一种提高多晶硅锭转换效率的石英坩埚制造技术

本实用新型专利技术涉及一种坩埚，特别公开了一种提高多晶硅锭转换效率的石英坩埚。该提高多晶硅锭转换效率的石英坩埚，包括坩埚本体，在坩埚本体的底面外侧设有一限位凸块，在坩埚本体的侧壁顶部设有与限位凸块相配合的限位凹槽，所述坩埚本体的外径为1060mm，内侧壁之间通过半径为14mm的圆弧角过渡，内侧壁与内底面之间通过半径为17mm的圆弧角过渡，所述坩埚本体侧壁的底部厚度比顶部厚度大3mm。该提高多晶硅锭转换效率的石英坩埚，硅锭的体积变大，开方时硅锭的单边边皮切除量随之增加，得到的硅块上少子寿命低的红区宽度也就随之减小，边角硅块平均少子寿命提高1.2μs，边角硅块少子寿命和中间硅块持平，硅片效率的提高比为1.5％。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】(一)
本技术涉及一种坩祸，特别涉及一种提高多晶硅锭转换效率的石英坩祸。(二)
技术介绍
太阳能电池作为一种清洁能源越来越受到关注，其光电转换效率很大程度上取决于多晶硅的质量，而多晶硅的质量又取决于硅锭定向凝固过程中的各种工艺及设备条件。目前，在光伏太阳能行业中，多晶硅锭的生产过程多采用定向凝固工艺。生产时，将装有原生硅料的石英坩祸放在定向凝固块上，通过石墨加热器产生的1500°C高温，将装在石英坩祸内的原生硅料熔化。在原生硅料的熔融过程中，石英坩祸是必不可少的容器。检测结果表明，石英坩祸的金属杂质总量比太阳能级晶体硅高4-5个数量级，进一步的，这些金属杂质中对晶体硅性能危害较大的过渡族金属Fe的含量比太阳能级晶体硅高2-3个数量级。在铸锭过程中，石英坩祸中Fe等金属杂质受热熔融后会通过固相扩散导致硅锭的底部和侧面等区域形成低少子寿命区域，即所谓的“红区”，使用这种硅锭边缘红区比例较高部位的硅片制作的太阳能电池片，在EL(电致发光)检查时会检测到发光强度较低的“黑边”，即石英坩祸携带的金属杂质。这些“黑边”部位的光电转换效率较低，使电池的效率降低。因此金属杂质会使硅锭的质量降低，对硅料的污染不可忽略。此原因造成的硅锭边皮和底部去除量一般高达20-30%，导致硅锭的利用率不高。而且，行业内使用的传统普通坩祸的外径为1040mm，为了开方后得到36块156mm*156mm标准尺寸的娃块，娃锭的单边切除量只能为25_左右，检测结果表明，由于边皮切除较少，开方后边角硅块的红区比例较大。因此，坩祸尺寸制约着边角硅块纯度的提高。其次，坩祸上没有限位结构，当使用前叠加堆放时，无法做到整齐划一，并且堆叠后稳定性较差，容易发生倾倒，造成坩祸的损坏。(三)
技术实现思路
本技术为了弥补现有技术的不足，提供了一种坩祸内表面经过表面处理、防止坩祸内金属杂质扩散、通过增大坩祸尺寸增大硅锭尺寸、增加硅锭的边皮切除量、提高硅锭利用率和电池转换效率的提高多晶硅锭转换效率的石英坩祸，解决了现有技术中存在的冋题。本技术是通过如下技术方案实现的:一种提高多晶硅锭转换效率的石英坩祸，包括坩祸本体，所述坩祸本体为包括底面和四个侧壁的立体结构，所述底面为正方形且外侧壁与底面相互垂直，在坩祸本体底面和四个侧壁的内表面从内向外依次喷涂有石英砂涂层和氮化硅涂层，在坩祸本体的底面外侧设有一限位凸块，在坩祸本体的侧壁顶部设有与限位凸块相配合的限位凹槽，所述坩祸本体的外径为1060_，内侧壁之间通过半径为14_的圆弧角过渡，内侧壁与内底面之间通过半径为17mm的圆弧角过渡，所述坩祸本体侧壁的底部厚度比顶部厚度大3mm。本技术的有益效果是:该提高多晶硅锭转换效率的石英坩祸，设计合理，坩祸表面的石英砂涂层和氮化硅涂层可以抑制坩祸内部的金属杂质向硅料扩散，进而提高靠近坩祸部位的硅锭的少子寿命，提高硅锭利用率和电池转换效率。坩祸本体的外径为1060_，比行业内通用的普通坩祸外径增大了 20_，这使硅锭的体积进一步变大。硅锭的体积变大，开方时硅锭的单边边皮切除量随之增加，得到的硅块上少子寿命低的红区宽度也就随之减小，所以整体上提尚了娃块的少子寿命，使娃块利用率和电池转换效率进一步提尚。与现有技术相比，使用该提高多晶硅锭转换效率的石英坩祸铸锭得到的边角硅块，低少子寿命及缺陷的红区宽度明显减小，边角硅块平均少子寿命提高1.2 μ S，边角硅块少子寿命和中间硅块持平，硅片效率的提高比为1.5%。再次，该提高多晶硅锭转换效率的石英坩祸，在其底部设有限位凸块，顶部设有与其相配合的限位凹槽，这样在使用前堆叠时通过限位凸块和限位凹槽的配合，可以做到整齐划一，提高了堆放时的稳定性，避免了倾倒现象的发生。(四)【附图说明】下面结合附图对本技术作进一步的说明。图1为本技术的剖视结构示意图；图2为图1的俯视结构示意图。图中，I底面，2侧壁，3石英砂涂层，4氮化硅涂层，5限位凸块，6限位凹槽。(五)【具体实施方式】为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过【具体实施方式】，并结合其附图，对本技术进行详细阐述。如图1-图2中所示，该实施例包括坩祸本体，所述坩祸本体为包括底面I和四个侧壁2的立体结构，所述底面I为正方形且外侧壁与底面相互垂直，在坩祸本体底面I和四个侧壁2的内表面从内向外依次喷涂有石英砂涂层3和氮化硅涂层4，在坩祸本体的底面I外侧设有一限位凸块5，在坩祸本体的侧壁2顶部设有与限位凸块5相配合的限位凹槽6，所述坩祸本体的外径为1060_，内侧壁之间通过半径为14_的圆弧角过渡，内侧壁与内底面之间通过半径为17_的圆弧角过渡，所述坩祸本体侧壁的底部厚度比顶部厚度大3_。使用时，按照如下步骤操作:(I)装料:按照工况，向坩祸本体内投入适量的原生硅料；(2)铸锭:将装有原生硅料的本技术提高多晶硅锭转换效率的石英坩祸投炉，使用定向凝固法铸锭；(3)开方:铸锭完成，将硅锭从坩祸本体中取出后，对硅锭进行开方得到硅块，保证四周硅锭边皮的切除量相同；由于在石英坩祸杂质含量一定，使用原生硅料纯度相同，铸锭工艺不变的情况下，杂质通过固相扩散进硅锭侧面深度是一定的，所以开方后，硅锭侧面边皮被切除的越多，边角硅块低少子寿命的“红区”宽度越小，直至消失；(4)检测:检测硅块的少子寿命，边角硅块低少子寿命及缺陷的红区宽度明显减小，边角硅块平均少子寿命提高1.2 μ S，少子寿命和中间硅块持平；电池效率验证:硅片效率的提高比为1.5%。本技术提高多晶硅锭转换效率的石英坩祸，设计合理，坩祸表面的石英砂涂层3和氮化硅涂层4可以抑制坩祸本体内部的金属杂质向硅料扩散，进而提高靠近坩祸本体部位的硅锭的少子寿命，提高硅锭利用率和电池转换效率。坩祸本体的外径为1060_，比行业内通用的普通坩祸外径增大了 20_，这使硅锭的体积进一步变大。硅锭的体积变大，开方时可切割掉的部分随之增多，得到的硅块上少子寿命低的红区宽度也就随之减小，所以整体上提尚了娃块的少子寿命，使娃块利用率和电池转换效率进一步提尚。与现有技术相比，使用该提高多晶硅锭转换效率的石英坩祸铸锭得到的边角硅块，低少子寿命及缺陷的红区宽度明显减小，边角硅块平均少子寿命提高1.2 μ S，边角硅块少子寿命和中间硅块持平，硅片效率的提高比为1.5 %。再次，该提高多晶硅锭转换效率的石英坩祸，在坩祸本体的底部设有限位凸块5，顶部设有与其相配合的限位凹槽6，这样在使用前堆叠时通过限位凸块5和限位凹槽6的配合，可以做到整齐划一，提高了堆放时的稳定性，避免了倾倒现象的发生。本技术未详述之处，均为本
技术人员的公知技术。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本技术的权利要求范围当中。【主权项】1.一种提高多晶硅锭转换效率的石英坩祸，其特征是:包括坩祸本体，所述坩祸本体为包括底面和四个侧壁的立体结构，所述底面为正方形且外侧壁与底面相互垂直，在坩祸本体底面和四个侧壁的内表面从内向外依次喷涂有石英砂涂层和氮化硅涂层，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高多晶硅锭转换效率的石英坩埚，其特征是：包括坩埚本体，所述坩埚本体为包括底面和四个侧壁的立体结构，所述底面为正方形且外侧壁与底面相互垂直，在坩埚本体底面和四个侧壁的内表面从内向外依次喷涂有石英砂涂层和氮化硅涂层，在坩埚本体的底面外侧设有一限位凸块，在坩埚本体的侧壁顶部设有与限位凸块相配合的限位凹槽，所述坩埚本体的外径为1060mm，内侧壁之间通过半径为14mm的圆弧角过渡，内侧壁与内底面之间通过半径为17mm的圆弧角过渡，所述坩埚本体侧壁的底部厚度比顶部厚度大3mm。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文杰，甘大源，唐珊珊，杨涛，刘赛赛，王振刚，
申请(专利权)人：山东大海新能源发展有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37