[发明专利]铸锭单多晶用侧壁改良涂层坩埚及其制备方法

说明书

本发明提供了铸锭单多晶用侧壁改良涂层坩埚的制备方法，包括提供坩埚本体，坩埚本体包括底座及由底座向上延伸的侧壁；将氮化硅、硅溶胶和水混合形成第一混合液，将第一混合液滚涂在侧壁的内表面，形成第一氮化硅层，第一氮化硅层的表面粗糙度Ra小于20μm；将石英砂与水混合经研磨形成石英浆料，石英浆料与硅溶胶和水混合形成混合浆料，将混合浆料喷涂在第一氮化硅层上，形成石英层，石英层完全覆盖第一氮化硅层，石英层的表面粗糙度Ra为40μm‑60μm；将氮化硅、硅溶胶和水混合形成第二混合液，将第二混合液喷涂在石英层上，形成第二氮化硅层，第二氮化硅层表面粗糙度Ra为60μm‑80μm，得到铸锭单多晶用侧壁改良涂层坩埚。

技术领域

本发明涉及坩埚技术领域，特别涉及铸锭单多晶用侧壁改良涂层坩埚及其制备方法。

背景技术

坩埚在多晶硅铸锭过程用于装载多晶硅原料，经过加热、熔化、长晶、退火、冷却阶段得到多晶硅锭的容器。多晶铸锭采用全熔或半熔的工艺方式制备硅锭，对于硅锭底部高效形核的控制已达到较高水平，但硅锭侧壁的无序形核是一直影响整锭电池片效率、造成电池片孪晶、熔丝现象。目前解决铸锭中硅锭侧壁无须的方法中均无法满足既提供丰富形核点，又降低硅锭杂质含量，同时不发生粘锅的现象。因此，亟需一种可以提高硅锭侧壁形核，并同时能够避免杂质污染和粘锅现象的单多晶铸锭用坩埚。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了铸锭单多晶用侧壁改良涂层坩埚，包括坩埚本体和依次设置在坩埚本体侧壁的内表面上的第一氮化硅层、石英层和第二氮化硅层，其中，第一氮化硅层具有致密的表面，能够隔绝坩埚本体的杂质侵入硅锭，石英层表面具有凸起阵列结构，提供了较大的表面积和粗糙度，为硅锭侧壁形核提供了大量、稳定的形核点，第二氮化硅层为多孔隙、内部具有凹陷的结构，既有利于铸锭过程中硅液的渗入，继而有利于硅锭侧壁的高效有序形核，与此同时，第一氮化硅层又与硅液之间具有低浸润性，防止粘埚氧杂质入侵，该铸锭单多晶用侧壁改良涂层坩埚可以在单晶或多晶铸锭过程中，提高硅锭侧壁形核，并同时能够避免杂质污染和粘锅现象。

第一方面，本发明提供了铸锭单多晶用侧壁改良涂层坩埚的制备方法，包括：

提供坩埚本体，所述坩埚本体包括底座及由底座向上延伸的侧壁；

将氮化硅、硅溶胶和水混合形成第一混合液，将所述第一混合液滚涂在所述侧壁的内表面，形成第一氮化硅层，所述第一氮化硅层的表面粗糙度Ra小于20μm；

将石英砂与水混合经研磨形成石英浆料，所述石英浆料与硅溶胶和水混合形成混合浆料，将所述混合浆料喷涂在所述第一氮化硅层上，形成石英层，所述石英层完全覆盖所述第一氮化硅层，所述石英层的表面粗糙度Ra为40μm-55μm；

将氮化硅、硅溶胶和水混合形成第二混合液，将所述第二混合液喷涂在所述石英层上，形成第二氮化硅层，所述第二氮化硅层的表面粗糙度Ra为60μm-80μm，得到铸锭单多晶用侧壁改良涂层坩埚。

可选的，所述第一混合液中氮化硅、硅溶胶和水的质量比为1：(0.3-0.6)： (1.0-1.3)，进一步利于形成致密的表面。进一步的，所述第一混合液中氮化硅、硅溶胶和水的质量比为1：(0.45-0.55)：(1.2-1.25)，更有利于形成致密的表面。

可选的，所述第一混合液中氮化硅包括α晶相和β晶相，所述α晶相和所述β晶相的质量比为1：(1-1.8)，有利于提高第一氮化硅层的稳定性。进一步的，所述α晶相和所述β晶相的质量比为1：(1-1.2)，进一步提高第一氮化硅层的稳定性。

可选的，所述第一混合液中氮化硅的纯度大于或等于99.999％，降低第一氮化硅层的杂质含量，减小铸锭过程中硅液混入的杂质含量，提高硅锭品质。进一步的，所述第一混合液中氮化硅的纯度大于或等于99.9995％，进一步提高硅锭品质。