[发明专利]一种多晶铸锭坩埚及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于光伏技术领域，具体涉及一种多晶铸锭坩埚及其制作方法。

背景技术

目前，多晶太阳能电池是光伏发电的主要发电方式，普通多晶坩埚的纯度一般不超过99.9％，而硅料的纯度在99.9999％以上，纯度的差异必然导致坩埚内的杂质往硅锭里面渗透，使硅锭的品质降低，电池的转换效率受很大的影响。为了提升坩埚的纯度，人们在坩埚内表面涂刷一层高纯石英来减少杂质往硅锭里渗透，但这种高纯坩埚存在几个不利因素：

1、涂刷上的高纯层致密性较差，增加了石英与硅液的接触面，虽然减少了其它杂质，但增加了硅与石英反应的几率，是的硅锭中氧的含量偏高，加速了电池片衰减；

2、高纯层涂刷过程中需要加入硅溶胶和有机粘结剂，铸锭过程中会进一步增加硅锭的氧含量及碳含量；

3、涂覆的高纯石英层和坩埚本体结合力较弱，铸锭过程中高纯层容易剥落熔入硅锭中，增加了硅锭的氧含量、杂质含量和硬质点，会导致容易粘坩埚和增加出现漏硅的风险。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供的一种多晶铸锭坩埚及其制作方法，用该坩埚和制作方法能增加高纯层的致密性、能通过钡抑制坩埚中的氧向硅锭的渗透，从而实现降氧、降碳、抑制杂质渗透，消除侧面红区减少底部红区的作用，最终能减少电池衰减、提升电池转换效率。

为解决上述问题，本发明提供一种多晶铸锭坩埚，包括矩形的坩埚本体，所述坩埚本体的内壁设有复合涂层，所述坩埚本体套装在石墨壳体内，所述复合涂层厚度范围为0.2～2.5mm。

优选的技术方案，所述复合涂层的厚度为0.2、0.4、0.8、1.0、1.5、1.8、2.0、2.2、2.4或2.5mm。

优选的技术方案，所述石墨壳体的内壁中设有若干个相互连通U型的第一腔道，所述石墨壳体的侧壁设有与第一腔道连通的若干个圆环形的第二腔道，所述石墨壳体的底壁设有与第一腔道底部连通一字型的第三腔道和第四通道，所述第四通道相邻成对设置，其中任意一个所述第一腔道设有封闭的开口，所述开口设置在石墨壳体侧壁的顶部，所述开口上设有密封堵塞。

优选的技术方案，所述坩埚本体的侧壁上的复合涂层内设有固定部。

优选的技术方案，所述固定部的横截面为燕尾形状。

优选的技术方案，所述固定部为环绕坩埚本体侧壁上的燕尾结构。

优选的技术方案，所述固定部为侧壁设置的若干个点状的梯形结构。

本发明还提供一种多晶铸锭坩埚制作方法，所述制作方法包括以下步骤：

步骤1、先对坩埚生坯本体进行烘干，烘干温度范围为450℃～550℃，烘干时间在60～90分钟，再对坩埚生坯内表面进行烘干，烘干温度范围为500℃～550℃，烘干时间在30～60分钟；

步骤2、对纯石英用钡进行表面处理，其中对钡进行表面处理步骤包括将石英砂浸泡在浓度为10～300g/L的氢氧化钡溶液中，浸泡5～100分钟；；

步骤3、将步骤2用钡处理过的纯石英，通过电弧喷涂、等离子喷涂或火焰喷涂的高温喷涂方式将步骤1中得到的坩埚本体内表面复合一层涂层，复合涂层厚度在0.2～2.5mm得到复合涂层坩埚本体；

步骤4、对步骤3中得到的复合涂层坩埚本体进行高温烧结，高温烧结的温度为1050～1200℃，保温时间为100～500分钟，得到多晶铸锭坩埚。

优选的技术方案，所述步骤2中对钡进行表面处理步骤包括将石英砂浸泡在浓度为50、120、180、240、或260g/L的氢氧化钡溶液中，浸泡20、25、30、60、65、70、80或85分钟。

优选的技术方案，所述步骤2还包括在取出浸泡后的石英砂在温度40～120℃的条件下，真空干燥时间为80～240分钟。

本发明提供的一种多晶铸锭坩埚及其制作方法，对高纯石英砂进行表面处理，采用电弧喷涂、等离子喷涂、火焰喷涂等喷涂方式在坩埚内表面，能取得以下技术效果：

1生坯坩埚喷涂后需要高温烧结后使用，成品坩埚喷涂后能直接使用的技术效果该方法制造的坩埚能达到提高涂覆高纯层的致密性和取得硅锭的氧含量达到使用要求；

2、高纯层中能减少其它杂质的扩散，防止硅液仍然会对坩埚的侵蚀，在导致硅锭中氧含量增加，钡的加入能有效抑制氧的扩散，对降氧有明显的效果；

3、增加高纯层和坩埚本体的结合力，克服了出现高纯层剥落的情况，对硅锭的品质和坩埚的安全性有很大提高；