CN107419330A - 一种低侧壁斜向长晶坩埚及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种低侧壁斜向长晶坩埚，包括主体以及主体一端的底部，所述主体以及一端的底部为一体化成型结构，呈正方形结构，所述主体上端壁薄，下端壁厚，且所述主体侧壁厚度由上到下呈曲线型逐渐增大，其侧壁构成上窄下宽的结构，所述主体内部空间呈现倒梯形的结构，本发明结构简单、有效降低了下部侧壁的散热速率，抑制的侧边的长晶速率。
Description
技术领域
本发明涉及多晶硅铸锭领域，具体地说是一种低侧壁斜向长晶坩埚及其制备方法。
背景技术
目前，现有的坩埚在低导热特性方面，和铸锭固有的一些缺陷问题，使得高效多晶铸锭也存在如下一些问题：（1）由于坩埚侧壁偏薄，且由于铸锭过程中坩埚下部距离热源较远，易形成横向长晶现象，导致位错快速增殖，影响效率的进一步提升；（2）现有坩埚底部偏厚，且石英为热不良导体，导致底部散热速率偏慢，进一步提升了侧边斜向长晶的相对速率，导致侧壁长晶严重。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种结构简单的低侧壁斜向长晶坩埚及其制备方法，能够有效降低了下部侧壁的散热速率，抑制的侧边的长晶速率。。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：提供一种低侧壁斜向长晶坩埚，包括主体以及主体一端的底部，所述主体以及一端的底部为一体化成型结构，呈正方形结构，所述主体上端壁薄，下端壁厚，且所述主体侧壁厚度由上到下呈曲线型逐渐增大，其侧壁构成上窄下宽的结构，所述主体内部空间呈现倒梯形的结构。
本发明的进一步限定技术方案：
前述的主体最上端壁厚为18~22mm。
前述的主体最下端壁厚为25~30mm。
前述的主体一端底部厚度为18~20mm。
前述的主体以及主体一端的底部都采用99.99%纯度以上的熔融石英砂通过合适的粒径搭配通过注浆工艺成型。
本发明还提供一种低侧壁斜向长晶坩埚的制备方法，具体方法为：
a.将99.99%以上纯度的熔融石英砂送至刚玉球作为磨球的球磨机中进行研磨；
b.将研磨好的浆料灌入浆料桶中陈化7天左右，后将不同粒径的高纯石英砂按比例加入到混料桶中，以200-300r/min的转速搅拌3h以上，确保浆料混合均匀；
c. 然后将上述混合均匀的浆料由模框上部的加料口注入石膏模具中，该模具由模框和模芯两部分组成，模芯在磨具内呈正梯形结构，放入后使得其与模框边部上端间距大，下端间距小，通过浆料注入口将浆料注入到模框与模芯的间距中，接着将经过浸渍处理后的带有气孔的发泡材料铺在模芯顶部，利用石膏的吸水特性将浆料中的水分吸收干净，得到坩埚毛坯，在模框内部及模芯外表面需喷涂一层高纯石墨粉作为脱模剂；
d.将成型后的坯体在隧道窑中干燥 6-8h，控制干燥温度为30-40℃，制得具有一定强度的毛坯；
e.将干燥后的毛坯放入坩埚烧结隧道窑中进行最终烧结，整个烧结流程工艺时间在22-28h之间，坩埚最高烧结温度为1000-1050℃；
f.将坩埚取出，进行打磨，然后清洗、检验和包装。
本发明的有益效果是：本发明结构简单，主体以及一端的底部为一体化成型结构，降低了制作成本，且整体都采用高纯度的熔融石英砂制成，具有良好的耐高温性，在高温使用过程中，热膨胀系数小，耐腐蚀，具有优良的化学稳定性，上口壁薄，下口壁厚，侧壁厚度由上到下呈曲线型逐渐增大，构成上窄下宽的结构，内部空间呈现一种倒梯形的结构，有效降低了下部侧壁的散热速率，抑制的侧边的长晶速率；且坩埚底部为18~20mm，比原有的进行了减薄处理，提升底部散热速率，降低侧边相对长晶速率，减少侧向长晶的面积；本发明的侧边散热速率得到大幅降低，且随着热场结构特点呈渐进式变化，有效降低的斜向长晶速率，配合底部减薄处理，侧边斜向长晶面积降低为正常铸锭的1/3左右；本发明的坩埚配合长晶工艺微调，所铸硅锭边角晶砖斜向长晶面积得到大幅降低，抑制了位错的增殖，提升了晶体质量和光电转换效率；
本发明制备方法简单、易于操作，通过本发明制备方法所制备的坩埚耐腐蚀性强、使用寿命长；添加带有气孔的发泡材料，使得坩埚底部形成的孔洞大小均一，且分布均匀，从而能够使得本发明进行晶硅铸锭时，能够在底部均匀生产出小颗粒晶体，通过均匀的晶界限制位错，提高多晶硅铸锭的质量，同时也提升底部散热速率。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种低侧壁斜向长晶坩埚，结构如图1所示，包括主体1以及主体一端的底部2，主体1以及一端的底部2为一体化成型结构，呈正方形结构，主体1上端壁薄，下端壁厚，主体最上端壁厚为20mm，主体最下端壁厚为28mm，且主体1侧壁厚度由上到下呈曲线型逐渐增大，其侧壁构成上窄下宽的结构，主体1内部空间呈现倒梯形的结构，其一端底部厚度为18mm，整体结构都采用99.999%纯度的熔融石英砂通过合适的粒径搭配通过注浆工艺成型。
本实施例还提供一种低侧壁斜向长晶坩埚的制备方法，具体方法为：
a.将99.999%纯度的熔融石英砂送至刚玉球作为磨球的球磨机中进行研磨；
b.将研磨好的浆料灌入浆料桶中陈化7天，后将不同粒径的高纯石英砂按比例加入到混料桶中，以300r/min的转速搅拌4h，确保浆料混合均匀；
c. 然后将上述混合均匀的浆料由模框上部的加料口注入石膏模具中，该模具由模框和模芯两部分组成，模芯在磨具内呈正梯形结构，放入后使得其与模框边部上端间距大，下端间距小，通过浆料注入口将浆料注入到模框与模芯的间距中，接着将经过浸渍处理后的带有气孔的发泡材料铺在模芯顶部，利用石膏的吸水特性将浆料中的水分吸收干净，得到坩埚毛坯，在模框内部及模芯外表面需喷涂一层高纯石墨粉作为脱模剂；
d.将成型后的坯体在隧道窑中干燥 8h，控制干燥温度为33℃，制得具有一定强度的毛坯；
e.将干燥后的毛坯放入坩埚烧结隧道窑中进行最终烧结，整个烧结流程工艺时间在24，坩埚最高烧结温度为1035℃；
f.将坩埚取出，进行打磨，然后清洗、检验和包装。
实施例2
本实施例提供一种低侧壁斜向长晶坩埚，结构如图1所示，包括主体1以及主体一端的底部2，主体1以及一端的底部2为一体化成型结构，呈正方形结构，主体1上端壁薄，下端壁厚，主体最上端壁厚为22mm，主体最下端壁厚为30mm，且主体1侧壁厚度由上到下呈曲线型逐渐增大，其侧壁构成上窄下宽的结构，主体1内部空间呈现倒梯形的结构，其一端底部厚度为19mm，整体结构都采用99.9999%纯度的熔融石英砂通过合适的粒径搭配通过注浆工艺成型。
本实施例还提供一种低侧壁斜向长晶坩埚的制备方法，具体方法为：
a.将99.9999%纯度的熔融石英砂送至刚玉球作为磨球的球磨机中进行研磨；
b.将研磨好的浆料灌入浆料桶中陈化7天，后将不同粒径的高纯石英砂按比例加入到混料桶中，以280r/min的转速搅拌5h，确保浆料混合均匀。；
c. 然后将上述混合均匀的浆料由模框上部的加料口注入石膏模具中，该模具由模框和模芯两部分组成，模芯在磨具内呈正梯形结构，放入后使得其与模框边部上端间距大，下端间距小，通过浆料注入口将浆料注入到模框与模芯的间距中，利用石膏的吸水特性将浆料中的水分吸收干净，得到坩埚毛坯，在模框内部及模芯外表面需喷涂一层高纯石墨粉作为脱模剂；
d.将成型后的坯体在隧道窑中干燥 6.5h，控制干燥温度为36℃，制得具有一定强度的毛坯；
e.将干燥后的毛坯放入坩埚烧结隧道窑中进行最终烧结，整个烧结流程工艺时间在25h，坩埚最高烧结温度为1020℃；
f.将坩埚取出，进行打磨，然后清洗、检验和包装。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种低侧壁斜向长晶坩埚，包括主体（1）以及主体一端的底部（2），其特征在于：所述主体（1）以及一端的底部（2）为一体化成型结构，呈正方形结构，所述主体（1）上端壁薄，下端壁厚，且所述主体（1）侧壁厚度由上到下呈曲线型逐渐增大，其侧壁构成上窄下宽的结构，所述主体（1）内部空间呈现倒梯形的结构。
2.根据权利要求1所述的低侧壁斜向长晶坩埚，其特征在于：所述主体（1）最上端壁厚为18~22mm。
3.根据权利要求1所述的低侧壁斜向长晶坩埚，其特征在于：所述主体（1）最下端壁厚为25~30mm。
4.根据权利要求4所述的低侧壁斜向长晶坩埚，其特征在于：所述主体（1）一端底部厚度为18~20mm。
5.根据权利要求1所述的低侧壁斜向长晶坩埚，其特征在于：所述主体（1）以及主体一端的底部（2）都采用99.99%纯度以上的熔融石英砂通过合适的粒径搭配通过注浆工艺成型。
6.根据权利1-5任意所述的低侧壁斜向长晶坩埚的制备方法，其特征在于，具体方法为：
a.将99.99%以上纯度的熔融石英砂送至刚玉球作为磨球的球磨机中进行研磨；
b.将研磨好的浆料灌入浆料桶中陈化7天左右，后将不同粒径的高纯石英砂按比例加入到混料桶中，以200-300r/min的转速搅拌3h以上，确保浆料混合均匀；
c. 然后将上述混合均匀的浆料由模框上部的加料口注入石膏模具中，该模具由模框和模芯两部分组成，模芯在磨具内呈正梯形结构，放入后使得其与模框边部上端间距大，下端间距小，通过浆料注入口将浆料注入到模框与模芯的间距中，接着将经过浸渍处理后的带有气孔的发泡材料铺在模芯顶部，利用石膏的吸水特性将浆料中的水分吸收干净，得到坩埚毛坯，在模框内部及模芯外表面需喷涂一层高纯石墨粉作为脱模剂；
d.将成型后的坯体在隧道窑中干燥 6-8h，控制干燥温度为30-40℃ ，制得具有一定强度的毛坯；
e.将干燥后的毛坯放入坩埚烧结隧道窑中进行最终烧结，整个烧结流程工艺时间在22-28h之间，坩埚最高烧结温度为1000-1050℃；
f.将坩埚取出，进行打磨，然后清洗、检验和包装。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: No.198 Guangming Road, Yangzhong Economic Development Zone, Zhenjiang City, Jiangsu Province Applicant after: Jiangsu Meike Solar Energy Technology Co.,Ltd. Address before: 968 GANGLONG Road, Yangzhong Economic Development Zone, Zhenjiang City, Jiangsu Province Applicant before: JIANGSU GAOZHAO NEW ENERGY DEVELOPMENT Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
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Address after: No.198 Guangming Road, Yangzhong Economic Development Zone, Zhenjiang City, Jiangsu Province Applicant after: Jiangsu Meike Solar Energy Technology Co.,Ltd. Address before: No.198 Guangming Road, Yangzhong Economic Development Zone, Zhenjiang City, Jiangsu Province Applicant before: Jiangsu Meike Solar Energy Technology Co.,Ltd. |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20171201 |