[发明专利]用于多晶硅铸锭炉的石墨器材的涂层组合物

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池领域，具体涉及用于多晶硅铸锭炉的石墨器材的涂层组合物、该涂层组合物的涂覆方法以及用途。

背景技术

在多晶硅铸锭炉中，通常使用石英坩埚来盛放熔融的硅液，在石英坩埚四周围以石墨护板来支撑高温状态下的石英坩埚，上部再配以石墨盖板来防止粉尘颗粒掉入锭中，同时还可以维持热场稳定，保证硅锭的质量。

但在高温状态下，石墨器材表面会有一些石墨粉尘挥发出来，可与铸锭过程中的一些中间气态物质，如一氧化硅等反应，生成含碳的硅化物，使硅锭中的碳含量较高，影响硅锭质量，进而会影响太阳能电池器件的可靠性和使用寿命。

同时在铸锭过程中有时会出现硅液溢流，此时硅会牢牢地粘结在石墨护板上，使得石墨器材损毁。

CN101812729A公开了一种低碳含量的多晶硅锭及其制备方法，其中提到了在石墨器材的护板内表面涂覆氮化硅或碳化硅涂层组合物。(该文献第[0089]段和第[0090]段中提到该涂层组合物中氮化硅或碳化硅的含量为80-100％。该文献的意图是用氮化硅或者碳化硅取代石墨护板。

发明内容

鉴于上述所提及的问题，本发明的一个目的是提供一种用于多晶硅铸锭炉的石墨器材的涂层组合物，所述涂层组合物含有：

涂覆物  5-30wt％

溶剂    60-85wt％

其中所述涂覆物选自氮化硅、碳化硅、二氧化硅和碳酸钡中的一种或几种；所述溶剂选自水或乙醇。

根据本发明，用于该涂层组合物的涂覆物应该是一种能够耐高温，导热性能良好，与硅的浸润性较低的物质，因此适当的涂覆物可以包括氮化硅、碳化硅、二氧化硅和碳酸钡等的一种或几种混合物。

根据本发明的一种优选的实施方式，所述乙醇可以是无水乙醇。

根据本发明的一种优选的实施方式，为保证涂覆层的致密性与粘附性，优选所述涂覆物质为粒度为约0.1-100微米之间，优选10-50微米的颗粒状，而最终涂层的厚度为0.1-8毫米之间，优选厚度为1-3毫米。

根据本发明的一种优选的实施方式，为进一步延长该涂层的使用寿命，可在涂层组合物溶液中选择性加入适量的添加剂，包括增加粘附力的粘结剂，如硅溶胶，聚乙烯醇等；和提高致密性的分散剂，如氨基醇等。其中分散剂的含量可以为0.5-2wt％，粘结剂的含量可以为10-20wt％。

可以采用本领域技术人员熟知的方法制备涂层组合物溶液。例如，将以上提及的物质：涂覆物，如氮化硅，碳化硅，二氧化硅和碳酸钡中的一种或几种与溶剂混合均匀，配制成涂层组合物溶液。可根据实际需要添加分散剂和/或粘结剂。

本发明的第二个目的是提供所述涂层组合物的涂覆方法，其特征在于，将所述涂层组合物涂覆在石墨器材上后进行干燥处理。根据本发明的一个优选的实施方式，可将制备好的涂层组合物溶液使用直接喷涂或刷涂的方式涂覆在铸锭炉内的石墨器材上，然后进行干燥处理，优选在真空下进行干燥处理，真空度可以为10-100mbar，温度可以为400-900摄氏度，时间可以为4-10小时。

本发明的第三个目的是提供所述涂层组合物在涂覆石墨器材中的用途。

本发明所述石墨器材包括石墨底板(1)、石墨盖板(4)、石墨护板(3)和碳纤维隔热笼体(5)。本发明涂层组合物可减少气态碳硅化合物对多晶硅锭的碳污染，同时也在坩埚开裂漏锅时，保护石墨器材免受硅液的损毁。

本发明用于多晶硅铸锭炉的石墨器材的涂层组合物通过组分含量的调整可以使得氮化硅或者氮化硅涂覆层与石墨底板，护板，盖板以及碳纤维隔热笼材料具有很好的结合力。

附图说明

附图1为石墨器材表面经不同的涂层组分(各实施例)处理后所得到的多晶硅锭内的相对替位碳含量.

具体实施方式

实施例1

1、配置涂层组合物溶液：将0.9千克粒径为10微米的氮化硅，2.1千克的水混合均匀得到涂层组合物溶液；

2、使用喷涂或刷涂的方式，将涂层组合物溶液涂覆在铸锭炉内的石墨器材上，涂层厚度为1毫米，然后进行真空干燥处理，真空度为15mbar，温度为450摄氏度，时间为5小时。

3、将处理好的石墨底板，护板，盖板及碳纤维隔热笼材料放在铸锭炉正常铸锭。

实施例2

1、配置涂层组合物溶液：将0.45千克粒径为20微米的氮化硅，0.45千克的硅溶胶，2.1千克的水混合均匀得到涂层组合物溶液；