一種提高多晶硅錠轉換效率的石英坩堝的制作方法
【專利說明】
(一)
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種坩禍，特別涉及一種提高多晶硅錠轉換效率的石英坩禍。
(二)
【背景技術】
[0002]太陽能電池作為一種清潔能源越來越受到關注，其光電轉換效率很大程度上取決于多晶硅的質量，而多晶硅的質量又取決于硅錠定向凝固過程中的各種工藝及設備條件。目前，在光伏太陽能行業中，多晶硅錠的生產過程多采用定向凝固工藝。生產時，將裝有原生硅料的石英坩禍放在定向凝固塊上，通過石墨加熱器產生的1500°C高溫，將裝在石英坩禍內的原生硅料熔化。在原生硅料的熔融過程中，石英坩禍是必不可少的容器。檢測結果表明，石英坩禍的金屬雜質總量比太陽能級晶體硅高4-5個數量級，進一步的，這些金屬雜質中對晶體硅性能危害較大的過渡族金屬Fe的含量比太陽能級晶體硅高2-3個數量級。在鑄錠過程中，石英坩禍中Fe等金屬雜質受熱熔融后會通過固相擴散導致硅錠的底部和側面等區域形成低少子壽命區域，即所謂的“紅區”，使用這種硅錠邊緣紅區比例較高部位的硅片制作的太陽能電池片，在EL(電致發光)檢查時會檢測到發光強度較低的“黑邊”，即石英坩禍攜帶的金屬雜質。這些“黑邊”部位的光電轉換效率較低，使電池的效率降低。因此金屬雜質會使硅錠的質量降低，對硅料的污染不可忽略。此原因造成的硅錠邊皮和底部去除量一般高達20-30%，導致硅錠的利用率不高。而且，行業內使用的傳統普通坩禍的外徑為1040mm，為了開方后得到36塊156mm*156mm標準尺寸的娃塊，娃錠的單邊切除量只能為25_左右，檢測結果表明，由于邊皮切除較少，開方后邊角硅塊的紅區比例較大。因此，坩禍尺寸制約著邊角硅塊純度的提高。其次，坩禍上沒有限位結構，當使用前疊加堆放時，無法做到整齊劃一，并且堆疊后穩定性較差，容易發生傾倒，造成坩禍的損壞。
(三)

【發明內容】

[0003]本實用新型為了彌補現有技術的不足，提供了一種坩禍內表面經過表面處理、防止坩禍內金屬雜質擴散、通過增大坩禍尺寸增大硅錠尺寸、增加硅錠的邊皮切除量、提高硅錠利用率和電池轉換效率的提高多晶硅錠轉換效率的石英坩禍，解決了現有技術中存在的冋題。
[0004]本實用新型是通過如下技術方案實現的:
[0005]一種提高多晶硅錠轉換效率的石英坩禍，包括坩禍本體，所述坩禍本體為包括底面和四個側壁的立體結構，所述底面為正方形且外側壁與底面相互垂直，在坩禍本體底面和四個側壁的內表面從內向外依次噴涂有石英砂涂層和氮化硅涂層，在坩禍本體的底面外側設有一限位凸塊，在坩禍本體的側壁頂部設有與限位凸塊相配合的限位凹槽，所述坩禍本體的外徑為1060_，內側壁之間通過半徑為14_的圓弧角過渡，內側壁與內底面之間通過半徑為17mm的圓弧角過渡，所述坩禍本體側壁的底部厚度比頂部厚度大3mm。
[0006]本實用新型的有益效果是:該提高多晶硅錠轉換效率的石英坩禍，設計合理，坩禍表面的石英砂涂層和氮化硅涂層可以抑制坩禍內部的金屬雜質向硅料擴散，進而提高靠近坩禍部位的硅錠的少子壽命，提高硅錠利用率和電池轉換效率。坩禍本體的外徑為1060_，比行業內通用的普通坩禍外徑增大了 20_，這使硅錠的體積進一步變大。硅錠的體積變大，開方時硅錠的單邊邊皮切除量隨之增加，得到的硅塊上少子壽命低的紅區寬度也就隨之減小，所以整體上提尚了娃塊的少子壽命，使娃塊利用率和電池轉換效率進一步提尚。與現有技術相比，使用該提高多晶硅錠轉換效率的石英坩禍鑄錠得到的邊角硅塊，低少子壽命及缺陷的紅區寬度明顯減小，邊角硅塊平均少子壽命提高1.2 μ S，邊角硅塊少子壽命和中間硅塊持平，硅片效率的提高比為1.5%。再次，該提高多晶硅錠轉換效率的石英坩禍，在其底部設有限位凸塊，頂部設有與其相配合的限位凹槽，這樣在使用前堆疊時通過限位凸塊和限位凹槽的配合，可以做到整齊劃一，提高了堆放時的穩定性，避免了傾倒現象的發生。
(四)
【附圖說明】
[0007]下面結合附圖對本實用新型作進一步的說明。
[0008]圖1為本實用新型的剖視結構示意圖；
[0009]圖2為圖1的俯視結構示意圖。
[0010]圖中，I底面，2側壁，3石英砂涂層，4氮化硅涂層，5限位凸塊，6限位凹槽。
(五)
【具體實施方式】
[0011]為能清楚說明本方案的技術特點，下面通過【具體實施方式】，并結合其附圖，對本實用新型進行詳細闡述。
[0012]如圖1-圖2中所示，該實施例包括坩禍本體，所述坩禍本體為包括底面I和四個側壁2的立體結構，所述底面I為正方形且外側壁與底面相互垂直，在坩禍本體底面I和四個側壁2的內表面從內向外依次噴涂有石英砂涂層3和氮化硅涂層4，在坩禍本體的底面I外側設有一限位凸塊5，在坩禍本體的側壁2頂部設有與限位凸塊5相配合的限位凹槽6，所述坩禍本體的外徑為1060_，內側壁之間通過半徑為14_的圓弧角過渡，內側壁與內底面之間通過半徑為17_的圓弧角過渡，所述坩禍本體側壁的底部厚度比頂部厚度大3_。
[0013]使用時，按照如下步驟操作:
[0014](I)裝料:按照工況，向坩禍本體內投入適量的原生硅料；
[0015](2)鑄錠:將裝有原生硅料的本實用新型提高多晶硅錠轉換效率的石英坩禍投爐，使用定向凝固法鑄錠；
[0016](3)開方:鑄錠完成，將硅錠從坩禍本體中取出后，對硅錠進行開方得到硅塊，保證四周硅錠邊皮的切除量相同；由于在石英坩禍雜質含量一定，使用原生硅料純度相同，鑄錠工藝不變的情況下，雜質通過固相擴散進硅錠側面深度是一定的，所以開方后，硅錠側面邊皮被切除的越多，邊角硅塊低少子壽命的“紅區”寬度越小，直至消失；
[0017](4)檢測:檢測硅塊的少子壽命，邊角硅塊低少子壽命及缺陷的紅區寬度明顯減小，邊角硅塊平均少子壽命提高1.2 μ S，少子壽命和中間硅塊持平；電池效率驗證:硅片效率的提高比為1.5%。
[0018]本實用新型提高多晶硅錠轉換效率的石英坩禍，設計合理，坩禍表面的石英砂涂層3和氮化硅涂層4可以抑制坩禍本體內部的金屬雜質向硅料擴散，進而提高靠近坩禍本體部位的硅錠的少子壽命，提高硅錠利用率和電池轉換效率。坩禍本體的外徑為1060_，比行業內通用的普通坩禍外徑增大了 20_，這使硅錠的體積進一步變大。硅錠的體積變大，開方時可切割掉的部分隨之增多，得到的硅塊上少子壽命低的紅區寬度也就隨之減小，所以整體上提尚了娃塊的少子壽命，使娃塊利用率和電池轉換效率進一步提尚。與現有技術相比，使用該提高多晶硅錠轉換效率的石英坩禍鑄錠得到的邊角硅塊，低少子壽命及缺陷的紅區寬度明顯減小，邊角硅塊平均少子壽命提高1.2 μ S，邊角硅塊少子壽命和中間硅塊持平，硅片效率的提高比為1.5 %。再次，該提高多晶硅錠轉換效率的石英坩禍，在坩禍本體的底部設有限位凸塊5，頂部設有與其相配合的限位凹槽6，這樣在使用前堆疊時通過限位凸塊5和限位凹槽6的配合，可以做到整齊劃一，提高了堆放時的穩定性，避免了傾倒現象的發生。
[0019]本實用新型未詳述之處，均為本技術領域技術人員的公知技術。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.一種提高多晶硅錠轉換效率的石英坩禍，其特征是:包括坩禍本體，所述坩禍本體為包括底面和四個側壁的立體結構，所述底面為正方形且外側壁與底面相互垂直，在坩禍本體底面和四個側壁的內表面從內向外依次噴涂有石英砂涂層和氮化硅涂層，在坩禍本體的底面外側設有一限位凸塊，在坩禍本體的側壁頂部設有與限位凸塊相配合的限位凹槽，所述坩禍本體的外徑為1060_，內側壁之間通過半徑為14_的圓弧角過渡，內側壁與內底面之間通過半徑為17_的圓弧角過渡，所述坩禍本體側壁的底部厚度比頂部厚度大3_。
【專利摘要】本實用新型涉及一種坩堝，特別公開了一種提高多晶硅錠轉換效率的石英坩堝。該提高多晶硅錠轉換效率的石英坩堝，包括坩堝本體，在坩堝本體的底面外側設有一限位凸塊，在坩堝本體的側壁頂部設有與限位凸塊相配合的限位凹槽，所述坩堝本體的外徑為1060mm，內側壁之間通過半徑為14mm的圓弧角過渡，內側壁與內底面之間通過半徑為17mm的圓弧角過渡，所述坩堝本體側壁的底部厚度比頂部厚度大3mm。該提高多晶硅錠轉換效率的石英坩堝，硅錠的體積變大，開方時硅錠的單邊邊皮切除量隨之增加，得到的硅塊上少子壽命低的紅區寬度也就隨之減小，邊角硅塊平均少子壽命提高1.2μs，邊角硅塊少子壽命和中間硅塊持平，硅片效率的提高比為1.5％。
【IPC分類】C30B29/06, C30B28/06
【公開號】CN204714945
【申請號】CN201520430905
【發明人】陳文杰, 甘大源, 唐珊珊, 楊濤, 劉賽賽, 王振剛
【申請人】山東大海新能源發展有限公司
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年6月19日