[实用新型]一种多晶铸锭用高效坩埚

说明书

技术领域

本实用新型涉及硅片生产领域，具体是一种多晶铸锭用高效坩埚。

背景技术

太阳能多晶电池分硅料、铸锭、硅片、电池片、组件五大制造阶段。在多晶铸锭时多采用的是定向凝固的方法，即将硅料按照工艺要求装入陶瓷坩埚后，经过真空处理后进行加热，硅料经过熔化为液态硅，通过工艺控制使其从底部开始形核长晶从而铸成多晶硅锭，在经过退火、冷却处理处理后制成最终成品。

目前的多晶铸锭用陶瓷坩埚，在晶硅体的形核过程中，熔融状态的硅料自发形核并生长，形成的晶核均匀性较差，导致后期长晶过程中产生较多的位错及其他缺陷，硅片晶粒分布不均匀，其光电转换效率普遍偏低。

随着光伏产业的发展，传统多晶硅铸锭技术已无法满足市场对光伏产品品质的需求，高质量高转换效率的太阳能电池是行业一直追求的目标。

为获得质量较好的的硅锭质量，业内多采用半熔高效铸锭工艺，相对于传统的定向凝固多晶硅铸锭，半熔工艺就是先将特定的籽晶铺设于石英坩埚底部，籽晶通常为高纯硅粉、尺寸均匀的颗粒料、细小的原生碎料或碎硅片，在后续的硅料熔化过程中，通过工艺控制，使物料在坩埚内从顶部向底部垂直熔化，最终留有一定高度籽晶不被完全熔化，未被熔化的籽晶能够降低或避免晶体形核阶段由坩埚底部直接异质形核的概率，并在后续的晶体生长过程中作为晶体生长的晶核，解决了现有的硅晶体自发形核容易导致非均匀形核和晶核品质低的问题，降低或消除了晶体形核所克服的势垒引起的晶体缺陷，获得晶粒均匀、效率较高的多晶硅锭。这种方法生产周期长、籽晶控制难度大，其在1500℃以上的高温下，边缘区域籽晶难以控制，导致边角位置的硅片电池转换效率和中心区域有较大差距，离散度较大，并且底部籽晶占据一部分位置和较长低少子寿命区域，导致硅锭合格率较低，生产成本高。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：如何提供一种坩埚，使所产硅锭的晶核尺寸均匀且可控，从而减少后期长晶过程中的晶体缺陷，提高硅锭光电转换效率，增加硅锭产出率，降低生产周期和加工成本。

本实用新型所采用的技术方案是：一种多晶铸锭用高效坩埚，在陶瓷坩埚的底部有一层MoSi2颗粒层，在陶瓷坩埚的内侧壁和MoSi2颗粒层上表面有一层氮化硅。

作为一种优选方式：MoSi2颗粒层厚度为1.5mm，内侧壁氮化硅涂层厚度为0.15mm，MoSi2颗粒层上表面氮化硅涂层3厚度为0.08mm。

作为一种优选方式：MoSi2颗粒纯度大于99.99%，粒径为0.3-0.8mm。

本实用新型的有益效果是：所产硅锭的晶核尺寸均匀且可控，减少了后期长晶过程中的晶体缺陷，硅锭电池转换效率可提高0.2-0.3%，硅锭产出率可增加3-5%，缩短生产周期和降低加工成本。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

其中，1、氮化硅涂层，2、MoSi2颗粒层，3、陶瓷坩埚。

具体实施方式

本实用新型提供的一种多晶铸锭用高效坩埚，包括普通陶瓷坩埚、MoSi2颗粒层、氮化硅涂层，陶瓷坩埚底部镀有均匀分布的高纯MoSi2颗粒层。

G6陶瓷坩埚（1045mm×1045mm×540mm），其形状如图1所示，MoSi2颗粒层2厚度为1.5mm，侧壁氮化硅涂层厚度为0.15mm，底壁氮化硅涂层厚度为0.08mm。

通过相同多晶铸锭炉及相同铸锭及电池工艺，采用上述陶瓷坩埚和常规坩埚进行生产，所得硅锭的生产周期短、红区长度少、硅锭合格率较高、电池转换效率高，具体结果如下表：

本实用新型的生产步骤如下：

（1）选择普通的铸锭用陶瓷坩埚；

（2）分选合适的MoSi₂颗粒；

（3）在坩埚底部用毛刷涂一层高纯陶瓷粘结剂；

（4）均匀撒上准备好的MoSi₂颗粒；

（5）再涂一层高纯陶瓷粘结剂，放置两小时；

（6）将硅溶胶、纯水、氮化硅粉按照1:5:10混合后进行充分搅拌，对坩埚加热并保持至60-80℃时进行喷涂，底壁喷涂6遍，侧壁喷涂12遍；

（7）对坩埚进行100℃低温烧结3小时。