[实用新型]石英坩埚

说明书

技术领域

本实用新型涉及单晶硅制造技术领域，特别是涉及石英坩埚。

背景技术

伴随着工业现代化水平的提升，以及人们日益对周边环境污染问题的重视，一些传统的能源正逐步被新兴的绿色能源所取代。在这些绿色能源中，太阳能电池以其无污染、可再生的优势已经逐渐在全球范围内得到迅速的发展。根据太阳能电池所用材料的不同，其可分为：晶体硅太阳能电池、薄膜太阳能电池、聚光太阳能电池等。其中，晶体硅太阳电池的发展最为成熟，目前已经占据市场的90％左右的份额。晶体硅太阳电池又分为单晶硅太阳电池和多晶硅太阳电池两种。其中，单晶硅电池由于其长晶成本较高，仅占据市场的18％左右的份额，明显低于多晶硅电池的市场份额。

目前单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅，然后在石英坩埚内用直拉法从固态或液态硅料熔体中生长出棒状单晶硅。降低长晶成本的有效方法是实现单晶硅的连续生长，并提高单晶硅的长晶质量。为了确保单晶硅在晶体生长过程中能够沿着确定的晶向生长，不会产生位错等破坏单晶完整性的缺陷，单晶硅周边的生长环境需要精确控制在一定的温度。单晶硅的连续长晶过程中需要在石英坩埚内实现。传统的石英坩埚，在单晶硅连续长晶的过程中，固态或液态硅料会不断补充到石英坩埚内时，会对长晶的固液界面温度造成扰动，从而破坏单晶硅的长晶质量。

此外，石英坩埚中的石英材质属于二氧化硅单一成分的非晶态，在适当的条件下会发生相变而形成稳定的方石英，这种现象称之为“析晶”，析晶通常在坩埚内壁发生，高温下硅熔液直接补充到石英坩埚内时，会产生析晶现象从而侵蚀石英坩埚的内壁，导致其使用寿命较短，进而间接影响单晶硅连续长晶的过程。

实用新型内容

基于此，提供一种能够提高单晶硅连续长晶质量且使用寿命高的石英坩埚及其制备方法。

一种石英坩埚，包括坩埚主体，所述坩埚主体包括坩埚内壁、全部或部分包容所述坩埚内壁的坩埚外壁以及坩埚底壁；所述坩埚内壁与所述坩埚外壁设置在所述坩埚底壁上，所述坩埚外壁与所述坩埚内壁之间保持一段距离，所述坩埚内壁的底部具有通孔。

在其中一个实施例中，所述石英坩埚还包括涂覆在所述坩埚主体上的保护涂层；所述坩埚内壁具有相对设置的第一内侧壁面以及第一外侧壁面，所述坩埚外壁具有相对设置的第二内侧壁面以及第二外侧壁面，所述坩埚底壁具有顶面；所述保护涂层涂覆在所述第一内侧壁面、所述第一外侧壁面、所述第二内侧壁面以及所述顶面上。

在其中一个实施例中，所述坩埚底壁的壁面为弧面。

在其中一个实施例中，所述坩埚内壁的高度大于或等于所述坩埚外壁的高度。

在其中一个实施例中，所述保护涂层的材质为碳化硅、氮化硅或氧化锆。

在其中一个实施例中，所述保护涂层的厚度为100μm～2000μm。

在其中一个实施例中，所述通孔为数个，各个所述通孔均匀设置在所述坩埚内壁的底部。

在其中一个实施例中，所述坩埚内壁具有与所述顶面连接的内壁底面，所述内壁底面向远离所述顶面的方向凹陷有所述通孔。

在其中一个实施例中，所述通孔的形状为长方形、正方形、圆形、拱形或月牙形。

上述坩埚主体，具有坩埚内壁以及坩埚外壁双层结构，固态或液态硅料在坩埚内壁以及坩埚外壁之间的隔层内经过温度缓冲后补充到坩埚内壁所围成的单晶硅连续长晶区域内，减少了硅熔液对单晶硅周边的生长环境造成温度扰动的影响，提高了单晶硅的长晶质量。在坩埚主体上涂覆有保护涂层，有效防止石英坩埚主体的“析晶”现象，从而提高石英坩埚的使用寿命。

附图说明

图1为石英坩埚的三维结构示意图；

图2为石英坩埚的主剖视图。

其中，具体元件对应编号如下：

100、石英坩埚；110、坩埚内壁；111、通孔；112、第一内侧壁面；113、第一外侧壁面；114、内壁底面；120、坩埚外壁；121、第二内侧壁面；122、第二外侧壁面；130、坩埚底壁；131、顶面；140、环形加液区；150、晶体生长区。

具体实施方式