[发明专利]一种太阳能单晶多晶坩埚内表面Si3

说明书

本发明属于硅锭铸造技术领域，特别是涉及一种太阳能单晶多晶坩埚内表面Si₃N₄釉面处理工艺。采用碳质物作为还原剂，将坩埚内表面的SiO₂还原为Si，然后采用N₂作为氧化剂使N₂与Si生成致密的Si₃N₄陶瓷釉面层。通过采用原位生长技术，利用氮置换掉氧，从而使坩埚内表面的氧化硅转换成氮化硅陶瓷釉面，从而使氮化硅陶瓷釉面更加不易在高温下从石英坩埚上脱落，从而使硅锭粘锅率大大降低，SiO₂和O₂也不会参杂到硅锭中，从而显著提高硅锭的出品率。

技术领域

本发明属于硅锭铸造技术领域，特别是涉及一种太阳能单晶多晶坩埚内表面Si₃N₄釉面处理工艺。

背景技术

光伏太阳能行业作为一种绿色无污染的新能源产业，近年来发展迅猛。通过定向凝固方法生产的铸造多晶硅晶体(硅锭)，因其低廉的成本和较高的产出，已经成为光伏电池制造行业重要的基体材料。在制造规定时，为防止硅料与石英坩埚直接接触，现在都采用在坩埚的内表面喷涂一层氮化硅但在铸锭过程中由于温度，刮痕等原因很难保证其涂成没有缺陷，在在高温下会出现裂缝、脱落等问题，从而造成SiO₂，O₂掺杂与硅锭中，同时伴随有粘锅等不良现象出现，大大的降低了成品的产出。现有技术中还没有能够解决这一缺陷的办法。

发明内容

本发明提供了一种太阳能单晶多晶坩埚内表面Si₃N₄釉面处理工艺，解决了现有技术中的太阳能单晶多晶坩埚内表面Si₃N₄釉面处理方法在高温下易出现氮化硅裂缝或脱落从而造成SiO₂，O₂掺杂与硅锭中降低成品产出的技术问题。

为了进一步解决上述技术问题，本发明具体技术方案是：

一种太阳能单晶多晶坩埚内表面Si₃N₄釉面处理工艺，采用碳质物作为还原剂，将坩埚内表面的SiO₂还原为Si，然后采用N₂作为氧化剂使N₂与Si生成致密的Si₃N₄陶瓷釉面层。

所述碳质物为蔗糖。

所述的太阳能单晶多晶坩埚内表面Si₃N₄釉面处理工艺，具体步骤包括，(1)清洗坩埚表面；(2)采用优质蔗糖与纯净水混合、加热溶解使溶液中的蔗糖达到饱和状态；(3)将饱和的蔗糖溶液涂刷到坩埚内表面，待干燥后再涂刷一次，烘干；(4)将处理好的坩埚放入高温炉中，缓慢升温，升温速率为1-4℃/min，使温度上升到800-1000 ℃时保温2-4h，再以同样的升温速率将温度上升到1200-1400℃，保温2h，然后缓慢降温到室温待用；(5)清理坩埚内表面，将步骤(4) 中处理好的坩埚放入高温气氛炉中，缓慢升温，升温速率为1-4℃/min,使温度上升到800-1000℃时缓慢通入氮气，氮气压力保持在1Kg/cm²持续2-4h，然后缓慢降温到室温；(6)将步骤(5)中处理得到的Si₃N₄陶瓷釉面坩埚清理干净，得到成品。

进一步的，在步骤(5)完成后，检查坩埚表面Si₃N₄陶瓷釉面是否光滑无裂缝，如果不光滑或者有裂缝，重复步骤(2)、(3)、(4)、 (5)直到坩埚表面Si₃N₄陶瓷釉面光滑无裂缝。

进一步的，步骤(4)中升温速度为2℃/min；使温度上升到800 ℃时保温2h。