CN203485502U - 一种用于生产高效多晶硅铸锭的石英坩埚涂层 - Google Patents
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Abstract
本实用新型新型公开了一种用于生产高效多晶硅铸锭的石英坩埚涂层，由下层氮化硅涂层、中间层形核功能层和上层氮化硅涂层组成，所述下层氮化硅涂层设置在坩埚本体的底部，所述中间层形核功能层设置在下层氮化硅涂层上，所述上层氮化硅涂层设置在中间层形核功能层上，所述中间层形核功能层上分布有均匀或不均匀的孔洞或裂缝。本实用新型的有益效果是：（1）涂层表面分布大量孔洞或者裂缝，该结构可有效的降低形核所需的形核功，促进非均匀形核的能力，从而快速形核，生长的晶粒尺寸较小、大小均匀，晶体的缺陷密度低；（2）涂层使用高纯度原料制成，生产的硅锭底部红区短，产出率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种多晶硅铸锭用涂层，具体为一种用于多晶硅铸锭用的石英坩埚涂层。
背景技术
目前以及将来一段时间内，多晶硅铸锭都是硅材料太阳能电池行业中的核心技术，为了获取更高的光电转换效率，更低的光伏发电成本，新的铸锭技术不断产生。
多晶硅铸锭技术按照引晶类型，大致可以分为普通多晶硅铸锭技术和高效多晶硅铸锭技术。
普通多晶硅铸锭技术指不使用籽晶，而以坩埚底部的氮化硅涂层中的氮化硅颗粒作为形核点，生长多晶硅。普通多晶硅铸锭所使用的氮化硅涂层与硅熔体浸润性低，形核所需的形核功大，非均匀形核的能力低，生长的硅锭晶粒尺寸较大，随着晶体高度的增加，晶粒有进一步增大的趋势。而大尺寸的晶粒，晶界较少，不利于位错的吸收，造成位错的聚集和不断增殖，使得晶体质量变差。
高效多晶硅铸锭技术是指以硅质材料作为籽晶的铸锭技术。硅锭生长时，可省去形核阶段，直接从籽晶上生长晶体，用此方法生长的硅锭晶粒尺寸小、晶界多，有利于位错的吸收，晶体的质量好。该技术虽然显著降低了晶体的缺陷密度，但以硅质材料作为籽晶，其硅锭底部红区较长，硅锭成品率较低，加大了生产成本。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于生产高效多晶硅铸锭的石英坩埚涂层，该结构的涂层能有效降低形核功，促进非均匀形核能力，从而快速形核，用该方法生产的硅锭晶粒尺寸小、大小均匀，缺陷密度低，底部红区相对较短，成品率高。
本实用新型的目的通过采取以下技术措施予以实现：
一种用于生产高效多晶硅铸锭的石英坩埚涂层，其特征在于，由下层氮化硅涂层、中间层形核功能层和上层氮化硅涂层组成，所述下层氮化硅涂层设置在坩埚本体的底部，所述中间层形核功能层设置在下层氮化硅涂层上，所述上层氮化硅涂层设置在中间层形核功能层上，所述中间层形核功能层上分布有均匀或不均匀的孔洞或裂缝。
所述中间层形核功能层由高纯氮化硅、高纯硅微粉和高纯塞隆粉中的一种或几种材料制成。
所述材料的纯度大于99.9%，金属杂质含量小于0.001%，粒度为30-2000目。
所述中间层形核功能层的厚度为1-5mm。
所述孔洞为圆形、椭圆形或正方形孔洞，孔洞直径为0.1mm-1mm，孔洞间距为0.5-20mm。
所述裂缝为连续或断续的直线或曲线式裂缝，裂缝宽度为0.1mm-1mm，裂缝间距为0.5-20mm。
所述下层氮化硅涂层和上层氮化硅涂层的厚度为100-200μm。
硅料完全熔化后，硅熔体浸入本实用新型石英坩埚涂层上的孔洞或裂缝，孔洞或裂缝可降低形核功，从而促进了非均匀形核的能力，生长的晶粒尺寸较小、大小均匀，晶体的缺陷密度低。与普通多晶硅铸锭技术相比，使用本实用新型石英坩埚涂层其光电转换效率提升了0.2%；而与添加硅质籽晶的铸锭相比，底部红区短，硅锭成品率提高3%以上。
本实用新型的有益效果：
（1）本实用新型的涂层表面分布大量孔洞或者裂缝，该结构可有效的降低形核所需的形核功，促进非均匀形核的能力，从而快速形核，生长的晶粒尺寸较小、大小均匀，晶体的缺陷密度低。
（2）本实用新型的涂层使用高纯度原料制成，生产的硅锭底部红区短，产出率高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的中间层形核功能层实施例一的结构示意图；
图3是本实用新型的中间层形核功能层实施例二的结构示意图。
图中1.下层氮化硅涂层，2.中间层形核功能层，3.上层氮化硅涂层，4.坩埚本体。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型用于生产高效多晶硅铸锭的石英坩埚涂层，由下层氮化硅涂层1、中间层形核功能层2和上层氮化硅涂层3组成，下层氮化硅涂层1设置在坩埚本体4的底部，中间层形核功能层2设置在下层氮化硅涂层1上，上层氮化硅涂层3设置在中间层形核功能层2上，中间层形核功能层2上分布有均匀或不均匀的孔洞或裂缝。中间层形核功能层2由高纯氮化硅、高纯硅微粉和高纯塞隆粉中的一种或几种材料制成，材料的纯度大于99.9%，金属杂质含量小于0.001%，粒度为30-2000目。中间层形核功能层2的厚度为1-5mm，下层氮化硅涂层1和上层氮化硅涂层3的厚度为100-200μm。孔洞为圆形、椭圆形或正方形孔洞，孔洞直径为0.1mm-1mm，孔洞间距为0.5-20mm。裂缝为连续或断续的直线或曲线式裂缝，裂缝宽度为0.1mm-1mm，裂缝间距为0.5-20mm。
本实用新型的一种实施方式是：先在坩埚本体4的底部采用喷涂的方式制作下层氮化硅涂层1，接着在下层氮化硅涂层1上采用刷涂的方式制作中间层形核功能层2，其结构如图2所示，中间层形核功能层2的材料为高纯石英粉，其厚度为2mm，并在上面设置圆形孔洞，孔洞的直径为0.5，间距为5mm，最后在中间层形核功能层2上采用喷涂的方法制作上层氮化硅涂层3。
本实用新型的另一种实施方式是：先在坩埚本体4的底部采用喷涂的方式制作下层氮化硅涂层1，接着在下层氮化硅涂层1上采用刷涂的方式制作中间层形核功能层2，其结构如图3所示，中间层形核功能层2的材料为高纯石英粉，其厚度为2mm，并在上面设置连续的直线裂缝，裂缝的宽度为1mm，间距为10mm，最后在中间层形核功能层2上采用喷涂的方法制作上层氮化硅涂层3。
Claims (1)
1.一种用于生产高效多晶硅铸锭的石英坩埚涂层，其特征在于，由下层氮化硅涂层（1）、中间层形核功能层（2）和上层氮化硅涂层（3）组成，所述下层氮化硅涂层（1）设置在坩埚本体（4）的底部，所述中间层形核功能层（2）设置在下层氮化硅涂层（1）上，所述上层氮化硅涂层（3）设置在中间层形核功能层（2）上，所述中间层形核功能层（2）上分布有均匀或不均匀的孔洞或裂缝。
2．根据权利要求1所述的一种用于生产高效多晶硅铸锭的石英坩埚涂层，其特征在于，所述中间层形核功能层（2）由高纯氮化硅、高纯硅微粉或高纯塞隆粉材料制成。
3．根据权利要求2所述的一种用于生产高效多晶硅铸锭的石英坩埚涂层，其特征在于，所述中间层形核功能层（2）的厚度为1-5mm。
4．根据权利要求3所述的一种用于生产高效多晶硅铸锭的石英坩埚涂层，其特征在于，所述孔洞为圆形、椭圆形或正方形孔洞，孔洞直径为0.1mm-1mm，孔洞间距为0.5-20mm。
5．根据权利要求4所述的一种用于生产高效多晶硅铸锭的石英坩埚涂层，其特征在于，所述裂缝为连续或断续的直线或曲线式裂缝，裂缝宽度为0.1mm-1mm，裂缝间距为0.5-20mm。
6．根据权利要求4或5所述的一种用于生产高效多晶硅铸锭的石英坩埚涂层，其特征在于，所述下层氮化硅涂层（1）和上层氮化硅涂层（3）的厚度为100-200μm。
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