[实用新型]一种硅料生产用坩埚及其单晶硅拉制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及硅材料制造技术领域，尤其是涉及一种硅料生产用坩埚及其单晶硅拉制系统。

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。利用直拉法生产单晶硅时，首先将块状硅料置于石英坩埚中，加热到熔点使其熔化成熔融硅，利用籽晶进行引晶，并拉制单晶硅棒。在此过程中，石英坩埚作为承载熔融硅的容器，需要在高温环境中长时间使用，并与熔融硅直接接触，因此对其质量要求非常高。

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。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种硅料生产用坩埚及其单晶硅拉制系统，以解决现有技术中存在的因为后续加料而造成固液界面温度扰动的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种硅料生产用坩埚，包括石英坩埚、两个以上的分隔板；

所述石英坩埚内设置有用于容纳硅料的容纳空间；

两个以上的所述分隔板将所述容纳空间分隔为3个以上的分腔室；

多个所述分腔室由所述容纳空间的一端向另一端依次并排设置；

所述分隔板的下部设置用于连通相邻两个所述分腔室的通孔。

本实用新型通过利用分隔板将石英坩埚内空间分隔为多个依次连通的分腔室，使用时，将固态或者液体的硅料放置在一端起的一个或者若干个分腔室内进行熔化加热，当硅料被熔化后通过底部的通孔依次向另一端的分腔室流动，当采用直拉法生长单晶硅时，可以不断地向一端的分腔室添加原料，并不断地向另一端的分腔室内供应熔融硅，利用籽晶从另一端的分腔室内进行引晶，并拉制单晶硅棒。

由于通孔设置在底部，用于拉制单晶硅棒的另一端的分腔室内的熔融硅的表面温度受到的扰动较小，另外，由于最后一个分腔室内的硅均为熔融态的硅，所以不存在固液分层的问题，所以拉制单晶棒时温度变化微小，可以拉制重量较大的大尺寸硅棒，拉制后的硅棒质量更优。

进一步地，所述硅料生产用坩埚还包括用于对石英坩埚进行加热的石墨坩埚，所述石英坩埚放置在所述石墨坩埚内。

进一步地，所述石墨坩埚内底部倾斜设置；所述石英坩埚放置在所述石墨坩埚内，多个所述分腔室自高向低依次设置。

通过将将石墨坩埚内的石墨底板倾斜设置，使得放置在底部上的石英坩埚与水平面呈夹角设置，分腔室自高向低依次排列，从而有利于熔融态的硅自高处的分腔室向低处的分腔室流动。

进一步地，所述隔板的横截面包括依次设置的第一石英层、石墨层和第二石英层。

进一步地，所述第一石英层和所述石墨层之间、以及所述第二石英层和所述石墨层之间设置有碳纤维网。

进一步地，所述隔板为石英板材，石英板材夹层设置，石英板材中间设置有石墨层。

进一步地，所述石墨层外包裹有碳纤维网。

通过在隔板内设置有石墨层，在电弧熔制时，隔板内的石墨层形成一个导电加热层，可以对分腔室的侧部进行加热，提高了熔炼速度，夹层中的石墨层可以对通孔内的硅继续加热，使得它保持熔融状态，有效避免熔融态的硅在通过隔板时将通孔堵塞。

进一步地，所述石墨坩埚的内侧壁与所述石英坩埚的外侧壁之间留有间隙。

进一步地，所述石墨坩埚的内侧壁上设置有用于支撑所述石英坩埚的外侧壁的凸起结构。

进一步地，所述凸起结构为条状或者点状凸起。

进一步地，所述石墨坩埚的内侧壁与所述石英坩埚的外侧壁之间填充有碳纤维材料。