專利名稱：一種石英陶瓷坩堝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于太陽能多晶硅鑄錠領(lǐng)域的石英陶瓷坩堝。
背景技術(shù)：
目前多晶硅鑄錠采用的是定向凝固技術(shù)，主要是為了獲得沿生長方向整齊排列的粗大的柱狀晶組織，然后在后續(xù)的切片過程中保證晶界和電池表面垂直，就可以減少晶界對電池轉(zhuǎn)換效率的影響，粗大的柱狀晶尺寸減少了晶界數(shù)量，也有利于提高轉(zhuǎn)換效率。而要達到這個目的，如何控制熱場以及晶體生長是最為關(guān)鍵的，這對于太陽能行業(yè)的發(fā)展也具
有重要意義。

實用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有的多晶硅鑄錠用坩堝無法獲得粗大柱狀多晶硅晶體的技術(shù)問題，本實用新型提供了一種新型高效的石英陶瓷坩堝。本實用新型提供的石英陶瓷坩堝，包括一體成型的底部和側(cè)壁，所述底部厚度為18^45mm,底部內(nèi)表面設(shè)有多個凸起或凹陷。所述底部厚度為底部內(nèi)表面最高點到底部外表面的最短距離。在底部內(nèi)表面設(shè)有多個凸起或凹陷的結(jié)構(gòu)，使其在相對最低處都是一個低溫點，多晶硅熔體在冷卻過程中，在這些位置優(yōu)先開始長出晶體。由于每個低溫點的溫度梯度方向都是垂直于坩堝內(nèi)底面的，因此每個初始生長晶體都是相互平行的，不會相互交錯，從而可以減少晶界的形成和紊亂。初期生長的晶體為后續(xù)生長的晶體提供了一個生長基，可以使結(jié)晶作用沿著初始晶體的生長方向發(fā)生，初始晶體不斷變粗變大，從而能夠得到粗大定向性好的多晶硅晶體，優(yōu)化了晶界的形成。在實際生產(chǎn)中，坩堝底部厚度選擇也很重要，不能太薄也不能太厚，坩堝在使用時，`加熱溫度通常都達到1500°C左右，根據(jù)坩堝大小不同，至少要裝入300kg的硅料，底部太薄會導(dǎo)致在鑄錠過程中發(fā)生漏硅，底部太厚，例如5cm或以上，雖然不會產(chǎn)生開裂的問題，但熱量損失很大，會使得生產(chǎn)成本提高。因此，在滿足能夠使晶體定向生長的前提下，底部厚度在18 45mm最為適宜。優(yōu)選地，所述凸起或凹陷的高度為10mm。由于坩堝底部厚度在18 45mm之間，使得在坩堝使用時能保證其安全性和同時也能實現(xiàn)誘導(dǎo)晶體定向生長的功能。優(yōu)選地，所述凸起的頂面或凹陷的底面為平面或弧面。優(yōu)選地，所述凸起的頂面或凹陷的底面，形狀為圓形、多邊形(例如正方形、六邊形等)或不規(guī)則形。優(yōu)選地，整體為四方體，側(cè)壁厚度為15 30mm。本實用新型具有以下有益效果:本實用新型石英陶瓷坩堝的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得坩堝底部的最低面成為低溫點，由于每個低溫點的溫度梯度方向都是垂直于坩堝內(nèi)底面的，使得每個初始生長晶體都是相互平行的，不會相互交錯，從而可以減少晶界的形成和紊亂。初始晶體沿著原始方向生長并不斷變粗變大，從而能夠得到粗大定向性好的多晶硅晶體，優(yōu)化了晶界的形成，提高了太陽能電池片的轉(zhuǎn)化率，并降低了衰減速率。

圖1是石英陶瓷坩堝縱向剖面示意圖；圖2是底部內(nèi)表面設(shè)有凹陷的石英陶瓷坩堝示意圖；圖3是底部內(nèi)表面設(shè)有凸起的石英陶瓷坩堝示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好地理解本實用新型并能予以實施，但所舉實施例不作為對本實用新型的限定。本實用新型提供了一種新型的高效石英陶瓷坩堝，包括一體成型的底部和側(cè)壁，其外表面為光滑面，所述底部厚度為18 45mm，側(cè)壁厚度為15 30mm，底部內(nèi)表面設(shè)有多個凸起或凹陷，可以人為地使多晶硅晶體在生長初期在特定位置(坩堝底部凹陷的最低處或凸起間的間隔處)優(yōu)先成核生長，同時，后續(xù)的晶體以這些晶體為基，繼續(xù)生長。所述石英陶瓷坩堝根據(jù)實際情況，其底部內(nèi)表面的多個凸起或者凹陷區(qū)域，每個區(qū)域并不是連續(xù)分布，為間隔式分布，每個凸起或者凹陷可為各種形狀，包括圓形，方形，多邊形以及不規(guī)則形狀等。每個凸起或者凹陷形狀可完全一樣，也可以各種形狀相互混合，并且以平行于坩堝底面的方向分布。每個凸起或者凹陷的高度h=f 10mm，其每一個凸起或者凹陷可以等大也可以有不同大小，根據(jù)實際情況可以調(diào)整每個凸起或者凹陷區(qū)域的大小以及間隔。無論坩堝底部做成何種形狀的凸起或者凹陷，其在相對低處都是一個低溫點，從而使得多晶硅熔體在冷卻過程中，在這些位置優(yōu)先開始長出晶體。由于每個低溫點的溫度梯度方向都是垂直于坩堝內(nèi)底面的，因此每個初始生長晶體都是相互平行的，不會相互交錯，從而可以減少晶界的形成和紊亂。初期生長的晶體為后續(xù)生長的晶體提供了一個生長基，可以使得初始晶體沿著原始方向生長并不斷變粗變大，從而能夠得到粗大定向性好的多晶硅晶體，優(yōu)化了晶界的形成，提高了太陽能電池片的轉(zhuǎn)化率，并降低了衰減速率。本實用新型的保護范圍不僅限于實施例。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型基礎(chǔ)上所作的等同替代或變換，均在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。本實用新型的保護范圍以權(quán)利要求書為準。
權(quán)利要求1.一種石英陶瓷坩堝，包括一體成型的底部和側(cè)壁，其特征在于，所述底部厚度為18 45_，底部內(nèi)表面設(shè)有若干個凸起或凹陷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石英陶瓷坩堝，其特征在于，所述凸起或凹陷的高度為I IOmm0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石英陶瓷坩堝，其特征在于，所述凸起的頂面或凹陷的底面為平面或弧面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的石英陶瓷坩堝，其特征在于，所述凸起的頂面或凹陷的底面，形狀為圓形、多邊形或不規(guī)則形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石英陶瓷坩堝，其特征在于，整體為四方體，側(cè)壁厚度為15 30mmo
專利摘要本實用新型公開了一種石英陶瓷坩堝，其包括一體成型的底部和側(cè)壁，所述底部厚度為18~45mm，底部內(nèi)表面設(shè)有多個凸起或凹陷。本實用新型底部內(nèi)表面的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得坩堝底部的最低面成為低溫點，由于每個低溫點的溫度梯度方向都是垂直于坩堝內(nèi)底面的，使得每個初始生長晶體都是相互平行的，不會相互交錯，從而可以減少晶界的形成和紊亂。初始晶體沿著原始方向生長并不斷變粗變大，從而能夠得到粗大定向性好的多晶硅晶體，優(yōu)化了晶界的形成，提高了太陽能電池片的轉(zhuǎn)化率，并降低了衰減速率。
文檔編號C30B29/06GK202968755SQ201220679149
公開日2013年6月5日 申請日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者陳培榮, 陳士斌, 段井超, 丁炳華, 張東 申請人:江蘇太平洋石英股份有限公司