[发明专利]一种高效涂层石英坩埚的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石英坩埚的制作方法，特别涉及一种高效涂层石英坩埚的制作方法。

背景技术

目前，铸造多晶硅太阳能电池已经取代直拉单晶硅成为最主要的光伏材料。但是铸造多晶硅太阳能电池的转换效率略低于直拉单晶硅太阳能电池，材料中的各种缺陷，如晶界、位错、微缺陷，和材料中的杂质碳和氧，以及工艺过程中玷污的过渡族金属被认为是电池转换效率较低的关键原因，因此关于铸造多晶硅中缺陷和杂质规律的研究，以及工艺中采用合适的吸杂，钝化工艺是进一步提高铸造多晶硅电池的关键。另外，寻找适合铸造多晶硅表面织构化的湿化学腐蚀方法也是目前低成本制备高效率电池的重要工艺。

多晶硅太阳电池的出现主要是为了降低成本，其优点是能直接制备出适于规模化生产的大尺寸方型硅锭，设备比较简单，制造过程简单、省电、节约硅材料，对材质要求也较低。晶界及杂质影响可通过其他工艺改善；由于材质和晶界影响，电池效率较低。

多晶硅铸锭用石英方坩埚作为高纯度太阳能级(6N，99.9999％)多晶硅原料高温熔融过程中的载体容器，通常应用于两种熔融工艺：全熔，半熔。半熔工艺相比全熔，因为在坩埚内底铺了一层籽晶颗粒来诱发长晶，因此平均光电转换效率要比全熔工艺高，但是由于晶锭的切除量多，收率 相对全熔工艺要低，成本高。如果通过在坩埚上制作一层有利于诱发长晶的涂层，能提高全熔工艺下的晶锭转换效率，即保证了品质要求，又提高了晶锭收率，降低了生产成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效涂层石英坩埚的制作方法，通过在坩埚内底面上制作一层有利于诱发长晶的涂层，能提高全熔工艺下的晶锭转换效率，即保证了品质要求，又提高了晶锭收率，降低了生产成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高效涂层石英坩埚的制作方法，包括以下步骤：

(1)选取粒度0.2mm-0.6mm的超高纯石英砂，加入超高纯石英砂重量10％-40％的去离子水，放入球磨机中球磨，制成浆料；

通过球磨，使得颗粒较粗的超高纯石英砂变成颗粒较细的超高纯石英砂，提高形成的超高纯涂层的致密度，与基底的粘附力，控制合理的粗糙度。

(2)将步骤(1)制备的浆料、去离子水、硅溶胶和有机陶瓷粘结剂混合，充分搅拌0.5-2小时后，制成高效料浆；

(3)将步骤(2)制备的高效料浆涂覆在方形石英坩埚的内底面，涂层厚度为0.1mm-2mm；

(4)将50g-250g超高纯石英砂或超高纯多晶硅颗粒均匀的铺洒在高效料浆涂覆形成的涂层上，自然干燥1-2小时后，放置到温度为80℃-150℃的干燥炉中干燥1-3小时得高效涂层石英坩埚。本发明的石英坩埚为方形石英坩埚。

本发明通过在湿性涂层的表面铺洒超高纯石英砂或超高纯多晶硅颗粒，从而形成一种均匀的凹凸不平的面状态，这种凹凸不平的面状态能在硅锭长晶时更容易诱发长晶，降低位错缺陷，使得硅锭的整体光电转换效率提高。超高纯石英砂或超高纯多晶硅颗粒的大小控制较关键，颗粒太大的话，凹凸太强，会造成硅锭在长晶期开裂，如果颗粒太小，凹凸太弱就起不到相应的作用。

作为优选，所述超高纯石英砂的纯度≥99.9999％。

作为优选，步骤(1)中所述的粒度0.2mm-0.6mm的超高纯石英砂按重量百分比计由以下不同粒径颗粒组成：粒径大于500μm的10％-35％，粒径300μm-500μm的50％-70％，粒径小于300μm的10％-35％。粒度0.2mm-0.6mm的超高纯石英砂是用来球磨用的，有利于稳定球磨条件，并最终稳定球磨后的浆料性能(浆料的粒度，密度，粘度等)。粒度0.2mm-0.6mm的超高纯石英砂由不同粒径颗粒组成，跟形成涂层的粗糙度及附着力都有关系，有利于提高多晶硅铸锭质量。

作为优选，步骤(1)中球磨后的浆料粒度在6μm-15μm。

作为优选，步骤(2)中所述的有机陶瓷粘结剂选自羧甲基纤维素、聚丙烯、聚乙烯中的一种或几种。