CN218969432U - 一种氮化硅坩埚 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氮化硅坩埚，包括：坩埚本体，所述坩埚本体的底部中央开有贯通的孔洞；石墨堵头，所述石墨堵头可拆卸地封堵在所述孔洞上。本申请从氮化硅坩埚的结构入手，所述坩埚本体的底部中央开有贯通的孔洞，所述石墨堵头可拆卸地封堵在所述孔洞上，可在铸锭完成后，将氮化硅坩埚翻转，打开可拆卸的石墨堵头，利用底部开孔用脱模装置可实现硅锭的无损脱模。

Description

一种氮化硅坩埚

技术领域

本申请涉及坩埚技术领域，尤其涉及一种氮化硅坩埚。

背景技术

在全球气候变暖及化石能源日益枯竭的大背景下，可再生能源开发利用日益受到国际社会的重视，大力发展可再生能源已成为世界各国的共识。各种可再生能源中，太阳能以其清洁、安全、取之不尽、用之不竭等显著优势，已成为发展最快的可再生能源。在多种太阳能电池形态中，晶硅电池的性价比最高，应用也最为广泛。晶硅的制备过程直接影响太阳能电池的性能品质和生产成本。坩埚是多晶铸锭的必要器件，硅液在坩埚内经高温热处理得到硅锭。目前，我国多晶硅铸锭用坩埚全部为熔融石英陶瓷材质，采用注浆成形或注凝成型工艺制备。然而石英坩埚存在这很多先天缺陷。

首先，熔融石英耐温性能不足，1400℃以上的铸锭环境中会熔融态软化，从玻璃态转变成结晶态，冷却期间，结晶氧化硅相变产生体积膨胀，易导致坩埚破裂、破碎；另外，坩埚被熔融硅侵蚀，凝固中的硅锭容易粘附在石英坩埚壁上，由于硅与熔融石英具有不同的热膨胀系数，当硅晶体冷却过程中极大的机械应力产生于坩埚壁内，导致坩埚破裂。这些缺陷使得坩埚只能使用一次且难以回收，提高了多晶硅生产成本，严重浪费原料。

其次，熔融石英陶瓷坩埚另外一个重要问题是如何避免杂质影响硅锭。硅熔体侵蚀坩埚内壁，使得坩埚内的杂质进入硅料，即使采用高纯坩埚原料，也无法克服杂质氧的影响。高温生产过程中，熔融Si和坩埚原料SiO₂的反应产物为气态SiO，逸出后与放置坩埚的石墨制品反应形成CO气体，CO易于进入硅熔体中将碳和氧引入硅中。针对以上问题，目前的解决方式是坩埚内壁涂覆高纯度的氮化硅涂层或涂覆碳化硅氮化硅多层复合涂层，但这种方式也无法从根本上解决问题。

而氮化硅坩埚具有优良的高温稳定性能，高温环境环境中不仅有足够的强度，还具有优异的抗热震性，即便在高温后急剧冷却的情况下也不会产生裂纹，因此可在晶硅制备过程中多次重复使用，这不仅可延长晶硅制备所用坩埚的使用寿命，降低硅晶制备的成本；同时氮化硅坩埚不会导入碳、氧杂质，可以有效的改善晶硅的质量，提高光电转换效率。

尽管氮化硅坩埚具有上述耐高温、低碳氧含量、长使用寿命且可重复使用的优点，但晶硅铸锭后的无损脱模没有成熟的手段，这成为氮化硅坩埚产业化规模应用中亟待解决的问题。

实用新型内容

针对以上不足，本申请提供了一种氮化硅坩埚，可实现铸锭硅锭的无损脱模。

根据本申请实施例，提供一种氮化硅坩埚，包括：

坩埚本体，所述坩埚本体的底部中央开有贯通的孔洞；

石墨堵头，所述石墨堵头可拆卸地封堵在所述孔洞上。

可选的，所述坩埚本体的壁厚为15-45mm，底部厚度为20-40mm。

可选的，所述坩埚本体的底部内面采用圆角过渡，圆角半径≤20mm。

可选的，所述坩埚本体的内壁具有拔模角度，形成上大下小的喇叭口的形状。

可选的，所述孔洞的截面呈凸字形。

可选的，所述凸字形上部分的边长为166mm-210mm。

可选的，所述凸字形下部分的边长为180mm-230mm。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请从氮化硅坩埚的结构入手，所述坩埚本体的底部中央开有贯通的孔洞，所述石墨堵头可拆卸地封堵在所述孔洞上，可在铸锭完成后，将氮化硅坩埚翻转，打开可拆卸的石墨堵头，利用底部开孔用脱模装置可实现硅锭的无损脱模。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种氮化硅坩埚的剖视图。

图2是根据一示例性实施例示出的坩埚本体的剖视图。

图3是根据一示例性实施例示出的坩埚本体的仰视图。

图中的附图标记有：1、坩埚本体；11、孔洞；2、石墨堵头。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

参考图1-图3，本实用新型实施例提供一种氮化硅坩埚，包括：坩埚本体1和石墨堵头2，所述坩埚本体1的底部中央开有贯通的孔洞11，所述石墨堵头2可拆卸地封堵在所述孔洞11上。

本申请从氮化硅坩埚的结构入手，所述坩埚本体1的底部中央开有贯通的孔洞11，所述石墨堵头2可拆卸地封堵在所述孔洞11上，可在铸锭完成后，将氮化硅坩埚翻转，打开可拆卸的石墨堵头2，利用底部开孔用脱模装置可实现硅锭的无损脱模。

所述坩埚本体1为氮化硅材质，优选高纯氮化硅材质。

具体地，所述坩埚本体1成四方体，所述坩埚本体1的壁厚为15-45mm，底部厚度为20-40mm，为了方便脱模，所述坩埚本体1的底部内面采用圆角过渡，圆角半径≤20mm。更进一步，所述坩埚本体1的内壁具有拔模角度，形成上大下小的喇叭口的形状，以便于在坩埚毛坯脱模时模芯的拔出，有利于提高坩埚毛坯的脱模合格率。

所述孔洞11的截面呈凸字形。具体地，所述凸字形上部分的边长为166mm-210mm。可选的，所述凸字形下部分的边长为180mm-230mm。一般所述凸字形上半部分和下半部分厚度相同。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的内容后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (7)

1.一种氮化硅坩埚，其特征在于，包括：

坩埚本体，所述坩埚本体的底部中央开有贯通的孔洞；

石墨堵头，所述石墨堵头可拆卸地封堵在所述孔洞上。

2.根据权利要求1所述的一种氮化硅坩埚，其特征在于，所述坩埚本体的壁厚为15-45mm，底部厚度为20-40mm。

3.根据权利要求1所述的一种氮化硅坩埚，其特征在于，所述坩埚本体的底部内面采用圆角过渡，圆角半径≤20mm。

4.根据权利要求1所述的一种氮化硅坩埚，其特征在于，所述坩埚本体的内壁具有拔模角度，形成上大下小的喇叭口的形状。

5.根据权利要求1所述的一种氮化硅坩埚，其特征在于，所述孔洞的截面呈凸字形。

6.根据权利要求5所述的一种氮化硅坩埚，其特征在于，所述凸字形上部分的边长为166mm-210mm。

7.根据权利要求5所述的一种氮化硅坩埚，其特征在于，所述凸字形下部分的边长为180mm-230mm。

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