一種具有可拆卸隔板的生產(chǎn)多晶硅的坩堝的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種具有可拆卸隔板的生產(chǎn)多晶硅的坩堝，包括坩堝本體、坩堝護(hù)板和坩堝蓋板，在坩堝本體內(nèi)設(shè)置有用于將坩堝本體的內(nèi)部空腔分隔成第一空間和第二空間的隔板，坩堝本體的底部?jī)?nèi)側(cè)設(shè)置有用于使隔板通過(guò)插接固定于坩堝本體內(nèi)的插槽；第一空間的形狀與坩堝本體內(nèi)部空腔的形狀一致。該坩堝還包括設(shè)置于坩堝本體底部?jī)?nèi)表面的球形SiO2顆粒層、設(shè)置在顆粒層之上的疏松的第一氮化硅涂層以及設(shè)置在坩堝本體的側(cè)壁內(nèi)表面的堅(jiān)硬致密的第二氮化硅涂層。該坩堝不需要冷沖擊，就能生產(chǎn)出底部紅區(qū)短，晶粒尺寸小而均勻的高質(zhì)量多晶硅錠，同時(shí)，也能提高鑄錠過(guò)程中的硅料融化效率，縮短融化時(shí)間，減少坩堝涂層的腐蝕和縮短鑄錠周期。
【專利說(shuō)明】一種具有可拆卸隔板的生產(chǎn)多晶硅的坩堝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及多晶硅太陽(yáng)能電池【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種具有可拆卸隔板的生產(chǎn)多晶硅的坩禍。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)隨著不可再生能源的日益枯竭，太陽(yáng)能電池得到了快速的發(fā)展。由于鑄造多晶硅的制備工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，成本遠(yuǎn)低于單晶硅，多晶硅逐步取代直拉單晶硅在太陽(yáng)能電池材料市場(chǎng)的主導(dǎo)地位，成為行業(yè)內(nèi)最主要的光伏材料。但相對(duì)于直拉單晶硅而言，鑄造多晶硅中的各種缺陷，如晶界、位錯(cuò)、微缺陷，和材料中的雜質(zhì)碳和氧，使多晶硅太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率低于直拉單晶硅太陽(yáng)能電池，成為了限制多晶硅太陽(yáng)能電池發(fā)展的瓶頸。多晶硅片內(nèi)在質(zhì)量對(duì)最終的電池轉(zhuǎn)換效率有直接影響，提高多晶硅片的內(nèi)在質(zhì)量是提高電池轉(zhuǎn)換效率的重要手段。多晶硅片的內(nèi)在質(zhì)量取決于其切割成型之前的多晶硅錠的質(zhì)量。因此，提高多晶硅鑄錠技術(shù)，獲得高質(zhì)量的多晶硅錠成為各大公司的研宄方向。
[0003]控制晶體初始形核的大小和晶粒方向是實(shí)現(xiàn)提尚多晶娃徒質(zhì)量的如提和基礎(chǔ)。早期的常規(guī)多晶鑄錠方法，初始的形核是隨機(jī)的、自由的，并不是優(yōu)化的晶粒和晶向，而且晶粒尺寸不一，局部缺陷密度高，“短板”效應(yīng)使整個(gè)硅片的效率拉低。針對(duì)此缺點(diǎn)，近期行業(yè)里面普遍采用多種方法以實(shí)現(xiàn)初始形核時(shí)形成均勻的小晶粒。雖然行業(yè)里各大公司都有自己的方法以實(shí)現(xiàn)均勻的小晶粒，但思路基本是一致的，主要是使用底部具有粗糙石英砂顆粒的石英坩禍，并在長(zhǎng)晶初級(jí)使用冷沖擊增大形核量，從而得到均勻的具有一定尺寸大小的小晶粒。但目前市場(chǎng)上的石英坩禍基本采用石英砂經(jīng)過(guò)破碎到一定粒徑后，涂刷在坩禍底部制作高效涂層。這種經(jīng)機(jī)械破碎的石英砂本身就存在形貌不一的缺陷，比較難實(shí)現(xiàn)均勻一致的形核點(diǎn)，且石英砂的純度也比較難控制，有可能造成多晶硅錠底部紅區(qū)過(guò)長(zhǎng)。且用該類石英坩禍鑄造高質(zhì)量的多晶硅錠需要在成核階段使用冷沖擊，會(huì)對(duì)石英坩禍造成沖擊，增大了漏硅的風(fēng)險(xiǎn)。并且，現(xiàn)有技術(shù)中也沒(méi)有一種合適的坩禍能夠解決上述問(wèn)題。因此，急需一種能解決上述問(wèn)題的生產(chǎn)多晶硅的坩禍。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中生產(chǎn)多晶硅的坩禍成核形貌不均勻、多晶硅錠底部紅區(qū)過(guò)長(zhǎng)，且用該類石英坩禍鑄造高質(zhì)量的多晶硅錠需要在成核階段使用冷沖擊，會(huì)對(duì)石英坩禍造成沖擊，增大了漏硅的風(fēng)險(xiǎn)的問(wèn)題，提供了一種具有可拆卸隔板的生產(chǎn)多晶硅的坩禍。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:
[0006]一種具有可拆卸隔板的生產(chǎn)多晶硅的坩禍，包括坩禍本體，還包括圍設(shè)在坩禍本體外的坩禍護(hù)板和用于封蓋在坩禍本體上的坩禍蓋板，在坩禍本體內(nèi)設(shè)置有用于將坩禍本體的內(nèi)部空腔分隔成位于中部的用于容置碎料的第一空間和圍在所述第一空間四周的用于容置塊料和護(hù)邊料的第二空間的隔板，坩禍本體的底部?jī)?nèi)側(cè)設(shè)置有用于使隔板通過(guò)插接固定于坩禍本體內(nèi)的插槽；隔板圍成的第一空間的形狀與坩禍本體內(nèi)部空腔的形狀一致；
[0007]還包括設(shè)置于所述坩禍本體的底部?jī)?nèi)表面的球形S12顆粒，所述球形S12顆粒形成顆粒層；以及設(shè)置在所述顆粒層之上的疏松的第一氮化硅涂層以及設(shè)置在坩禍本體的側(cè)壁內(nèi)表面的堅(jiān)硬致密的第二氮化硅涂層。
[0008]作為優(yōu)選，隔板為多塊，相鄰兩塊隔板之間的間隙能夠阻擋位于所述第二空間的塊料進(jìn)入所述第一空間。
[0009]作為優(yōu)選，插槽直接在坩禍本體底部?jī)?nèi)側(cè)開設(shè)而形成。
[0010]作為優(yōu)選，坩禍本體底部?jī)?nèi)側(cè)對(duì)應(yīng)隔板的位置分別設(shè)置有凸棱，每個(gè)所述凸棱上均開設(shè)有插槽。
[0011]作為優(yōu)選，隔板圍成的位于中部的用于容置碎料的第一空間的底部面積為坩禍本體內(nèi)部底部面積的1/2?1/3。
[0012]更優(yōu)選地，隔板圍成的位于中部的用于容置碎料的第一空間的底部面積為坩禍本體內(nèi)部底部面積的1/2。
[0013]作為優(yōu)選，坩禍本體內(nèi)部空腔的橫截面的形狀為正方形，隔板圍成的第一空間的橫截面的形狀為正方形。
[0014]作為優(yōu)選，坩禍本體內(nèi)部空腔的橫截面的形狀為圓形，隔板圍成的第一空間的橫截面的形狀為圓形。
[0015]作為優(yōu)選，隔板的高度為坩禍本體內(nèi)部空腔高度的1/2?3/4。
[0016]本實(shí)用新型的球形S12顆粒為采用本領(lǐng)域常規(guī)方法合成的球形S12顆粒。該球形S12顆粒具有形貌均勻，純度高，粒徑均一性強(qiáng)，化學(xué)穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。
[0017]本實(shí)用新型的球形S12顆粒的粒徑為20目?70目，優(yōu)選所述球形S12顆粒的粒徑為50目?60目。
[0018]本實(shí)用新型的顆粒層的厚度為I?5mm，優(yōu)選所述厚度為2.5_。
[0019]本實(shí)用新型的第一氮化娃涂層的厚度為2mm?3mm，所述第二氮化娃涂層的厚度為 Imm ?2mm。
[0020]本實(shí)用新型的第一氮化硅涂層和第二氮化硅涂層均由β相超過(guò)50%以上，D50值為2±0.3 μ m，且粒徑分布為雙峰分布的氮化硅粉組成。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果為:
[0022]本實(shí)用新型的具有可拆卸隔板的生產(chǎn)多晶硅的坩禍，不需要冷沖擊，就能生產(chǎn)出底部紅區(qū)短，晶粒尺寸小而均勾的尚質(zhì)量多晶娃徒，由尚質(zhì)量多晶娃徒切割所得多晶娃片具有晶粒尺寸小而均勻，缺陷密度低，硅片光電轉(zhuǎn)化效率高等特點(diǎn)。同時(shí)，也能提高鑄錠過(guò)程中的硅料融化效率，縮短融化時(shí)間，減少坩禍涂層的腐蝕和縮短鑄錠周期。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1本實(shí)用新型的具有可拆卸隔板的生產(chǎn)多晶硅的坩禍的縱向剖面圖；
[0024]圖2本實(shí)用新型的具有可拆卸隔板的生產(chǎn)多晶硅的坩禍的橫向剖面圖；
[0025]圖3本實(shí)用新型的具有可拆卸隔板的生產(chǎn)多晶硅的坩禍的涂層示意圖。
[0026]附圖標(biāo)記
[0027]1-1甘禍本體，2-1甘禍護(hù)板，3-1甘禍蓋板，4-插槽，5-隔板，6-顆粒層，71-第一氣化娃涂層，72-第二氣化娃涂層。

【具體實(shí)施方式】
[0028]本實(shí)用新型公開了一種具有可拆卸隔板的生產(chǎn)多晶硅的坩禍，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以借鑒本文內(nèi)容，做出適當(dāng)改進(jìn)。特別需要指出的是，所有類似的替換和改動(dòng)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見的，它們都被視為包括在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0029]為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。其中，碎料、塊料和護(hù)邊料的成分均為硅材質(zhì)，且為本領(lǐng)域公知的。
[0030]如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】中公開的具有可拆卸隔板的生產(chǎn)多晶硅的坩禍包括坩禍本體1，還包括圍設(shè)在坩禍本體I外的坩禍護(hù)板2和用于封蓋在坩禍本體I上的坩禍蓋板3，在坩禍本體I內(nèi)設(shè)置有用于將坩禍本體I的內(nèi)部空腔分隔成位于中部的用于容置碎料的第一空間和圍在所述第一空間四周的用于容置塊料和護(hù)邊料的第二空間的隔板5，坩禍本體I的底部?jī)?nèi)側(cè)設(shè)置有用于使隔板5通過(guò)插接固定于坩禍本體I內(nèi)的插槽4;隔板5圍成的第一空間的形狀與坩禍本體I內(nèi)部空腔的形狀一致。其中使用的坩禍本體I為本領(lǐng)域中常規(guī)的市售生產(chǎn)多晶硅的坩禍。為了使其外表不易被造成機(jī)械損傷，以至影響其內(nèi)部結(jié)構(gòu)或外觀，本實(shí)用新型在坩禍本體I的外周設(shè)置了坩禍護(hù)板2，且其大小略大于坩禍本體I。該坩禍護(hù)板2可以與坩禍本體I固定連接，也可以設(shè)置為可分離結(jié)構(gòu)，需要時(shí)可將坩禍本體I移出坩禍護(hù)板2所形成的外殼。
[0031]圖1為本實(shí)用新型的生產(chǎn)多晶硅的坩禍的縱向剖視圖。由圖中可以看出，所述插槽4設(shè)置于坩禍本體I的底部?jī)?nèi)側(cè)。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，該插槽4直接在坩禍本體I底部?jī)?nèi)側(cè)開設(shè)而形成。在本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例中，在坩禍本體I底部?jī)?nèi)側(cè)對(duì)應(yīng)隔板5的位置分別設(shè)置有凸棱，每個(gè)所述凸棱上均開設(shè)有插槽4。本領(lǐng)域技術(shù)人員可通過(guò)本實(shí)用新型中的上述描述獲知該插槽4的設(shè)置方法。
[0032]隔板5可以為一整塊或者多塊，只要能夠?qū)崿F(xiàn)將坩禍本體I的內(nèi)部空腔分隔為內(nèi)外兩部分即可，如果隔板5為一塊，而其應(yīng)該為筒狀，本實(shí)施例中示出的隔板5為多塊(圖中示出的是四塊)，為了保證在裝料過(guò)程中塊料不至于漏入第一空間，相鄰兩塊隔板5之間的間隙能夠阻擋位于所述第二空間的塊料進(jìn)入所述第一空間。
[0033]圖2為本實(shí)用新型的生產(chǎn)多晶硅的坩禍的橫向剖視圖。由圖中可以看出，插槽4中插入的隔板5將坩禍本體I的內(nèi)部空腔分隔為兩個(gè)空間部分。其中，位于中部的為用于容置碎料的第一空間，圍在所述第一空間四周的為用于容置塊料和護(hù)邊料的第二空間。隔板5圍成的第一空間的形狀與坩禍本體I內(nèi)部空腔的形狀一致。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，隔板5圍成的第一空間的形狀為正方形。在本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例中，隔板5圍成的第一空間的形狀為圓形。除此之外，隔板5圍成的第一空間的形狀還可以為長(zhǎng)方形、菱形、梯形等形狀，只要其與坩禍本體I內(nèi)部空腔的形狀一致即可。為了使多晶硅錠的鑄造過(guò)程中受熱更均勻，作為優(yōu)選，該隔板5圍成的第一空間的形狀為正方形。
[0034]為了保證隔板5分隔成的第一空間或第二空間不至于過(guò)大或過(guò)小，從而使制得的多晶硅錠切割成的多晶硅片的晶粒尺寸更加小而均勻，缺陷密度更低，硅片光電轉(zhuǎn)化效率更高，作為優(yōu)選，在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，隔板5圍成的位于中部的用于容置碎料的第一空間的底部面積為坩禍本體I內(nèi)部底部面積的1/2?1/3。更優(yōu)選地，在本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例中，隔板5圍成的位于中部的用于容置碎料的第一空間的底部面積為坩禍本體I內(nèi)部底部面積的1/2。
[0035]本實(shí)用新型中隔板5的高度并不特別地限制，由于其在鑄造過(guò)程之前即被拆除，因此其高度可以高于坩禍本體I的高度，也可以低于坩禍本體I的高度。為了保證鑄造過(guò)程中加熱融化的充分進(jìn)行，從而使制得的多晶硅錠切割而成的多晶硅片的晶粒尺寸更加小而均勻，缺陷密度更低，硅片光電轉(zhuǎn)化效率更高，作為優(yōu)選，在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，該隔板5的高度為坩禍本體I內(nèi)部空腔高度的1/2?3/4，從而在其上方也能夠填加一部分塊料。更優(yōu)選地，該隔板5的高度為坩禍本體I內(nèi)部空腔高度的3/4。
[0036]本實(shí)用新型在插槽4中插入隔板5之前，對(duì)坩禍本體I內(nèi)部進(jìn)行涂層的設(shè)置。從而有利于生產(chǎn)出底部紅區(qū)短，晶粒尺寸小而均勻的高質(zhì)量多晶硅錠。該噴涂處理以不影響隔板5的插入為準(zhǔn)。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所噴涂的顆粒層6的球形S12顆粒的粒徑為20目，厚度為1_。第一氮化硅涂層71的厚度為2_，第二氮化硅涂層72的厚度為Imm0在本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例中，所噴涂的顆粒層6的球形S12顆粒的粒徑為50目，厚度為2.5_。第一氮化娃涂層71的厚度為2_，第二氮化娃涂層72的厚度為1_。本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以選擇其他的工藝參數(shù)。
[0037]通過(guò)以上的描述可知，本實(shí)用新型的具有可拆卸隔板的生產(chǎn)多晶硅的坩禍具有以下有益效果:
[0038]本實(shí)用新型的具有可拆卸隔板的生產(chǎn)多晶硅的坩禍，不需要冷沖擊，就能生產(chǎn)出底部紅區(qū)短，晶粒尺寸小而均勻的高質(zhì)量多晶硅錠，多晶硅錠切割所得多晶硅片具有晶粒尺寸小而均勻，缺陷密度低，硅片光電轉(zhuǎn)化效率高等特點(diǎn)。同時(shí)，也能提高鑄錠過(guò)程中的硅料融化效率，縮短融化時(shí)間，減少坩禍涂層的腐蝕和縮短鑄錠周期。
[0039]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干更改或變化，這些更改和變化也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種具有可拆卸隔板的生產(chǎn)多晶硅的坩禍，包括坩禍本體(I)，其特征在于，還包括圍設(shè)在坩禍本體(I)外的坩禍護(hù)板(2)和用于封蓋在坩禍本體(I)上的坩禍蓋板(3)，在坩禍本體(I)內(nèi)設(shè)置有用于將坩禍本體(I)的內(nèi)部空腔分隔成位于中部的用于容置碎料的第一空間和圍在所述第一空間四周的用于容置塊料和護(hù)邊料的第二空間的隔板(5)，坩禍本體(I)的底部?jī)?nèi)側(cè)設(shè)置有用于使隔板(5)通過(guò)插接固定于坩禍本體(I)內(nèi)的插槽(4); 隔板(5)圍成的第一空間的形狀與坩禍本體(I)內(nèi)部空腔的形狀一致； 還包括設(shè)置于所述坩禍本體(I)的底部?jī)?nèi)表面的球形S12顆粒，所述球形S12顆粒形成顆粒層￠);以及設(shè)置在所述顆粒層(6)之上的疏松的第一氮化硅涂層(71)以及設(shè)置在坩禍本體(I)的側(cè)壁內(nèi)表面的堅(jiān)硬致密的第二氮化硅涂層(72)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有可拆卸隔板的生產(chǎn)多晶硅的坩禍，其特征在于，隔板(5)為多塊，相鄰兩塊隔板(5)之間的間隙能夠阻擋位于所述第二空間的塊料進(jìn)入所述第一空間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有可拆卸隔板的生產(chǎn)多晶硅的坩禍，其特征在于，插槽(4)直接在坩禍本體(I)底部?jī)?nèi)側(cè)開設(shè)而形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有可拆卸隔板的生產(chǎn)多晶硅的坩禍，其特征在于，坩禍本體(I)底部?jī)?nèi)側(cè)對(duì)應(yīng)隔板的位置分別設(shè)置有凸棱，每個(gè)所述凸棱上均開設(shè)有插槽(4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有可拆卸隔板的生產(chǎn)多晶硅的坩禍，其特征在于，隔板(5)圍成的位于中部的用于容置碎料的第一空間的底部面積為坩禍本體(I)內(nèi)部底部面積的1/2 ?1/3。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有可拆卸隔板的生產(chǎn)多晶硅的坩禍，其特征在于，隔板(5)圍成的位于中部的用于容置碎料的第一空間的底部面積為坩禍本體(I)內(nèi)部底部面積的1/2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有可拆卸隔板的生產(chǎn)多晶硅的坩禍，其特征在于，坩禍本體(I)內(nèi)部空腔的橫截面的形狀為正方形，隔板(5)圍成的第一空間的橫截面的形狀為正方形。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有可拆卸隔板的生產(chǎn)多晶硅的坩禍，其特征在于，坩禍本體⑴內(nèi)部空腔的橫截面的形狀為圓形，隔板(5)圍成的第一空間的橫截面的形狀為圓形。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有可拆卸隔板的生產(chǎn)多晶硅的坩禍，其特征在于，所述隔板(5)的高度為坩禍本體(I)內(nèi)部空腔高度的1/2?3/4。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)多晶硅的坩禍，其特征在于，所述第一氮化硅涂層(71)的厚度為2mm?3mm，所述第二氮化娃涂層(72)的厚度為Imm?2mm。
【文檔編號(hào)】C30B29/06GK204198898SQ201420684649
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】常傳波, 楊振幫, 袁聰, 馮琰 申請(qǐng)人:揚(yáng)州榮德新能源科技有限公司