本實(shí)用新型涉及一種太陽能多晶硅鑄錠設(shè)備，特別涉及一種全熔多晶硅鑄錠坩堝。

背景技術(shù)：

目前，市場上主要有兩種設(shè)置籽晶的方法，一種為半熔鑄錠技術(shù)，通過控制坩堝底部熔化速度，保留一定高度的多晶硅作為籽晶，該方法能夠有效改善晶錠底部形核，提升晶錠品質(zhì)，但鑄錠收率不高，一般在65%左右。另一種為在坩堝底部直接設(shè)置籽晶，籽晶一般為石英砂或硅顆粒，利用異質(zhì)形核或同質(zhì)形核機(jī)理來改善晶錠底部形核。在全熔工藝下，籽晶容易受高溫影響發(fā)生軟化或熔融而喪失控制形核的功能，同時(shí)氮化硅的阻隔硅液的作用也直接影響形核，氮化硅用量少容易導(dǎo)致粘堝裂錠，造成鑄錠控制條件苛刻，且形核不穩(wěn)定，難以獲得理想的晶粒尺寸分布。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計(jì)合理，使用方便的全熔多晶硅鑄錠坩堝。

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，本實(shí)用新型是一種全熔多晶硅鑄錠坩堝，其特點(diǎn)是，

設(shè)有坩堝本體，坩堝本體的內(nèi)底部設(shè)有高效復(fù)合涂層，所述高效復(fù)合涂層由從下往上依次鋪設(shè)的鑄錠阻隔層、復(fù)合形核層和形核保護(hù)層構(gòu)成，所述高效復(fù)合涂層的整體厚度在0.3-3mm。

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題還可以通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，所述的鑄錠阻隔層厚度為0.1-1mm，所述復(fù)合形核層的厚度為0.1-2mm，所述形核保護(hù)層的厚度為0.1-0.5mm。

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題還可以通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，所述的鑄錠阻隔層厚度為0.2-0.5mm，所述復(fù)合形核層的厚度為0.5-1mm，所述形核保護(hù)層的厚度為0.2-0.3mm。

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題還可以通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，所述的鑄錠阻隔層由氮化硅、水和粘結(jié)劑構(gòu)成，所述復(fù)合形核層由硅顆粒、石英砂顆?；蛱蓟桀w粒構(gòu)成，所述形核保護(hù)層由氮化硅和粘結(jié)劑構(gòu)成；

所述復(fù)合形核層選用硅顆粒與石英砂顆粒兩者的組合，硅顆粒與碳化硅顆粒兩者的組合，或硅顆粒、石英砂顆粒和碳化硅顆粒三者的組合。

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題還可以通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，所述復(fù)合形核層中顆粒的粒度為0.1-5mm，優(yōu)選150μm-600μm。

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題還可以通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，所述的復(fù)合形核層設(shè)有上下兩層，上層為由呈多面體的硅顆粒構(gòu)成的硅顆粒層，下層為由呈多面體的石英砂顆粒和/或碳化硅顆粒構(gòu)成的硅化物顆粒層。

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題還可以通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，所述高效復(fù)合涂層的整體厚度為0.8-2mm。

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題還可以通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，在所述高效復(fù)合涂層的下方設(shè)有由硅顆?；蚴⑸邦w粒構(gòu)成的高效涂層。

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題還可以通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，在所述坩堝本體的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有氮化硅涂層。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果：

（1）第一層阻隔層能夠有效降低坩堝底部粘堝比例，保證穩(wěn)定的成品率；

（2）第二層形核層能夠起到控制底部形核的作用，獲得晶粒小且均勻分布，降低晶錠缺陷，提高電池片效率0.05%-0.1%；

（3）第三層保護(hù)層能夠起到保護(hù)形核層籽晶的作用，阻隔熔融硅液與籽晶直接接觸，延長籽晶在高溫下的存留時(shí)間，有助于配合全熔工藝，提升晶錠的成品率2%-5%。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下參照附圖，進(jìn)一步描述本實(shí)用新型的具體技術(shù)方案，以便于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步地理解本發(fā)明，而不構(gòu)成對其權(quán)利的限制。

實(shí)施例1，參照圖1，一種全熔多晶硅鑄錠坩堝，設(shè)有坩堝本體4，坩堝本體4的內(nèi)底部設(shè)有高效復(fù)合涂層，所述高效復(fù)合涂層由從下往上依次鋪設(shè)的鑄錠阻隔層3、復(fù)合形核層2和形核保護(hù)層1構(gòu)成，所述高效復(fù)合涂層的整體厚度在0.3-3mm。

實(shí)施例2，實(shí)施例1所述的全熔多晶硅鑄錠坩堝，所述的鑄錠阻隔層3厚度為0.1mm，所述復(fù)合形核層2的厚度為0.1mm，所述形核保護(hù)層1的厚度為0.1mm。

實(shí)施例3，實(shí)施例1所述的全熔多晶硅鑄錠坩堝，所述的鑄錠阻隔層3厚度為1mm，所述復(fù)合形核層2的厚度為1.5mm，所述形核保護(hù)層1的厚度為0.5mm。

實(shí)施例4，實(shí)施例1所述的全熔多晶硅鑄錠坩堝，所述的鑄錠阻隔層3厚度為0.5mm，所述復(fù)合形核層2的厚度為1mm，所述形核保護(hù)層1的厚度為0.3mm。

實(shí)施例5，實(shí)施例1所述的全熔多晶硅鑄錠坩堝，所述的鑄錠阻隔層3厚度為0.2mm，所述復(fù)合形核層2的厚度為0.5mm，所述形核保護(hù)層1的厚度為0.2mm。

實(shí)施例6，實(shí)施例1所述的全熔多晶硅鑄錠坩堝，所述的鑄錠阻隔層3厚度為0.5mm，所述復(fù)合形核層2的厚度為1mm，所述形核保護(hù)層1的厚度為0.3mm。

實(shí)施例7，實(shí)施例1所述的全熔多晶硅鑄錠坩堝，所述的鑄錠阻隔層3厚度為0.4mm，所述復(fù)合形核層2的厚度為0.8mm，所述形核保護(hù)層1的厚度為0.25mm。

實(shí)施例8，實(shí)施例1所述的全熔多晶硅鑄錠坩堝，所述的鑄錠阻隔層3由按質(zhì)量比為1：1-4：0.1-1的氮化硅、水和粘結(jié)劑構(gòu)成，所述復(fù)合形核層由硅顆粒、石英砂顆?；蛱蓟桀w粒的至少兩種組合而成，優(yōu)選硅顆粒與石英砂顆粒兩者的組合，硅顆粒與碳化硅顆粒兩者的組合，或硅顆粒、石英砂顆粒和碳化硅顆粒三者的組合，所述形核保護(hù)層由氮化硅和粘結(jié)劑構(gòu)成。

實(shí)施例9，實(shí)施例1所述的全熔多晶硅鑄錠坩堝，所述復(fù)合形核層2中顆粒的粒度為0.1-5mm，優(yōu)選150μm-600μm。

實(shí)施例10，實(shí)施例1所述的全熔多晶硅鑄錠坩堝，所述的復(fù)合形核層2設(shè)有上下兩層，上層為由呈多面體的硅顆粒構(gòu)成的硅顆粒層，下層為由呈多面體的石英砂顆粒和/或碳化硅顆粒構(gòu)成的硅化物顆粒層，上層顆粒的粒徑與下層顆粒的粒徑不相等。

實(shí)施例11，實(shí)施例1所述的全熔多晶硅鑄錠坩堝，所述高效復(fù)合涂層的整體厚度為0.8-2mm，進(jìn)一步優(yōu)選1-1.5 mm。

實(shí)施例12，實(shí)施例1所述的全熔多晶硅鑄錠坩堝，所述鑄錠阻隔層3中氮化硅用量在100-250g，形核保護(hù)層1中氮化硅用量為50-100g。

本實(shí)用新型高效復(fù)合涂層的制備方法是：

（1）將坩堝本體的內(nèi)底部進(jìn)行吹氣清理；

（2）將氮化硅粉、水、粘結(jié)劑按照一定的質(zhì)量比例配置成混合涂料，將混合涂料采用涂刷或噴涂方式在坩堝本體的內(nèi)底部制備一層鑄錠阻隔層，所述的鑄錠阻隔層厚度為0.2-1mm；

（3）在所述的鑄錠阻隔層之上制備一層復(fù)合形核層，復(fù)合形核層以硅顆粒、石英砂或碳化硅作為籽晶，采用噴灑的方式均勻的制備在上述鑄錠阻隔層上，再噴涂一層粘結(jié)劑固定籽晶，所述的復(fù)合形核層厚度為0.5-2mm；

（4）在所述的復(fù)合形核層之上制備一層形核保護(hù)層，主要由氮化硅、水、粘結(jié)劑按照一定的質(zhì)量比例配置成混合涂料，通過噴涂的方式制備，所述的保護(hù)層厚度為0.1-0.5mm；

（5）上述混合涂料中氮化硅純度要求在5N以上，氮化硅：水：粘結(jié)劑質(zhì)量比為1：（1-4）：（0.1-1），其中，高效復(fù)合涂層的氮化硅總量為100-300g，鑄錠阻隔層的氮化硅用量在100-250g，形核保護(hù)層的氮化硅用量為50-100g，粘結(jié)劑主要為硅溶膠或陶瓷粘結(jié)劑（PVA）；

（6）上述復(fù)合形核層所用籽晶，要求粒度在150μm-600μm之間，用量在100-300g，該層為石英砂與碳化硅中的至少一種與硅顆粒的復(fù)合顆粒作為籽晶，所述的復(fù)合形核層設(shè)有上下兩層，上層為由呈多面體的硅顆粒構(gòu)成的硅顆粒層，下層為由呈多面體的石英砂顆粒和/或碳化硅構(gòu)成的硅化物顆粒層，上層顆粒的粒徑與下層顆粒的粒徑不相等，優(yōu)選上層顆粒的粒徑小于下層顆粒的粒徑，硅顆粒的熔點(diǎn)低，待硅顆粒熔化后，石英砂、碳化硅提供輔助導(dǎo)向作用，改善晶錠底部成核，也不會粘鍋。

實(shí)施例13，實(shí)施例1所述的全熔多晶硅鑄錠坩堝，在坩堝本體的底部先鋪設(shè)一層有硅顆粒或石英砂顆粒構(gòu)成的高效涂層，再在高效涂層上部制備高效復(fù)合涂層，

（1）配置第1層鑄錠阻隔層：要求氮化硅：純水：硅溶膠為200g：200g：50g，攪拌均勻后，采用涂刷的方式，制備在高效坩堝內(nèi)底部；

（2）配置第2層復(fù)合形核層：待涂刷均勻且涂層表面未完全干透時(shí)，將300g硅顆粒通過噴灑的方式，均勻噴灑在阻隔層之上，再在其基礎(chǔ)上噴涂粘結(jié)劑，其中粘結(jié)劑由50g硅溶膠和100g純水混合制備，通過自然干燥1h以上或在100-200℃烘烤30min獲得第2層復(fù)合形核層；

（3）配置第3層形核保護(hù)層，要求氮化硅：純水:硅溶膠為50g:240g：20g，攪拌均勻后，采用噴涂的方式，制備在第2層復(fù)合形核層之上；

（4）坩堝本體側(cè)面噴涂氮化硅涂層，要求氮化硅：純水：硅溶膠為600g：2000g：200g，攪拌均勻后，采用噴涂的方式，制備在坩堝側(cè)面；

上述涂層制備完畢后，要求在80-200℃條件下干燥1-2h后，即可用于裝料；

鑄錠后，底部未發(fā)現(xiàn)粘堝，晶粒尺寸＜5mm，成品率在70-71%，轉(zhuǎn)換效率提升0.05-0.1%。

實(shí)施例14，實(shí)施例1所述的全熔多晶硅鑄錠坩堝，在坩堝本體的底部制備高效復(fù)合涂層：

（1）配置第1層鑄錠阻隔層：要求氮化硅：純水：硅溶膠為100g：200g：50g，攪拌均勻后，采用涂刷的方式，制備在高效坩堝內(nèi)底部；

（2）配置第2層復(fù)合形核層：待涂刷均勻且涂層表面未完全干透時(shí)，將400g硅顆粒通過噴灑的方式，均勻噴灑在阻隔層之上，再在其基礎(chǔ)上噴涂粘結(jié)劑，其中粘結(jié)劑由50g硅溶膠和100g純水混合制備，通過自然干燥1h以上或在100-200℃烘烤30min獲得第2層復(fù)合形核層；

（3）配置第3層形核保護(hù)層，要求氮化硅：純水:硅溶膠為100g:240g：20g，攪拌均勻后，采用噴涂的方式，制備在第2層復(fù)合形核層之上；

（4）坩堝本體側(cè)面噴涂氮化硅涂層，要求氮化硅：純水：硅溶膠為600g：2000g：200g，攪拌均勻后，采用噴涂的方式，制備在坩堝側(cè)面；

上述涂層制備完畢后，要求在80-200℃條件下干燥1-2h后，即可用于裝料；

鑄錠后，底部未發(fā)現(xiàn)粘堝，晶粒尺寸＜5mm，成品率在70-71%，轉(zhuǎn)換效率提升0.05-0.1%。

本實(shí)用新型通過設(shè)鑄錠阻隔層3，能夠有效降低坩堝底部粘堝比例，保證穩(wěn)定的成品率；通過復(fù)合形核層2，能夠起到控制底部形核的作用，獲得晶粒小且均勻分布，降低晶錠缺陷，提高電池片效率0.05%-0.1%；通過形核保護(hù)層1能夠起到保護(hù)復(fù)合形核層籽晶的作用，阻隔熔融硅液與籽晶直接接觸，延長籽晶在高溫下的存留時(shí)間，有助于配合全熔工藝，晶錠的成品率提升2%-5%。

本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有高效坩堝和半熔鑄錠工藝的不足，提供一種在全熔工藝下有助于改善坩堝底部引晶效果的高效復(fù)合涂層，通過涂層之間的相互復(fù)合，即可達(dá)到保護(hù)籽晶，同時(shí)改善晶錠底部粘堝裂錠，對鑄錠工藝控制條件要求不高，可以在全熔工藝條件下鑄錠使用，還可以有效降低底部粘堝率至0%，加強(qiáng)底部形核，改善晶錠缺陷，提升晶錠品質(zhì)和成品率。