[实用新型]一种氮化硅坩埚

说明书

本实用新型公开了一种氮化硅坩埚，包括：坩埚本体，所述坩埚本体的底部中央开有贯通的孔洞；石墨堵头，所述石墨堵头可拆卸地封堵在所述孔洞上。本申请从氮化硅坩埚的结构入手，所述坩埚本体的底部中央开有贯通的孔洞，所述石墨堵头可拆卸地封堵在所述孔洞上，可在铸锭完成后，将氮化硅坩埚翻转，打开可拆卸的石墨堵头，利用底部开孔用脱模装置可实现硅锭的无损脱模。

技术领域

本申请涉及坩埚技术领域，尤其涉及一种氮化硅坩埚。

背景技术

在全球气候变暖及化石能源日益枯竭的大背景下，可再生能源开发利用日益受到国际社会的重视，大力发展可再生能源已成为世界各国的共识。各种可再生能源中，太阳能以其清洁、安全、取之不尽、用之不竭等显著优势，已成为发展最快的可再生能源。在多种太阳能电池形态中，晶硅电池的性价比最高，应用也最为广泛。晶硅的制备过程直接影响太阳能电池的性能品质和生产成本。坩埚是多晶铸锭的必要器件，硅液在坩埚内经高温热处理得到硅锭。目前，我国多晶硅铸锭用坩埚全部为熔融石英陶瓷材质，采用注浆成形或注凝成型工艺制备。然而石英坩埚存在这很多先天缺陷。

首先，熔融石英耐温性能不足，1400℃以上的铸锭环境中会熔融态软化，从玻璃态转变成结晶态，冷却期间，结晶氧化硅相变产生体积膨胀，易导致坩埚破裂、破碎；另外，坩埚被熔融硅侵蚀，凝固中的硅锭容易粘附在石英坩埚壁上，由于硅与熔融石英具有不同的热膨胀系数，当硅晶体冷却过程中极大的机械应力产生于坩埚壁内，导致坩埚破裂。这些缺陷使得坩埚只能使用一次且难以回收，提高了多晶硅生产成本，严重浪费原料。

其次，熔融石英陶瓷坩埚另外一个重要问题是如何避免杂质影响硅锭。硅熔体侵蚀坩埚内壁，使得坩埚内的杂质进入硅料，即使采用高纯坩埚原料，也无法克服杂质氧的影响。高温生产过程中，熔融Si和坩埚原料SiO₂的反应产物为气态SiO，逸出后与放置坩埚的石墨制品反应形成CO气体，CO易于进入硅熔体中将碳和氧引入硅中。针对以上问题，目前的解决方式是坩埚内壁涂覆高纯度的氮化硅涂层或涂覆碳化硅氮化硅多层复合涂层，但这种方式也无法从根本上解决问题。

而氮化硅坩埚具有优良的高温稳定性能，高温环境环境中不仅有足够的强度，还具有优异的抗热震性，即便在高温后急剧冷却的情况下也不会产生裂纹，因此可在晶硅制备过程中多次重复使用，这不仅可延长晶硅制备所用坩埚的使用寿命，降低硅晶制备的成本；同时氮化硅坩埚不会导入碳、氧杂质，可以有效的改善晶硅的质量，提高光电转换效率。

尽管氮化硅坩埚具有上述耐高温、低碳氧含量、长使用寿命且可重复使用的优点，但晶硅铸锭后的无损脱模没有成熟的手段，这成为氮化硅坩埚产业化规模应用中亟待解决的问题。

实用新型内容

针对以上不足，本申请提供了一种氮化硅坩埚，可实现铸锭硅锭的无损脱模。

根据本申请实施例，提供一种氮化硅坩埚，包括：

坩埚本体，所述坩埚本体的底部中央开有贯通的孔洞；

石墨堵头，所述石墨堵头可拆卸地封堵在所述孔洞上。

可选的，所述坩埚本体的壁厚为15-45mm，底部厚度为20-40mm。

可选的，所述坩埚本体的底部内面采用圆角过渡，圆角半径≤20mm。

可选的，所述坩埚本体的内壁具有拔模角度，形成上大下小的喇叭口的形状。

可选的，所述孔洞的截面呈凸字形。

可选的，所述凸字形上部分的边长为166mm-210mm。

可选的，所述凸字形下部分的边长为180mm-230mm。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：