[发明专利]一种用于熔解晶体硅的坩埚及其制备方法和喷涂液

说明书

技术领域

本发明涉及一种坩埚，尤其涉及一种用于熔解晶体硅的坩埚及其制备方法和喷涂液，属于坩埚技术领域。

背景技术

晶体硅是太阳能电池的主要原材料，但是，为了获得更高的转换效率，更低的光伏发电成本，因此要求有纯度足够高的晶体硅，所以，就要求有足够高质量的用于熔解晶体硅的坩埚，能够防止杂质的影响或渗入。

现有的用于熔解晶体硅的坩埚，主要是采用石英制成的坩埚，由于石英原料的物理性质，缺点是只能使用（熔解）1次就会破损，而且在使用过程中，从制成坩埚的石英原料中会有杂质渗透，特别是氧元素渗入到熔解状态的晶体硅中，污染了硅，导致晶体硅的纯度降低，而使该晶体硅制成太阳能电池之后，电池的转换效率降低，增加了成本。一直以来，为了解决使用石英坩埚时所存在的缺陷，采用在石英坩埚内表面喷涂有涂层以防止氧元素等杂质的影响，如采用氮化硅或氢氧化钡或钡酸盐在坩埚的内表面喷涂的方法，使在内表面形成涂层。但是，在实际使用中由于坩埚与晶体硅的热胀膨系数之间的差异，容易导致涂层破损、剥落的缺点，从而严重降低晶体硅生产效率，甚至导致整个晶体硅的报废。如仅仅采用氮化硅涂层，其机械上不牢固，并可能在使用期间或甚至在使用之前脱落或剥落，不利于实际的生产和使用的操作；且涂层的厚度只能达到300微米左右，不能很好的防止氧元素等杂质的渗透现象。

发明内容

本发明针对以上现有技术中存在的缺陷，目的在于提供一种用于熔解晶体硅的坩埚及其制备方法和喷涂液，主要解决的技术问题是能够实现防止杂质特别是氧元素的渗入对晶体硅的污染、在使用过程中涂层不易破损和剥落的目的。

本发明的目的之一是通过下列技术方案来实现的：一种用于熔解晶体硅的坩埚，包括坩埚本体，所述的坩埚本体的内表面涂覆有涂层，所述的涂层由喷涂液喷涂而成，所述喷涂液包含氮化硅、烧结添加剂、在常温下能够与坩埚本体粘结的有机粘结剂、无机粘结剂和烧结粘结剂。

一般的用于熔解晶体硅的坩埚，氮化硅是涂层的基本原料，但是不易与坩埚直接形成较好的粘合，且形成的涂层厚度也只能达到300微米左右，而本发明通过在喷涂液中添加烧结添加剂、在常温下能够与坩埚本体粘结的有机粘结剂、无机粘结剂和烧结粘结剂，解决了单独使用氮化硅时所存在的问题，通过在喷涂液中加入在常温下能够与坩埚本体粘结的有机粘结剂，从而更有效的实现喷涂液与坩埚本体的粘结，实现提高涂层厚度的效果和实现使涂层在使用过程中不易剥落和破损的现象。解决现有的坩埚在使用过程中涂层易剥落、易破损的问题，而且还能够形成更厚的涂层厚度，能够更有效的防止氧元素等杂质的渗透现象。通过在喷涂液中加入烧结添加剂，能够促进在高温下喷涂液中的成分与坩埚本体的粘结，能够达到降低烧结温度的目的，实现提高涂层厚度的效果，解决使用过程中涂层不易剥落和破损的现象，加入的烧结添加剂的还能够提高涂层的光泽度和涂层的致密性。采用本发明的用于熔解晶体硅的坩埚生产晶体硅,得到的晶体硅中氧元素的浓度小于0.2ppm，碳元素的浓度小于1ppm。同时，本发明的坩埚能够实现重复使用，解决现有的坩埚只能实现一次性使用的技术问题，既能够实现降低生产成本的作用，又能够保护有限的地球自然资源。

在上述的用于熔解晶体硅的坩埚中，所述的涂层厚度不小于1mm。与现有的涂层只能达到300微米左右相比，大大的提高了涂层的厚度，能够有效的防止氧元素等杂质对晶体硅的污染。作为优选，所述的涂层的厚度为3mm～6mm。能够更有效的防止氧元素等杂质因毛细现象渗透涂层而影响晶体硅的纯度。

在上述的用于熔解晶体硅的坩埚中，作为优选，所述的喷涂液包含以下成分的重量份：

氮化硅：100；烧结添加剂：0.05～6.0；

无机粘结剂：0.05～6.0；有机粘结剂：0.5～50；

烧结粘结剂：1.0～40；所述的有机粘结剂在常温下能够与坩埚粘结。

在上述的用于熔解晶体硅的坩埚中，作为进一步的优选，所述的喷涂液包含以下成分的重量份：

氮化硅：100；烧结添加剂：1.0～3.0；

无机粘结剂：1.0～3.0；有机粘结剂：1.0～20；

烧结粘结剂：1.0～10；所述的有机粘结剂在常温下能够与坩埚形成粘结。

在上述的用于熔解晶体硅的坩埚中，所述的喷涂液中还包含分散剂。能够使喷涂液中的组成成分分散更均匀，不会发生凝结现象。作为优选，所述的分散剂选自有机硅、聚乙烯醇、聚丙烯酸中的一种或几种，当然所述的分散剂并不限于上述范围。作为更进一步的优选，所述的分散剂的重量份为0.01～3.0。