200℃的时候，该石英砂层熔融后会形成一层高致密的玻璃态非晶膜，这样更好的阻隔石英坩埚与硅料的接触，进一步减少石英坩埚中的氧和金属杂质进入硅中，这样就能够提高多晶硅的品质。

Description

一种高致密石英坩埚阻挡层制备方法和多晶铸锭炉
技术领域
本发明涉及多晶铸锭技术领域，特别是涉及一种高致密石英坩埚阻挡层制备方法和多晶铸锭炉。
背景技术
为应对气候变化、环境污染和能源危机，新能源正在快速发展，使用成本正在逐步降低，而光伏发电作为其中的重要组成部分，因其使用范围广、安装方便等优点，取得了飞跃式的发展。而低成本、高质量的光伏电池是推动光伏发电的重要力量。
现有的多晶铸锭领域中，经常采用定向凝固法进行多晶硅制造。定向凝固法多晶硅铸锭过程中，铸造多晶硅中的铁、铜等金属杂质以及氧相当一部分来源于石英坩埚，氧含量过高会影响多晶硅的电学性能及机械性能，并且对电池的光衰有消极影响，而金属杂质则会造成少子寿命的降低，同时坩锅与多晶硅之间的反应粘连、渗透和扩散也会在硅锭脱模中引起问题，使得多晶硅铸锭有断裂或破裂的危险。
由于需要隔绝石英坩锅与硅料并且减少坩埚中的氧和金属杂质进入硅中，现有方案具有以下缺点：
普通高纯层需要石英砂混合粘结剂进行高温煅烧，使用的石英砂纯度不高并且形成的高纯层较疏松，致密性不好，不能够很好的阻隔氧和金属杂质进入到硅中，影响多晶硅的品质。
发明内容
本发明提供了一种石英坩埚制备方法以及多晶铸锭炉，无需经过煅烧即可直接用于铸锭，减少石英坩埚中的氧和金属杂质进入硅中，这样就能够提高多晶硅的品质。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种石英坩埚制备方法，包括：
步骤1，在坩埚主体的内壁喷涂纯度大于7N的高纯石英砂层；
步骤2，在所述高纯石英砂层上设置钝化层。
其中，在所述步骤2之后，还包括：
步骤3，将所述坩埚主体在1200℃～1500℃下保温1小时～5小时，使得所述高纯石英砂层的高纯石英浆形成玻璃态。
其中，所述高纯石英砂层的石英颗粒为1μm～10μm。
其中，所述高纯石英砂层的厚度为0.3mm～3mm。
其中，所述步骤2，包括：在所述高纯石英砂层上喷涂钝化层。
其中，所述钝化层为氮化硅钝化层。
其中，所述氮化硅钝化层的厚度为1mm～3mm。
除此之外，本发明实施例还提供了一种多晶铸锭炉，包括如上所述石英坩埚制备方法制成的石英坩埚。
本发明实施例所提供的石英坩埚制备方法以及多晶铸锭炉，与现有技术相比，具有以下优点：
本发明实施例提供的石英坩埚制备方法，包括：
步骤1，在坩埚主体的内壁喷涂纯度大于7N的高纯石英砂层；
步骤2，在所述高纯石英砂层上设置钝化层。
本发明实施例提供的多晶铸锭炉，包括如上所述石英坩埚制备方法制成的石英坩埚
所述多晶铸锭炉以及石英坩埚制备方法，通过在坩埚主体的内壁喷涂7N的高纯石英砂层，然后再设置钝化层，不需要经过煅烧直接用于铸锭，高纯石英砂在常温时即可很好的依附在坩埚主体内壁且也可以让钝化层很好的依附在石英砂层之上，在1200℃的时候，该石英砂层熔融后会形成一层高致密的玻璃态非晶膜，这样更好的阻隔石英坩埚与硅料的接触，进一步减少石英坩埚中的氧和金属杂质进入硅中，这样就能够提高多晶硅的品质。
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为本发明实施例提供的石英坩埚制备方法的一种具体实施方式的步骤流程示意图；
图2为本发明实施例提供的石英坩埚制备方法的另一种具体实施方式的步骤流程示意图；
图3为本发明实施例提供的多晶铸锭炉的一种具体实施方式中石英坩埚的结构示意图。
具体实施方式
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、完整地描述，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。基于本发明中的实施例，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。
请参考图1，图1为本发明实施例提供的石英坩埚制备方法的一种具体实施方式的步骤流程示意图；图2为本发明实施例提供的石英坩埚制备方法的另一种具体实施方式的步骤流程示意图；图3为本发明实施例提供的多晶铸锭炉的一种具体实施方式中石英坩埚的结构示意图。
在一种具体实施方式中，所述石英坩埚制备方法，包括：
步骤1，在坩埚主体的内壁喷涂纯度大于7N的高纯石英砂层；
步骤2，在所述高纯石英砂层上设置钝化层。
通过在坩埚主体的内壁喷涂7N的高纯石英砂层，然后再设置钝化层，不需要经过煅烧直接用于铸锭，高纯石英砂在常温时即可很好的依附在坩埚主体内壁且也可以让钝化层很好的依附在石英砂层之上，在1200℃的时候，该石英砂层熔融后会形成一层高致密的玻璃态非晶膜，这样更好的阻隔石英坩埚与硅料的接触，进一步减少石英坩埚中的氧和金属杂质进入硅中，这样就能够提高多晶硅的品质。
虽然不需要经过煅烧即可，但是不可避免的需要优先将温度升高到1200℃左右，将高纯石英砂层转变为玻璃态度，可能会增加多晶铸锭的时间，为了不对现有的多晶铸锭工艺造成影响，在所述步骤2之后，还包括：
步骤3，将所述坩埚主体在1200℃～1500℃下保温1小时～5小时，使得所述高纯石英砂层的高纯石英浆形成玻璃态。
需要指出的是，在本发明中，在高纯石英砂层的高纯石英浆形成致密玻璃态的过程中，温度可以是恒定的，也可以是变化的，只要是在这一温度范围即可，而对于这一过程需要的时间不作具体限定。
在本发明对对于高纯石英砂，需要其纯度大于7N，即纯度大于99.99999％，减少高纯石英砂本身带来的杂质。而为了进一步提高致密玻璃态的致密度，需要高纯石英砂层的石英颗粒尽量小，尽量均匀，一般所述高纯石英砂层的石英颗粒为1μm～10μm。
需要指出的是，本发明对于如何获取石英颗粒为1μm～10μm的高纯石英砂层不做具体限定。
高纯石英砂层的作用是形成致密玻璃台态，阻止石英坩埚本体所带来的杂质，本发明对其厚度不做具体限定，所述高纯石英砂层的厚度一般为0.3mm～3mm，需要指出的是，高纯石英砂层在各处的厚度可以一致，也可以不一致，通常为了简化工艺，各处的石英砂层的厚度是一致的。
而对于钝化层的设置方法，在本发明的一个实施例中，所述步骤2，包括：在所述高纯石英砂层上喷涂钝化层。
具体的，所述钝化层可以为氮化硅钝化层，也可以为其它钝化层。
而对于氮化硅钝化层厚度，本发明不做具体限定，所述氮化硅钝化层的厚度为1mm～3mm。
除此之外，本发明实施例还提供了一种多晶铸锭炉，包括如上所述石英坩埚制备方法制成的石英坩埚，石英坩埚包括坩埚主体10，设置在坩埚主体10内壁的纯度大于7N的高纯石英砂层20和氮化硅层30。
由于所述多晶铸锭炉，包括如上所述石英坩埚制备方法制成的石英坩埚，因此具有相同的有益效果，本发明再次不在赘述。
综上所述，本发明实施例提供的多晶铸锭炉以及石英坩埚制备方法，通过在坩埚主体的内壁喷涂超过7N的高纯石英砂层，然后再设置钝化层，不需要经过煅烧直接用于铸锭，高纯石英砂在常温时即可很好的依附在坩埚主体内壁且也可以让钝化层很好的依附在石英砂层之上，在1200℃的时候，该石英砂层熔融后会形成一层高致密的玻璃态非晶膜，这样更好的阻隔石英坩埚与硅料的接触，进一步减少石英坩埚中的氧和金属杂质进入硅中，这样就能够提高多晶硅的品质。
以上对本发明所提供的多晶铸锭炉以及石英坩埚制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种石英坩埚制备方法，其特征在于，包括：
步骤1，在坩埚主体的内壁喷涂纯度大于7N的高纯石英砂层；
步骤2，在所述高纯石英砂层上设置钝化层。
2.如权利要求1所述石英坩埚制备方法，其特征在于，在所述步骤2之后，还包括：
步骤3，将所述坩埚主体在1200℃～1500℃下保温1小时～5小时，使得所述高纯石英砂层的高纯石英浆形成玻璃态。
3.如权利要求1所述石英坩埚制备方法，其特征在于，所述高纯石英砂层的石英颗粒为1μm～10μm。
4.如权利要求1所述石英坩埚制备方法，其特征在于，所述高纯石英砂层的厚度为0.3mm～3mm。
5.如权利要求1所述石英坩埚制备方法，其特征在于，所述步骤2，包括：在所述高纯石英砂层上喷涂钝化层。
6.如权利要求5所述石英坩埚制备方法，其特征在于，所述钝化层为氮化硅钝化层。
7.如权利要求6所述石英坩埚制备方法，其特征在于，所述氮化硅钝化层的厚度为1mm～3mm。
8.一种多晶铸锭炉，其特征在于，包括如权利要求1-7任意一项所述石英坩埚制备方法制成的石英坩埚。
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