[发明专利]硅锭铸造用层压坩埚及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及硅锭铸造用层压坩埚及其制造方法的改进。 

本申请基于2010年3月31日在日本申请的日本特愿2010-080973号主张优先权，在此引用其内容。 

背景技术

专利文献1中公开了用于制作光电转换效率优异的太阳光发电用电池的硅基板的硅锭制造用坩埚。 

专利文献1公开的硅锭制造用坩埚如图2的截面图所示，具有通过在石英玻璃或石墨构成的铸模102的内侧用二氧化硅结合50~300μm的微细熔融硅砂161而成的内层103被覆的结构。上述内层103，若更具体地表示，则如图2的部分放大图A所示，通过用二氧化硅107结合微细熔融硅砂161而成的内层103被覆。含有该微细熔融硅砂161的内层103易从铸模102的内壁剥离。因此，将硅熔融液体注入硅锭铸造用坩埚101并使其凝固时，当硅锭的外周在铸模内壁面拉伸时，产生剥离而不会在硅锭残留内部应力。因此，不会产生硅锭制造时的内部应力裂纹。由此，合格率提高，进而组装使用该内部应力残留少的硅锭制作的硅基板的太阳光发电用电池的光电转换效率得到大幅改善。 

专利文献1：日本特开平11-244988号公报 

然而，在石英玻璃或石墨构成的铸模102的内侧形成有以上述二氧化硅107和熔融硅砂161为主体的内层103的现有硅锭制造用坩埚101中，在使用其制造铸锭时，存在作为内层的主要成分的二氧化硅及熔融硅砂与熔解硅反应、氧易溶解到硅锭中的问题。而且，使用氧溶解的硅锭制作的硅基板中，存在难以进一步提高太阳光发电用电池的性能的问题。 

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于，提供能够抑制氧向硅锭中的溶解的硅锭铸造用层压坩埚及其制造方法。 

为了完成上述目的，本发明人进行深入研究的结果发现，通过在形成漫涂层时用作粘合剂的胶体二氧化硅中含有钡（Ba），可以在较低的温度下结晶化。此外，由于钡扩散到二氧化硅层中，通过仅对二氧化硅的表层进行钡涂布，能够得到上述结晶化的效果，从而完成了本发明。 

本发明的第一方案为硅锭铸造用层压坩埚，用于熔解硅原料并进行铸造来制造硅锭的硅锭铸造用层压坩埚，具备设置在铸模的内侧的二氧化硅层和设置在所述二氧化硅层的表面的钡涂布层。 

所述钡涂布层还可以含有0.01~0.1μm平均粒径的氢氧化钡或碳酸钡。 

所述钡涂布层还可以为0.01~1.0μm的平均厚度。 

所述二氧化硅层中的钡浓度，还可以为所述二氧化硅层与所述钡涂布层的界面侧的浓度高于所述二氧化硅层与所述铸模的界面侧的浓度。 

所述二氧化硅层还可以具有外层二氧化硅层与内层二氧化硅层构成的层压结构，在所述内层二氧化硅层的内侧设置所述钡涂布层，所述外层二氧化硅层设置在所述铸模的内侧且含有至少一层用二氧化硅结合平均粒径为500~1500μm的粗大熔融硅砂的外层漫涂层（スタツコ層），所述内层二氧化硅层设置在所述外层二氧化硅层的内侧且含有至少一层用二氧化硅结合平均粒径为50~300μm的微细熔融硅砂的内层漫涂层。 

本发明的第二方案为硅锭铸造用层压坩埚的制造方法，其中，具备：在铸模的内侧涂布或喷射由熔融二氧化硅粉末与胶体二氧化硅构成的浆料而形成浆料层，在该浆料层的表面散布平均粒径为500~1500μm的粗大熔融硅砂而形成外层漫涂层的工序；在所述外层漫涂层上涂布或喷射所述浆料而形成浆料层，在该浆料层的表面散布平均粒径为50~300μm的微细熔融硅砂而形成内层漫涂层的工序；在所述内层漫涂层上涂布或喷射由0.01~0.1μm平均粒径的氢氧化钡粉末或碳酸钡粉末构成的钡浆料而在最表面形成钡浆料层的工序；和进行干燥及烧成，在所述铸模的内侧形成由所述外层漫涂层和所述内层漫涂层构成的二氧化硅层，并且在所述二氧化硅层的表面形成钡涂布层的工序。 

还可以通过进行一次或重复进行多次形成所述内层漫涂层的工序，并且进行一次或重复进行多次形成所述外层漫涂层的工序，形成所述二氧化硅层。 

根据本发明的硅锭铸造用层压坩埚，由于为具备设置在铸模的内侧的二氧化硅层和设置在二氧化硅层的表面的钡涂布层的构成，因此钡涂布层中的钡扩散到二氧化硅层，从而可以促进二氧化硅层的结晶化。由此，使用硅锭铸造用层压坩埚由熔解的硅原料铸造硅锭时，可以抑制二氧化硅向硅原料中的熔解，因此可以降低硅锭中的氧浓度。因此，在使用通过本发明的硅锭铸造用层压坩埚制造的硅锭的太阳能电池用单元 中，可以提高光电转换效率。