一種具有可拆卸隔板的生產多晶硅的坩堝的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有可拆卸隔板的生產多晶硅的坩堝，包括坩堝本體、坩堝護板和坩堝蓋板，在坩堝本體內設置有用于將坩堝本體的內部空腔分隔成第一空間和第二空間的隔板，坩堝本體底部內側設置有用于使隔板通過插接固定于坩堝本體內的插槽；第一空間的形狀與坩堝本體內部空腔的形狀一致；還包括由硅粉層、SiO2顆粒層和設置在顆粒層之上的疏松的第一氮化硅涂層、設置在坩堝本體的側壁內表面的堅硬致密的第二氮化硅涂層以及設置在第一氮化硅涂層之上的碎硅料層；硅粉層設置在坩堝本體的底部內表面，顆粒層設置在硅粉層之上。該坩堝不需要冷沖擊，就能生產出底部紅區(qū)短，晶粒尺寸小而均勻的高質量多晶硅錠，且硅粉在長時間保持不融化。
【專利說明】一種具有可拆卸隔板的生產多晶硅的坩堝

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及多晶硅太陽能電池【技術領域】，特別涉及一種具有可拆卸隔板的生產多晶硅的坩禍。

【背景技術】
[0002]近年來隨著不可再生能源的日益枯竭，太陽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簡單，成本遠低于單晶硅，多晶硅逐步取代直拉單晶硅在太陽能電池材料市場的主導地位，成為行業(yè)內最主要的光伏材料。但相對于直拉單晶硅而言，鑄造多晶硅中的各種缺陷，如晶界、位錯、微缺陷，和材料中的雜質碳和氧，使多晶硅太陽能電池的轉換效率低于直拉單晶硅太陽能電池，成為了限制多晶硅太陽能電池發(fā)展的瓶頸。多晶硅片內在質量對最終的電池轉換效率有直接影響，提高多晶硅片的內在質量是提高電池轉換效率的重要手段。多晶硅片的內在質量取決于其切割成型之前的多晶硅錠的質量。因此，提高多晶硅鑄錠技術，獲得高質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現提尚多晶娃徒質量的如提和基礎。早期的常規(guī)多晶鑄錠方法，初始的形核是隨機的、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”效應使整個硅片的效率拉低。針對此缺點，近期行業(yè)里面普遍采用多種方法以實現初始形核時形成均勻的小晶粒。雖然行業(yè)里各大公司都有自己的方法以實現均勻的小晶粒，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，并在長晶初級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。但目前市場上的石英坩禍基本采用石英砂經過破碎到一定粒徑后，涂刷在坩禍底部制作高效涂層。這種經機械破碎的石英砂本身就存在形貌不一的缺陷，比較難實現均勻一致的形核點，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)過長。且用該類石英坩禍鑄造高質量的多晶硅錠需要在成核階段使用冷沖擊，會對石英坩禍造成沖擊，增大了漏硅的風險。并且，并且，普通的硅粉層會在鑄錠加熱過程中熔化，不利于高質量硅錠的生產。因此，急需一種能解決上述問題的生產多晶硅的坩禍。
實用新型內容
[0004]本實用新型針對現有技術中生產多晶硅的坩禍成核形貌不均勻、多晶硅錠底部紅區(qū)過長，且用該類石英坩禍鑄造高質量的多晶硅錠需要在成核階段使用冷沖擊，會對石英坩禍造成沖擊，增大了漏硅的風險，并且普通的硅粉層會在鑄錠加熱過程中熔化，不利于高質量硅錠的生產的問題，提供了一種生產多晶硅的坩禍。
[0005]一種具有可拆卸隔板的生產多晶硅的坩禍，包括坩禍本體，還包括圍設在坩禍本體外的坩禍護板和用于封蓋在坩禍本體上的坩禍蓋板，在坩禍本體內設置有用于將坩禍本體的內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邊料的第二空間的隔板，坩禍本體的底部內側設置有用于使隔板通過插接固定于坩禍本體內的插槽；隔板圍成的第一空間的形狀與坩禍本體內部空腔的形狀一致；
[0006]所述高效坩禍還包括由硅粉形成的硅粉層、由球形3102顆粒形成的顆粒層和設置在顆粒層之上的疏松的第一氮化硅涂層、設置在坩禍本體的側壁內表面的堅硬致密的第二氮化硅涂層以及設置在第一氮化硅涂層之上的碎硅料層；
[0007]所述硅粉層設置在坩禍本體的底部內表面，所述顆粒層設置在硅粉層之上。
[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入所述第一空間。
[0009]作為優(yōu)選，插槽直接在坩禍本體底部內側開設而形成。
[0010]作為優(yōu)選，坩禍本體底部內側對應隔板的位置分別設置有凸棱，每個所述凸棱上均開設有插槽。
[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部底部面積的1/2。
[0013]作為優(yōu)選，坩禍本體內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部空腔高度的1/2?3/4。
[0016]本實用新型的娃粉層中娃粉的粒徑為50 VIII?100 VIII，優(yōu)選所述娃粉的粒徑為
80 V 1X1。
[0017]本實用新型的娃粉層的厚度為1皿?2皿，優(yōu)選所述厚度為1.5皿。
[0018]本實用新型的球形3102顆粒為采用本領域常規(guī)方法合成的球形310 2顆粒。該球形3102顆粒具有形貌均勻，純度高，粒徑均一性強，化學穩(wěn)定性高等特點。
[0019]本實用新型的顆粒層的球形3102顆粒的粒徑為20目?70目，優(yōu)選所述球形310 2顆粒的粒徑為50目?60目。
[0020]本實用新型的顆粒層的厚度為1皿?5皿，優(yōu)選所述厚度為2.5皿。
[0021]本實用新型的第一氮化硅涂層的厚度為2111111?3111111，第二氮化硅涂層的厚度為
1臟?2臟。
[0022]本實用新型的第一氮化硅涂層和第二氮化硅涂層均由0相超過50%以上，050值為2±0丨3 VIII，且粒徑分布為雙峰分布的氮化硅粉組成。
[0023]本實用新型的碎娃料層中碎娃料的尺寸為3?12111111。
[0024]與現有技術相比，本實用新型的有益效果為:
[0025]本實用新型的具有可拆卸隔板的生產多晶硅的坩禍，不需要冷沖擊，就能生產出底部紅區(qū)短，晶粒尺寸小而均勾的尚質量多晶娃徒，由尚質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，多晶硅片光電轉化效率高等特點，且硅粉在長時間保持不融化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1本實用新型的具有可拆卸隔板的生產多晶硅的坩禍的縱向剖面圖；
[0027]圖2本實用新型的具有可拆卸隔板的生產多晶硅的坩禍的橫向剖面圖；
[0028]圖3本實用新型的具有可拆卸隔板的生產多晶硅的坩禍的涂層示意圖。
[0029]附圖標記
[0030]1-坩禍本體，2-坩禍護板，3-坩禍蓋板，4~插槽，5-隔板，6-硅粉層，7-顆粒層，81-第一氣化娃涂層，82-第二氣化娃涂層，9-碎娃料層。

【具體實施方式】
[0031]本實用新型公開了一種具有可拆卸隔板的生產多晶硅的坩禍，本領域技術人員可以借鑒本文內容，做出適當改進。特別需要指出的是，所有類似的替換和改動對本領域技術人員來說是顯而易見的，它們都被視為包括在本實用新型的保護范圍之內。
[0032]為了使本領域的技術人員更好地理解本實用新型的技術方案，下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。其中，碎料、塊料和護邊料的成分均為硅材質，為本領域中公知的。
[0033]如圖1和圖2所示，本實用新型的【具體實施方式】中公開的具有可拆卸隔板的生產多晶硅的坩禍包括坩禍本體1，還包括圍設在坩禍本體1外的坩禍護板2和用于封蓋在坩禍本體1上的坩禍蓋板3，在坩禍本體1內設置有用于將坩禍本體1的內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邊料的第二空間的隔板5，坩禍本體1的底部內側設置有用于使隔板5通過插接固定于坩禍本體1內的插槽4；隔板5圍成的第一空間的形狀與坩禍本體1內部空腔的形狀一致。其中使用的坩禍本體1為本領域中常規(guī)的市售生產多晶硅的坩禍。為了使其外表不易被造成機械損傷，以至影響其內部結構或外觀，本實用新型在坩禍本體1的外周設置了坩禍護板2，且其大小略大于坩禍本體1。該坩禍護板2可以與坩禍本體1固定連接，也可以設置為可分離結構，需要時可將坩禍本體1移出坩禍護板2所形成的外殼。
[0034]圖1為本實用新型的生產多晶硅的坩禍的縱向剖視圖。由圖中可以看出，所述插槽4設置于坩禍本體1的底部內側。在本實用新型的一個實施例中，該插槽4直接在坩禍本體1底部內側開設而形成。在本實用新型的另一個實施例中，在坩禍本體1底部內側對應隔板5的位置分別設置有凸棱，每個所述凸棱上均開設有插槽4。本領域技術人員可通過本實用新型中的上述描述獲知該插槽4的設置方法。
[0035]隔板5可以為一整塊或者多塊，只要能夠實現將坩禍本體1的內部空腔分隔為內外兩部分即可，如果隔板5為一塊，而其應該為筒狀，本實施例中示出的隔板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入所述第一空間。
[0036]圖2為本實用新型的生產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1的內部空腔分隔為兩個空間部分。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1內部空腔的形狀一致。在本實用新型的一個實施例中，隔板5圍成的第一空間的形狀為正方形。在本實用新型的另一個實施例中，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方形、菱形、梯形等形狀，只要其與坩禍本體1內部空腔的形狀一致即可。為了使多晶硅錠的鑄造過程中受熱更均勻，作為優(yōu)選，該隔板5圍成的第一空間的形狀為正方形。
[0037]為了保證隔板5分隔成的第一空間或第二空間不至于過大或過小，從而使制得的多晶硅片的晶粒尺寸更加小而均勻，缺陷密度更低，硅片光電轉化效率更高，作為優(yōu)選，在本實用新型的一個實施例中，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內部底部面積的1/2?1/3。更優(yōu)選地，在本實用新型的另一個實施例中，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內部底部面積的 1/2。
[0038]本實用新型中隔板5的高度并不特別地限制，由于其在鑄造過程之前即被拆除，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。為了保證鑄造過程中加熱融化的充分進行，從而使制得的多晶硅片的晶粒尺寸更加小而均勻，缺陷密度更低，硅片光電轉化效率更高，作為優(yōu)選，在本實用新型的一個實施例中，該隔板5的高度為坩禍本體I內部空腔高度的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內部空腔高度的3/4。
[0039]本實用新型在插槽4中插入隔板5之前，對坩禍本體I內部進行涂層的設置。從而有利于生產出底部紅區(qū)短，晶粒尺寸小而均勻的高質量多晶硅錠。該噴涂處理以不影響隔板5的插入為準。在本實用新型的一個實施例中，所噴涂的硅粉層6中硅粉的粒徑為50 μ m，厚度為1mm。顆粒層7的球形S12顆粒的粒徑為70目，厚度為5_。所述第一氮化娃涂層81的厚度為2mm，所述第二氮化娃涂層82的厚度為1mm。在本實用新型的另一個實施例中，所噴涂的硅粉層6中硅粉的粒徑為100 μ m，厚度為2_。顆粒層7的球形S12顆粒的粒徑為20目，厚度為1mm。所述第一氮化娃涂層81的厚度為3mm，所述第二氮化娃涂層82的厚度為2mm。為了進一步保護在坩禍本體I底部內側噴涂的硅粉層6和顆粒層7，在第一氮化硅涂層81之上還設置有碎硅料層9。在本實用新型的另一個實施例中，碎硅料層9中碎硅料的尺寸(碎硅料的尺寸為本領域的技術術語)為10_。本領域技術人員也可以選擇其他的工藝參數。
[0040]通過以上的描述可知，本實用新型的具有可拆卸隔板的生產多晶硅的坩禍具有以下有益效果:
[0041]本實用新型的具有可拆卸隔板的生產多晶硅的坩禍，不需要冷沖擊，就能生產出底部紅區(qū)短，晶粒尺寸小而均勻的高質量多晶硅錠，所得多晶硅片具有晶粒尺寸小而均勻，缺陷密度低，硅片光電轉化效率高等特點。同時，也能提高鑄錠過程中的硅料融化效率，縮短融化時間，減少坩禍涂層的腐蝕和縮短鑄錠周期。
[0042]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實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視為本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種具有可拆卸隔板的生產多晶硅的坩禍，包括坩禍本體(1)，其特征在于，還包括圍設在坩禍本體(1)外的坩禍護板(2)和用于封蓋在坩禍本體(1)上的坩禍蓋板(3)，在坩禍本體(1)內設置有用于將坩禍本體(1)的內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邊料的第二空間的隔板(5),坩禍本體(1)的底部內側設置有用于使隔板(5)通過插接固定于坩禍本體(1)內的插槽(4)； 隔板(5)圍成的第一空間的形狀與坩禍本體(1)內部空腔的形狀一致； 所述坩禍還包括由硅粉形成的硅粉層￠)、由球形3102顆粒形成的顆粒層(7)和設置在顆粒層(7)之上的疏松的第一氮化硅涂層(81)、設置在坩禍本體(1)的側壁內表面的堅硬致密的第二氮化硅涂層(82)以及設置在第一氮化硅涂層(81)之上的碎硅料層(9)； 所述硅粉層(6)設置在坩禍本體(1)的底部內表面，所述顆粒層(7)設置在硅粉層(6)之上。
2.根據權利要求1所述的具有可拆卸隔板的生產多晶硅的坩禍，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入所述第一空間。
3.根據權利要求1所述的具有可拆卸隔板的生產多晶硅的坩禍，其特征在于，插槽(4)直接在坩禍本體(1)底部內側開設而形成。
4.根據權利要求1所述的具有可拆卸隔板的生產多晶硅的坩禍，其特征在于，坩禍本體(1)底部內側對應隔板的位置分別設置有凸棱，每個所述凸棱上均開設有插槽(4)。
5.根據權利要求1所述的具有可拆卸隔板的生產多晶硅的坩禍，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(1)內部底部面積的1/2 ?1/3。
6.根據權利要求5所述的具有可拆卸隔板的生產多晶硅的坩禍，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(1)內部底部面積的1/2。
7.根據權利要求1所述的具有可拆卸隔板的生產多晶硅的坩禍，其特征在于，坩禍本體(1)內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.根據權利要求1所述的具有可拆卸隔板的生產多晶硅的坩禍，其特征在于，坩禍本體⑴內部空腔的橫截面的形狀為圓形，隔板⑶圍成的第一空間的橫截面的形狀為圓形。
9.根據權利要求1所述的具有可拆卸隔板的生產多晶硅的坩禍，其特征在于，所述隔板(5)的高度為坩禍本體(1)內部空腔高度的1/2?3/4。
10.根據權利要求1所述的生產多晶硅的坩禍，其特征在于，所述第一氮化硅涂層(81)的厚度為2111111?3111111，所述第二氮化娃涂層(82)的厚度為1111111?
【文檔編號】C30B29/06GK204198899SQ201420685826
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權日:2014年11月14日
【發(fā)明者】楊振幫, 常傳波, 袁聰, 馮琰 申請人:揚州榮德新能源科技有限公司