[发明专利]一种多晶硅铸锭炉用坩埚盖板及盖板表面涂层方法在审

专利信息
申请号: 201510289666.8 申请日: 2015-05-29
公开(公告)号: CN104831351A 公开(公告)日: 2015-08-12
发明(设计)人: 马玉洁;成来飞;邬国平;左新章;冯锋 申请(专利权)人: 西安鑫垚陶瓷复合材料有限公司
主分类号: C30B28/06 分类号: C30B28/06;C30B29/06
代理公司: 西安智邦专利商标代理有限公司 61211 代理人: 杨亚婷
地址: 710065 陕西省西安市*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 多晶 铸锭 坩埚 盖板 表面 涂层 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种多晶硅铸锭用坩埚盖板。

背景技术

多晶硅材料在太阳能电池领域的需求量占一半以上,硅片的好与坏直接关系到太阳能光伏电池的质量,因此生产出高质量的硅片意义重大。目前多晶硅铸锭工艺多采用定向凝固法,生产过程温度高达1500℃以上,铸锭炉内坩埚及盖板多采用石墨和炭/炭复合材料等耐热结构件。高温环境下,铸锭炉内的残余氧、氧化硅等杂质,与耐热结构件如坩埚、盖板的碳表面反应易生成一氧化碳气体,一氧化碳进而与硅熔体反应释放碳,造成硅熔体碳污染,铸锭中的碳含量增高,在后续的切片工艺中,增加了碳硬质点的数量,影响多晶硅成品率及质量。另外,铸锭过程释放的游离硅对石墨坩埚及炭/炭复合材料盖板造成硅溶蚀现象,破坏内部碳纤维及碳基体,使石墨坩埚及炭/炭盖板寿命降低。

发明内容

为了降低硅锭中的碳含量,减少碳硬质点的数量,提高石墨坩埚及炭/炭盖板寿命,本发明提供一种多晶硅铸锭炉用坩埚盖板及盖板表面涂层方法。

本发明所提供的多晶硅铸锭炉用坩埚盖板,坩埚盖板为炭/炭复合材料盖板,其特殊之处在于:

所述炭/炭复合材料盖板的外表面设置有SiC涂层。

上述SiC涂层厚度为10-100μm。

上述SiC涂层厚度为50μm。

本发明所提供的多晶硅铸锭炉用坩埚盖板表面SiC涂层的制备方法,其特殊之处在于:包括以下步骤:

1】高温处理

将盖板送入真空烧结炉内进行高温处理去除盖板中的挥发性物质,温度为1500~1700℃;

2】化学气相沉积

将经高温处理过的盖板送入化学气相沉积炉,以三氯甲基硅烷为反应物,升温至1000~1100℃,沉积30~70h,制备具有SiC涂层的炭/炭复合材料盖板。

在1】高温处理前还包括:清洗、烘干并擦拭的步骤。

在步骤1】高温处理之后步骤2】化学气相沉积之间还包括清洗、烘干并擦拭的步骤。

上述清洗、烘干并擦拭的步骤具体为:

将盖板表面使用流水清洗表面浮尘,再使用超声仪清洗,放入烘箱中200℃下烘干2小时以上,使用酒精擦拭复合材料表面。

本发明与现有技术相比,优点是:

1、本发明盖板表面的SiC涂层能够有效防止多晶硅铸锭过程中坩埚盖板挥发的游离碳对硅锭的污染,降低多晶硅铸锭的碳含量,提高多晶硅铸锭的成品率,尤其适用于多晶硅铸锭炉盖板的开发和应用。

2、本发明盖板表面的SiC涂层不易与游离硅反应,降低了硅溶蚀现象对坩埚盖板的破坏,在提高铸锭及硅片质量的同时,能够延长盖板的使用寿命。

3、本发明采用高温处理及化学气相沉积相结合的方法制备SiC涂层,多炉次使用后盖板涂层不脱落,在铸锭过程中对硅溶蚀现象不敏感,并且工艺周期短、供货周期短,单炉次成本低于不具有涂层的炭/炭复合材料盖板。本发明应用于多晶硅生产,能够有效提高生产效益。

说明书附图

图1具有SiC涂层的炭/炭盖板示意图,1-炭/炭复合材料盖板、2-SiC涂层。

具体实施方式

本发明提供的多晶硅铸锭炉用坩埚盖板及盖板表面涂层方法,通过在炭/炭复合材料盖板1的外表面设置SiC涂层2以降低多晶硅铸锭的碳含量、延长盖板的使用寿命。

本发明多晶硅铸锭炉用坩埚盖板表面SiC涂层的制备方法,采用化学气相沉积与高温处理相结合的工艺方法,在坩埚表面制备出致密、结合力好的SiC涂层,一个优选的实施过程如下:

1)清洗烘干:将炭/炭复合材料盖板表面使用流水清洗表面浮尘,再使用超声仪清洗2~3次,每次30分钟。放入烘箱中200℃下烘干2小时以上,使用酒精擦拭盖板表面。

由于炭/炭复合材料为介孔材料,因此本发明在高温处理前对盖板进行了清洗、烘干、擦拭,目的主要是为了去除盖板来料表面附着的浮尘。

2)高温处理:将炭/炭复合材料盖板送入真空烧结炉内进行高温处理,温度为1500~1700℃,保温时间为1小时。

沉积前的高温处理,目的是对炭/炭复合材料盖板进行纯化,以免在后续的化学气相沉积过程的高温状态下,盖板中的挥发性物质对涂层的生成及均匀性产生影响。高温处理的温度1500-1700℃,高于盖板的使用温度(1400-1500℃),设置此参数既能达到工艺目的,又可以节约生产成本。高温处理1小时,可以达到纯化的目的。

3)清洗烘干

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