CN208501148U - 一种多晶硅铸锭用坩埚 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多晶硅铸锭用坩埚，由若干石墨板拼接而成，所述石墨板的内表面复合有氮化硅涂层，相邻石墨板之间通过石墨螺丝和/或石墨加固块来连接或固定，相邻石墨板连接的接缝处喷涂有氮化硅涂层。本实用新型的坩埚采用石墨板拼接而成，不但可重复使用，而且由于石墨的高温强度高，在铸锭过程中可不用石墨板护板来支持，大大节约了铸锭成本；由于石墨导热性好，且不易与硅反应的特点，因而解决了熔融石英坩埚存在的漏硅率高、氧含量偏高引起的衰减、侧面红区及底部红区偏长的问题，铸锭周期可缩短约18小时以上，每月可多生产近3个硅锭，大大提高了铸锭效率。

Description

一种多晶硅铸锭用坩埚

技术领域

本实用新型涉及一种多晶硅铸锭用坩埚，尤其涉及一种由石墨板拼接而成的可重复使用的多晶硅铸锭用坩埚，属于太阳能光伏技术领域。

背景技术

多晶硅太阳能电池是光伏发电的主要发电方式，通常用的多晶硅铸锭坩埚为纯度99.9％的熔融石英坩埚，它是多晶铸锭过程中的一次性容器，以熔融石英颗粒为主要原料制备的熔融石英坩埚因存在有大量的熔融石英颗粒间的微小孔隙，可避免或减少熔融石英晶化过程中体积效应所致的表面张应力裂纹扩展的危害，进一步提高材料的使用安全性。

但熔融石英坩埚在多晶硅铸锭的使用过程中存在以下几个问题：1、熔融石英坩埚为一次性产品，用一次即报废作为工业垃圾处理，不但成本昂贵还大量消耗了石英矿产资源；2、石英坩埚的强度较低，铸锭时需要用石墨板支持石英坩埚，每套石墨护板要数万元，增加了铸锭的投资成本；3、熔融石英的高温强度较低，高温时容易被硅料撑裂导致漏硅，损失很大；4、高温时熔融石英晶化后，热膨胀系数变大，热枕稳定性变差，升温、降温及温度波动时容易产生裂纹，导致漏硅，存在巨大的安全风险；5、涂覆的高纯层和石英坩埚本体结合力较弱，铸锭过程中高纯层容易剥落熔入硅锭中，增加了硅锭的氧含量、杂质含量和硬质点而且容易粘坩埚，增加漏硅的风险；6、石英的导热性很差，铸锭过程中的化料和长晶时间很长，以至于铸锭周期要七十多小时。以上六方面是现有铸锭用石英坩埚的缺点，也限制了铸锭行业的发展。

因此，开发出一种新型可重复使用的坩埚，实现降低漏硅风险、解决硅锭里氧含量高以至于电池片衰减、有效抑制杂质往硅锭里渗透、消除硅锭侧面红区、减少底部红区、提升铸锭良率等，同时省去石墨护板，降低铸锭成本，将对太阳能多晶硅铸锭行业有深远的影响。

实用新型内容

本实用新型针对多晶硅铸锭过程中使用的熔融石英坩埚存在的不足，提供一种由石墨板组装拼接而成的可重复使用的多晶硅铸锭用坩埚。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种多晶硅铸锭用坩埚，由若干石墨板拼接而成，所述石墨板的内表面复合有氮化硅涂层，相邻石墨板之间通过石墨螺丝和/或石墨加固块来连接或固定，相邻石墨板连接的接缝处喷涂有氮化硅涂层。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述坩埚由石墨底板和4个石墨侧板拼接而成，所述石墨侧板的横截面呈“L”形，4个石墨侧板首尾相接并通过石墨螺丝相连接。

进一步，所述坩埚由石墨底板和4个石墨侧板拼接而成，其中两个石墨侧板的两端均设有向外延伸的凸台，4个石墨侧板通过凸台接触并通过石墨螺丝相连接，同一石墨侧板的两个凸台之间设有石墨加固块。

进一步，所述石墨板内表面的氮化硅涂层厚度为0.1～3mm，其可通过喷涂、涂刷、流延或静电的方式与石墨板进行复合。

本实用新型中所述的“内”和“外”是以坩埚的“内”和“外”来界定的。

本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型的坩埚采用石墨板拼接而成，不但可重复使用，而且由于石墨的高温强度高，在铸锭过程中可不用石墨板护板来支持，大大节约了铸锭成本；

2)由于石墨导热性好，且不易与硅反应的特点，因而解决了熔融石英坩埚存在的漏硅率高、氧含量偏高引起的衰减、侧面红区及底部红区偏长的问题，铸锭周期可缩短约18小时以上，每月可多生产近3个硅锭，大大提高了铸锭效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例1坩埚的结构俯视图；

图2为本实用新型实施例2坩埚的结构俯视图；

图3为本实用新型实施例3坩埚的结构俯视图；

图1至图3中，1、石墨侧板；2、石墨螺丝；3、石墨加固块；4、凸台

具体实施方式

以下结合实例对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例1：

如图1所示，一种多晶硅铸锭用坩埚，坩埚由石墨底板和4个石墨侧板1拼接而成，石墨底板和石墨侧板的内表面均复合有一层厚度为0.5mm的氮化硅涂层，石墨侧板的横截面呈“L”形，4个石墨侧板的“L”形短边朝外首尾相接并通过石墨螺丝2相连接。

实施例2：

如图2所示，一种多晶硅铸锭用坩埚，坩埚由石墨底板和4个石墨侧板1拼接而成，石墨底板和石墨侧板的内表面均复合有一层厚度为0.1mm的氮化硅涂层，石墨侧板的横截面呈“L”形，4个石墨侧板的“L”形短边朝内首尾相接并通过石墨螺丝2相连接。

实施例3：

如图3所示，一种多晶硅铸锭用坩埚，坩埚由石墨底板和4个石墨侧板拼接而成，石墨底板和石墨侧板的内表面均复合有一层厚度为3mm的氮化硅涂层，其中坩埚宽度上的两个石墨侧板的两端均设有向外延伸的凸台，4个石墨侧板通过凸台接触并通过石墨螺丝相连接，同一石墨侧板的两个凸台之间设有石墨加固块。

实施例1～3的多晶硅铸锭用坩埚的制备方法如下：

1、将石墨板加工成相应的形状，将石墨板表面的石墨粉用专用设备清理干净；

2、在石墨板的内表面用喷涂、涂刷、流延或静电的方法复合上氮化硅涂层；

3、将石墨件用石墨螺丝按照图纸要求组装起来；

4、在相邻石墨板的坩埚内表面接缝处喷涂两遍氮化硅涂层；

5、按照正常的装料要求，将硅料装入到石墨坩埚内，放入铸锭炉内进行铸锭。

使用本实用新型提供的石墨坩埚进行多晶硅铸锭可节省1只坩埚(2000多元人民币)；硅锭的侧面红区为零，底部红区减少12mm以上，硅锭良率提升2％以上；硅锭的氧含量2ppm以内，能有效抑制电池片的衰减，硅锭的效率提升0.05％以上。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种多晶硅铸锭用坩埚，其特征在于，由若干石墨板拼接而成，所述石墨板的内表面复合有氮化硅涂层，相邻石墨板之间通过石墨螺丝和/或石墨加固块来连接或固定，相邻石墨板连接的接缝处喷涂有氮化硅涂层。

2.根据权利要求1所述的坩埚，其特征在于，所述坩埚由石墨底板和4个石墨侧板拼接而成，所述石墨侧板的横截面呈“L”形，4个石墨侧板首尾相接并通过石墨螺丝相连接。

3.根据权利要求1所述的坩埚，其特征在于，所述坩埚由石墨底板和4个石墨侧板拼接而成，其中相对的两个石墨侧板的两端均设有向外延伸的凸台，4个石墨侧板通过凸台接触并通过石墨螺丝相连接，同一石墨侧板的两个凸台之间设有石墨加固块。

4.根据权利要求1-3任一项所述的坩埚，其特征在于，所述石墨板内表面的氮化硅涂层厚度为0.1～3mm。