[发明专利]单晶硅提拉用坩埚系统

说明书

本发明公开了一种单晶硅提拉用坩埚系统，旨在不破坏碳基坩埚的情况下，实现与石英坩埚的分离。该单晶硅提拉用坩埚系统包括用于盛装多晶硅的石英坩埚以及匹配套在所述石英坩埚外的碳基坩埚，所述碳基坩埚上设有若干预留通孔，每个所述预留通孔中均匹配设有所述缓冲堵塞，每个所述缓冲堵塞的外侧均设有刚性锥头，所述刚性锥头的锥尖插入所述缓冲堵塞中，所述刚性锥头在外力作用下能够刺穿所述缓冲堵塞对所述石英坩埚施加载荷。

技术领域

本发明属于单晶硅制备技术领域，尤其涉及一种单晶硅提拉用坩埚系统。

背景技术

随着单晶硅片成本的快速下降以及PERC技术渗透率提升大幅提高了单晶硅太阳能电池转换率，单晶硅太阳能电池的市场份额已超过50％，其中2019年单晶硅太阳能电池市场占有率接近70％，2020年单晶硅太阳能电池市场占有率约90％。单晶硅太阳能电池市场份额的急剧增加，拉动了对单晶硅(棒)的需求量以及其生产原辅材料需求量。作为生产单晶硅(棒)的重要辅(耗)材：石英坩埚及碳基坩埚的需求量激增。

目前，单晶硅提拉用坩埚系统包括用于盛装多晶硅的石英坩埚以及支撑石英坩埚的碳基坩埚，单晶硅棒拉制过程中，单晶硅炉内温度高达1500℃左右，石英坩埚将变软，由石英坩埚外部的碳基坩埚承力。此工况下，高温下硅蒸汽及含硅气体均可进入碳基坩埚表面的孔隙中，并与碳基坩埚发生反应，导致石英坩埚与碳基坩埚粘结，冷却后难以分离。

此外，由于石英坩埚的寿命远比碳基坩埚短，为了重复利用碳基坩埚，当石英坩埚无法再次使用时，绝大部分厂家通过击打石英坩埚内壁，以此去除粘结在碳基坩埚内壁的石英坩埚，但该方法常会损坏碳基坩埚而导致不能再次使用，由于碳基坩埚的成本高，碳基坩埚的损坏造成生产成本的大大提升。如何有效解决石英坩埚和碳基坩埚之间的分离以延长碳碳复合材料坩埚的使用寿命，是进一步降低单晶硅太阳能电池的成本亟需解决得问题。

综上，有必要对现有的单晶硅提拉用坩埚系统进行改进。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种单晶硅提拉用坩埚系统，旨在不破坏碳基坩埚的情况下，实现与石英坩埚的分离。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

单晶硅提拉用坩埚系统，包括用于盛装多晶硅的石英坩埚以及匹配套在所述石英坩埚外的碳基坩埚，所述碳基坩埚上设有若干预留通孔，每个所述预留通孔中均匹配设有缓冲堵塞，每个所述缓冲堵塞的外侧均设有刚性锥头，所述刚性锥头的锥尖插入所述缓冲堵塞中，所述刚性锥头在外力作用下能够刺穿所述缓冲堵塞对所述石英坩埚施加载荷。

具体的，所述预留通孔通过所述缓冲堵塞密封，所述缓冲堵塞的内侧壁上设有释放沉孔，所述释放沉孔中设有带有泄压阀的压力容器，所述压力容器内设有惰性气体。

具体的，所述缓冲堵塞为外侧小内侧大的圆台体。

具体的，所述碳基坩埚为石墨坩埚、碳/碳复合材料坩埚、碳/碳化硅复合材料坩埚或碳/氮化硅复合材料坩埚。

具体的，所述预留通孔之间的间距控制在300-500mm。

具体的，所述预留通孔设置在所述碳基坩埚的埚身与埚底的交接处。

具体的，所述预留通孔在所述交接处均匀分布。

具体的，所述刚性锥头的材料为钨合金或钨莱合金。

具体的，所述缓冲堵塞的制作材质为碳材料，且所述缓冲堵塞的密度小于所述碳基坩埚的密度。

具体的，所述刚性锥头的锥角为30°-110°。