[发明专利]一种超高纯涂层石英坩埚的制作方法

说明书

本发明公开了一种超高纯涂层石英坩埚的制作方法，以超高纯石英砂作为原料，通过球磨、混料搅拌制成料浆，采用流延、喷涂或刷涂工艺在石英坩埚上制成一种超高纯涂层，降低了坩埚渗透至多晶硅锭的杂质量，提升了硅锭质量，降低了多晶硅铸锭成本。

技术领域

本发明涉及一种石英坩埚的制作方法，特别涉及一种超高纯涂层石英坩埚的制作方法。

背景技术

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，传统的石英方坩埚材料纯度通常为3N(99.9％)，虽然在坩埚的内表面喷涂了一层高纯度氮化硅涂层用来阻隔多晶硅与石英材料，但坩埚本身所携带的杂质会在高温下析出渗透至多晶硅料中，并在分凝效应后聚集在晶锭的四个侧面及底部位置，造成这些区域的杂质含量高，在晶锭扫描图中呈红色，见附图1。这部分杂质含量高的区域，晶锭的少子寿命低，做电池片后的转换效率非常低，因此通常会被切除作为废料。超高纯石英砂的价格十分昂贵，如果用来做成整个坩埚，成本将非常高，也将提升太阳能发电成本，因此，超高纯石英砂整体坩埚不符合实际生产需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超高纯涂层石英坩埚的制作方法，通过在普通石英坩埚内表面制作一层超高纯石英材料涂层，既能达到减少晶锭杂质量的目标，又能最大限度的节约成本，对普及太阳能发电能起到有力的促进作用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种超高纯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、粒度0.15mm-0.05mm的超高纯石英砂和硅溶胶混合，充分搅拌0.5-2小时后，制成超高纯料浆；

(3)将步骤(2)制备的超高纯料浆涂覆在石英坩埚的内表面(内表面指方形石英坩埚的内侧面或内侧面+内底面)，涂层厚度为0.1mm-2mm，室温自然干燥1-2小时后，放置到温度为80℃-150℃的干燥炉中干燥1-3小时得超高纯涂层石英坩埚。本发明的石英坩埚为方形石英坩埚。

本发明将步骤(1)制备的浆料、粒度0.15mm-0.05mm的超高纯石英砂和硅溶胶混合作为超高纯料浆的原料，其中硅溶胶起到粘结剂的作用，粒度0.15mm-0.05mm的超高纯石英砂起到两方面的作用：1、单纯的步骤(1)制备的浆料由于颗粒较细，形成的涂层会过于光滑，导致多晶硅铸锭生产时需要喷涂的氮化硅涂层附着力差，严重影响多晶硅铸锭的质量，通过加入0.15mm-0.05mm的超高纯石英砂起到调节涂层粗糙度的作用，这样不但形成的涂层致密度、粘附力好，且粗糙度合适，不影响氮化硅涂层附着。2、步骤(1)制备的浆料是由粒度0.2mm-0.6mm的超高纯石英砂球磨后得到，球磨时会带来一定量的羟基，这样使得形成的涂层中带有较多的羟基，在多晶硅铸锭生产时会变成氧渗入多晶硅铸锭中，影响多晶硅铸锭质量，而粒度0.15mm-0.05mm的超高纯石英砂未球磨，不带羟基，因此粒度0.15mm-0.05mm的超高纯石英砂还能调节涂层的羟基含量，降低多晶硅铸锭中的氧含量，提高多晶硅铸锭质量。

作为优选，所述超高纯石英砂的纯度≥99.9999％。