一種用于生產(chǎn)高效多晶硅鑄錠的石英坩堝涂層的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型新型公開了一種用于生產(chǎn)高效多晶硅鑄錠的石英坩堝涂層，由下層氮化硅涂層、中間層形核功能層和上層氮化硅涂層組成，所述下層氮化硅涂層設(shè)置在坩堝本體的底部，所述中間層形核功能層設(shè)置在下層氮化硅涂層上，所述上層氮化硅涂層設(shè)置在中間層形核功能層上，所述中間層形核功能層上分布有均勻或不均勻的孔洞或裂縫。本實(shí)用新型的有益效果是：（1）涂層表面分布大量孔洞或者裂縫，該結(jié)構(gòu)可有效的降低形核所需的形核功，促進(jìn)非均勻形核的能力，從而快速形核，生長的晶粒尺寸較小、大小均勻，晶體的缺陷密度低；（2）涂層使用高純度原料制成，生產(chǎn)的硅錠底部紅區(qū)短，產(chǎn)出率高。
【專利說明】—種用于生產(chǎn)高效多晶硅鑄錠的石英坩堝涂層
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種多晶硅鑄錠用涂層，具體為一種用于多晶硅鑄錠用的石英坩堝涂層。
【背景技術(shù)】
[0002]目前以及將來一段時(shí)間內(nèi)，多晶硅鑄錠都是硅材料太陽能電池行業(yè)中的核心技術(shù)，為了獲取更高的光電轉(zhuǎn)換效率，更低的光伏發(fā)電成本，新的鑄錠技術(shù)不斷產(chǎn)生。
[0003]多晶硅鑄錠技術(shù)按照引晶類型，大致可以分為普通多晶硅鑄錠技術(shù)和高效多晶硅鑄錠技術(shù)。
[0004]普通多晶硅鑄錠技術(shù)指不使用籽晶，而以坩堝底部的氮化硅涂層中的氮化硅顆粒作為形核點(diǎn)，生長多晶硅。普通多晶硅鑄錠所使用的氮化硅涂層與硅熔體浸潤性低，形核所需的形核功大，非均勻形核的能力低，生長的硅錠晶粒尺寸較大，隨著晶體高度的增加，晶粒有進(jìn)一步增大的趨勢。而大尺寸的晶粒，晶界較少，不利于位錯(cuò)的吸收，造成位錯(cuò)的聚集和不斷增殖，使得晶體質(zhì)量變差。
[0005]高效多晶硅鑄錠技術(shù)是指以硅質(zhì)材料作為籽晶的鑄錠技術(shù)。硅錠生長時(shí)，可省去形核階段，直接從籽晶上生長晶體，用此方法生長的硅錠晶粒尺寸小、晶界多，有利于位錯(cuò)的吸收，晶體的質(zhì)量好。該技術(shù)雖然顯著降低了晶體的缺陷密度，但以硅質(zhì)材料作為籽晶，其硅錠底部紅區(qū)較長,硅錠成品率較低,加大了生產(chǎn)成本。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種用于生產(chǎn)高效多晶硅鑄錠的石英坩堝涂層，該結(jié)構(gòu)的涂層能有效降低形核功，促進(jìn)非均勻形核能力，從而快速形核，用該方法生產(chǎn)的硅錠晶粒尺寸小、大小均勻，缺陷密度低，底部紅區(qū)相對(duì)較短，成品率高。
[0007]本實(shí)用新型的目的通過采取以下技術(shù)措施予以實(shí)現(xiàn):
[0008]一種用于生產(chǎn)高效多晶硅鑄錠的石英坩堝涂層，其特征在于，由下層氮化硅涂層、中間層形核功能層和上層氮化硅涂層組成，所述下層氮化硅涂層設(shè)置在坩堝本體的底部，所述中間層形核功能層設(shè)置在下層氮化硅涂層上，所述上層氮化硅涂層設(shè)置在中間層形核功能層上，所述中間層形核功能層上分布有均勻或不均勻的孔洞或裂縫。
[0009]所述中間層形核功能層由高純氮化硅、高純硅微粉和高純?nèi)》壑械囊环N或幾種材料制成。
[0010]所述材料的純度大于99.9%，金屬雜質(zhì)含量小于0.001%，粒度為30-2000目。
[0011]所述中間層形核功能層的厚度為l_5mm。
[0012]所述孔洞為圓形、橢圓形或正方形孔洞，孔洞直徑為0.lmm-lmm，孔洞間距為
0.5_20mm。
[0013]所述裂縫為連續(xù)或斷續(xù)的直線或曲線式裂縫，裂縫寬度為0.lmm-lmm，裂縫間距為
0.5_20mm。[0014]所述下層氮化硅涂層和上層氮化硅涂層的厚度為100-200 u m。
[0015]硅料完全熔化后，硅熔體浸入本實(shí)用新型石英坩堝涂層上的孔洞或裂縫，孔洞或裂縫可降低形核功，從而促進(jìn)了非均勻形核的能力，生長的晶粒尺寸較小、大小均勻，晶體的缺陷密度低。與普通多晶硅鑄錠技術(shù)相比，使用本實(shí)用新型石英坩堝涂層其光電轉(zhuǎn)換效率提升了 0.2% ;而與添加娃質(zhì)桿晶的鑄淀相比，底部紅區(qū)短，娃淀成品率提聞3%以上。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果:
[0017](I)本實(shí)用新型的涂層表面分布大量孔洞或者裂縫，該結(jié)構(gòu)可有效的降低形核所需的形核功，促進(jìn)非均勻形核的能力，從而快速形核，生長的晶粒尺寸較小、大小均勻，晶體的缺陷密度低。
[0018](2)本實(shí)用新型的涂層使用高純度原料制成，生產(chǎn)的硅錠底部紅區(qū)短，產(chǎn)出率高。【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0020]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是本實(shí)用新型的中間層形核功能層實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是本實(shí)用新型的中間層形核功能層實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖中1.下層氮化硅涂層，2.中間層形核功能層，3.上層氮化硅涂層，4.坩堝本體。
【具體實(shí)施方式】
[0024]如圖1所示，本實(shí)用新型用于生產(chǎn)高效多晶硅鑄錠的石英坩堝涂層，由下層氮化硅涂層1、中間層形核功能層2和上層氮化硅涂層3組成，下層氮化硅涂層I設(shè)置在坩堝本體4的底部，中間層形核功能層2設(shè)置在下層氮化硅涂層I上，上層氮化硅涂層3設(shè)置在中間層形核功能層2上，中間層形核功能層2上分布有均勻或不均勻的孔洞或裂縫。中間層形核功能層2由高純氮化硅、高純硅微粉和高純?nèi)》壑械囊环N或幾種材料制成，材料的純度大于99.9%，金屬雜質(zhì)含量小于0.001%，粒度為30-2000目。中間層形核功能層2的厚度為l-5mm,下層氮化娃涂層I和上層氮化娃涂層3的厚度為100-200 y m?？锥礊閳A形、橢圓形或正方形孔洞，孔洞直徑為0.lmm-lmm，孔洞間距為0.5_20mm。裂縫為連續(xù)或斷續(xù)的直線或曲線式裂縫，裂縫寬度為0.lmm-lmm，裂縫間距為0.5_20mm。
[0025]本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式是:先在坩堝本體4的底部采用噴涂的方式制作下層氮化硅涂層1，接著在下層氮化硅涂層I上采用刷涂的方式制作中間層形核功能層2，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，中間層形核功能層2的材料為高純石英粉，其厚度為2_，并在上面設(shè)置圓形孔洞，孔洞的直徑為0.5，間距為5mm，最后在中間層形核功能層2上采用噴涂的方法制作上層氮化硅涂層3。
[0026]本實(shí)用新型的另一種實(shí)施方式是:先在坩堝本體4的底部采用噴涂的方式制作下層氮化硅涂層1，接著在下層氮化硅涂層I上采用刷涂的方式制作中間層形核功能層2，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，中間層形核功能層2的材料為高純石英粉，其厚度為2_，并在上面設(shè)置連續(xù)的直線裂縫，裂縫的寬度為1mm，間距為10mm，最后在中間層形核功能層2上采用噴涂的方法制作上層氮化硅涂層3。
【權(quán)利要求】
1.一種用于生產(chǎn)高效多晶硅鑄錠的石英坩堝涂層，其特征在于，由下層氮化硅涂層(I)、中間層形核功能層(2 )和上層氮化硅涂層(3 )組成，所述下層氮化硅涂層(I)設(shè)置在坩堝本體(4)的底部，所述中間層形核功能層(2)設(shè)置在下層氮化硅涂層(I)上，所述上層氮化硅涂層(3)設(shè)置在中間層形核功能層(2)上，所述中間層形核功能層(2)上分布有均勻或不均勻的孔洞或裂縫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于生產(chǎn)高效多晶硅鑄錠的石英坩堝涂層，其特征在于，所述中間層形核功能層(2)由高純氮化硅、高純硅微粉或高純?nèi)》鄄牧现瞥伞?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于生產(chǎn)高效多晶硅鑄錠的石英坩堝涂層，其特征在于，所述中間層形核功能層(2)的厚度為l_5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于生產(chǎn)高效多晶硅鑄錠的石英坩堝涂層，其特征在于，所述孔洞為圓形、橢圓形或正方形孔洞，孔洞直徑為0.1mm-1mm,孔洞間距為0.5_20mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于生產(chǎn)高效多晶硅鑄錠的石英坩堝涂層，其特征在于，所述裂縫為連續(xù)或斷續(xù)的直線或曲線式裂縫，裂縫寬度為0.lmm-lmm，裂縫間距為0.5_20mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種用于生產(chǎn)高效多晶硅鑄錠的石英坩堝涂層，其特征在于，所述下層氮化硅涂層(I)和上層氮化硅涂層(3)的厚度為100-200 μ m。
【文檔編號(hào)】C30B28/06GK203485502SQ201320458277
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月30日
【發(fā)明者】黃新明, 周緒成, 尹長浩, 鐘根香, 明亮, 周海萍 申請(qǐng)人:東海晶澳太陽能科技有限公司, 南京工業(yè)大學(xué)