[实用新型]铸锭单晶硅或多晶硅中可重复利用的石墨坩埚

说明书

本实用新型公开了一种铸锭单晶硅或多晶硅中可重复利用的石墨坩埚，包括底板，所述底板包括一上侧面；两个第一竖板，两个所述第一竖板设于所述上侧面的两个相对侧边上；两个第二竖板，两个所述第二竖板设于所述上侧面的另外两个相对侧边上；若干个冷却构件，设于所述第一竖板与所述底板之间的直角外部、设于所述第二竖板与所述底板之间的直角外部、设于所述第一竖板与所述第二竖板之间的直角外部。本实用新型石墨坩埚经表面涂层处理后，可直接装铸锭用高纯度硅料进行铸锭多晶硅或铸造单晶硅，代替目前传统使用的石英坩埚，提高热效率，降低光伏硅中的氧含量，节约材料资源，缩短工艺流程，同时也大大地降低了光伏产业链中的铸硅锭成本。

技术领域

本实用新型涉及石墨坩埚，具体是一种铸锭单晶硅或多晶硅中可重复利用的石墨坩埚。

背景技术

光伏平价上网时代即将来临，经济性驱动全球光伏装机持续增长。受益于光伏产业链各环节成本的持续下降，世界各国的光伏发电成本与火电度电成本价差持续收窄；国内光伏发电政策逐渐成熟稳定趋向市场导向，这使得2020年国内装机稳中有进的态势越实用新型显。预计2020-2022年全球新增光伏装机分别为120.22GW、140GW、160GW。在光伏产业链中，直拉单晶硅和铸锭多晶硅硅锭是两个极为重要的环节。铸锭硅锭分为铸锭多晶硅和铸锭单晶硅(类单晶或准单晶)，铸锭多晶硅是将硅料装入涂层后的石英坩埚内，通过铸锭过程的加热、熔化、定向凝固结晶、退火、降温和出炉等工艺流程获得多晶硅铸锭产品。铸锭单晶是在常规的多晶硅铸锭工艺基础上，在坩埚的硅料底部铺入一层30～50mm单晶籽晶(理想需要(100)晶向)，通过定向凝固类似结晶后形成方形单晶硅锭的工艺。该工艺需要保证多晶硅铸锭料熔化的同时，还要确保铺在石英坩埚底部的籽晶大部不能熔化以确保单晶的晶向定向逐步生长。

目前铸硅锭过程都是采用石英坩正四方形埚装硅料后在铸锭炉内进行升温加热熔化和降温结晶来完成，石英坩埚主要化学成分为二氧化硅(SiO₂)，由SiO₂粉末经压铸烧结而成。当铸锭晶体硅锭出炉后，石英坩埚均已发生晶体结构改变，并出现明显的裂纹或碎裂，石英坩埚本身不可能再重复使用。工艺上把石英坩埚残片完全去除后，将硅锭移出石英坩埚，完成整个铸锭硅锭流程。由于石英坩埚在炉内高温下易发生析晶，炉内温度达到300℃以下才能出炉；出炉后石英坩埚遇到空气急剧降温，自发性完全破裂，不能重复使用，造成铸锭硅锭成本增加和资源浪费。

采用石英坩埚铸锭硅锭还具有以下隐患：a)石英坩埚隐形裂纹：石英坩埚因制作类型分成有注浆成型和注凝成型两种，但都会存在隐裂和气孔等缺陷，造成硅料渗漏溢出现象；b)硅锭氧化：硅锭内氧元素含量偏高，主要氧污染来源于石英坩埚；c)硅锭裂纹：严重影响硅锭收率。石英的热膨胀系数与晶体硅的热膨胀系数差距巨大，主要是石英坩埚和硅锭之间发生剧烈的热胀冷缩拉扯“粘锅”造成；d)底部平整：铸锭单晶硅时需要在石英坩埚底部铺满籽晶，对石英坩埚底部平整度的要求很高，否则晶体硅的晶向不能保证，影响铸锭单晶生长。

实用新型内容

为解决上述现有技术的缺陷，本实用新型提供一种铸锭单晶硅或多晶硅中可重复利用的石墨坩埚，本实用新型石墨坩埚经表面涂层处理后，可直接装铸锭用高纯度硅料进行铸锭多晶硅或铸锭单晶硅，代替目前传统使用的石英坩埚，提高热效率，降低光伏硅中的氧含量，节约材料资源，缩短工艺流程，同时也大大地降低了光伏产业链中的铸硅锭成本。

为实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案：一种铸锭单晶硅或多晶硅中可重复利用的石墨坩埚，包括：

底板，所述底板包括一上侧面；

两个第一竖板，两个所述第一竖板设于所述上侧面的两个相对侧边上；

两个第二竖板，两个所述第二竖板设于所述上侧面的另外两个相对侧边上；

若干个冷却构件，设于所述第一竖板与所述底板之间的直角外部、设于所述第二竖板与所述底板之间的直角外部、设于所述第一竖板与所述第二竖板之间的直角外部。