[实用新型]一种能降低氧含量的多晶铸锭用新型石英陶瓷坩埚

说明书

技术领域

本实用新型涉及光伏行业，具体是一种能降低氧含量的多晶铸锭用新型石英陶瓷坩埚。

背景技术

多晶硅晶体的制备工艺控制杂质和缺陷的能力较弱，其含有相对较多的杂质和缺陷，对电池效率有明显的影响。多晶硅铸锭过程中，石英陶瓷坩埚中大量的金属杂质和氧会渗透进入硅锭。降低甚至消除金属杂质和氧对硅锭的污染是提高多晶硅电池转换效率的关键之一。

石英陶瓷坩埚本体的纯度较低，含有大量的金属杂质，会导致硅锭红区长。在高温情况下，多晶硅铸锭炉内主要材料之间会有以下反应。

1. 石英陶瓷坩埚的氧进入熔硅：

SiO₂ = Si + [O]_m

2. 石英陶瓷坩埚与硅液接触，导致氧进入熔硅：

Si（l）+SiO₂（S）= 2SiO（g）

SiO（g）+ 2C=SiC（S）+ CO（g）

CO = [C]_m + [O]_m

从上述反应来看，多晶硅晶体中氧含量主要还是由石英陶瓷坩埚、硅液和石墨件之间的高温反应，产生大量的碳氧结合的还原性气体，严重影响多晶硅晶体中的碳、氧含量。

氧在多晶硅中起的作用：1、氧在多晶硅冷却中（350 ～ 550℃）形成热施主和新施主，改变电子浓度；2、高氧情况，氧可能形成沉淀，且常在多晶的晶界和缺陷上；3、高氧高硼多晶硅中，可形成B - O络合物，造成光致衰减（LID）现象；4、应尽可能降低多晶硅中氧浓度，建议最好[O]< 4.7ppma。

因此，开发一种隔绝石英陶瓷坩埚和硅液的新型石英陶瓷坩埚，对多晶硅晶体中降低氧含量是非常必要的。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是设计一种能降低氧含量的多晶铸锭用新型石英陶瓷坩埚，解决多晶硅硅锭氧含量超标及红区长等问题，提高多晶硅锭的收率及电池片的转换效率。

完成上述任务的方案是：一种能降低氧含量的多晶铸锭用新型石英陶瓷坩埚，包括石英陶瓷坩埚本体，其特征在于在坩埚内表面依次铺设粘合层、隔离层、在隔离层表面再涂覆氮化硅层。这样的设计结构可以有效隔离在高温真空条件下石英坩埚中的杂质扩散进入硅锭，可以隔离硅液与石英坩埚，进而降低多晶硅晶体中的红区及氧含量，提高多晶硅锭的收率及电池片的转换效率。

所述的石英陶瓷坩埚内表面包括坩埚内底部或/和内侧面。

所述的粘合层的制作方式是喷涂、刷涂、辊涂、浸涂或刮涂混合浆料，粘合层覆盖面积为坩埚内表面全部或局部区域。

所述的粘合层的混合浆料组成为陶瓷粉体：溶剂：无机胶：有机胶：分散剂=0-1：0-1：0-1：0-1：0-1，其中陶瓷粉体为石英粉体、硅粉和氮化硅粉中的一种或几种，溶剂为去离子水和无水乙醇中的一种或二种，无机胶为硅溶胶或硅酯胶中的一种或二种，有机胶为聚乙烯醇类、纤维素类、聚乙二醇、糊精中的一种或几种，分散剂为聚丙烯酸及其铵盐、油脂类中的一种或几种。

所述的隔离层为氮化硅陶瓷片、碳化硅陶瓷片、石英陶瓷片或石墨片。

本实用新型在石英陶瓷坩埚内表面增加隔离层，克服了普通石英陶瓷坩埚带来的弊端，普通石英陶瓷坩埚在高温真空条件下，与硅液发生反应导致晶体硅中红区及氧含量过高，影响电池的电性能。将本实用新型的石英陶瓷坩埚与普通石英陶瓷坩埚进行实验对比，发现采用本实用新型的石英陶瓷坩埚生产的硅片，其氧含量降低50-90%，红区可降低至零，硅锭收率提高2-5%。

附图说明

图1 为普通石英陶瓷坩埚的示意图。

图2 为本实用新型的具体实施例1所述新型石英陶瓷坩埚的示意图。

图3 为本实用新型的具体实施例2所述新型石英陶瓷坩埚的示意图。

具体实施方式

实施例1：

一种新型石英陶瓷坩埚，包括石英陶瓷坩埚本体，坩埚内底部中间部分区域喷涂混合浆料，混合浆料的组成是石英粉体：纯水：硅溶胶：聚乙烯醇：聚丙烯酸=1：1：1：0：1，粘合层上铺设氮化硅陶瓷片，在坩埚内底面及氮化硅陶瓷片的表面涂覆氮化硅层。图2为本实用新型的具体实施例1所述新型石英陶瓷坩埚的示意图。

实施例2：