System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种耐热石英坩埚及其制造方法技术_技高网

一种耐热石英坩埚及其制造方法技术

技术编号:41930861 阅读:13 留言:0更新日期:2024-07-05 14:26
本发明专利技术涉及石英坩埚生产技术领域,具体涉及一种耐热石英坩埚及其制造方法,包括相连的坩埚壁和坩埚底,所述坩埚壁分为内层和外层,所述内层和外层接触面为连续起伏状融合面,两者顶端口设置有扣边,所述内层的内壁设置有致密涂层,外层的外壁设置有网筋,扣边和网筋通过激光熔融与坩埚壁相连;方法包含将第一砂层注入石墨模套中,第二砂层/第三砂层分别注入模芯和隔环之间/隔环和石墨模套之间,驱动压环下压,沿网状筋槽、扣边和坩埚壁接缝喷射高温熔融石英流;本发明专利技术通过隔环工艺,减少了高纯度石英砂的用量,高、低纯度石英砂投放精确,坩埚的厚度精准均匀,也避免携带杂质进入;有效防止石英坩埚壁和口边软塌内凹;免去坩埚本体的倒棱工序。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石英坩埚生产,具体涉及一种耐热石英坩埚及其制造方法


技术介绍

1、光伏行业由于产品精密度程度高、技术更迭快,对石英坩埚的纯度、精度要求日益严格。在通过直拉法生产单晶硅棒的过程中,石英坩埚是光伏单晶炉的关键部件,石英坩埚的使用消耗和拆装耗时在生产成本中占较高比重,由于坩埚在高温下长时间使用,因此对其纯度、强度和热稳定性的要求非常高,其性能直接影响单晶硅棒的质量和拉制效率,基于对硅片纯度的要求,石英坩埚使用一次至几次加热拉晶后即需报废,需要更换新的石英坩埚用于下次拉晶,因而石英坩埚在单晶硅产业链中具备较强的消耗品属性特征,提升其耐用性能能够显著节约生产成本和提高生产效率,为了进一步降低光伏发电的成本,对石英坩埚提出了长寿命的要求,一个高质量的光伏石英坩埚可以提高单晶硅的产量和效率,使用寿命长,从而降低光伏面板的生产成本。

2、传统的石英坩埚存在一些缺点亟待解决,如受热变形后影响拉晶甚至使拉晶炉发生严重事故;在制造时人工刮制导致厚度不可控,且容易通过人肢体和所持工具带入杂质至石英粉末,同时仅通过手动刮平操作,将导致附着的石英砂之间存在较大的空隙,从而导致石英坩埚在熔制过程中产生大量气泡,造成石英坩埚在使用过程中,其内气泡将膨胀破裂,从而使半导体单晶化的成功率降低,进而使石英坩埚的利用率大大降低。


技术实现思路

1、本专利技术的目的是提供一种耐热石英坩埚,其具备强度高、受热不易变形、壁厚精准均匀、成品率高、在拉晶炉内装拆容易等优点,此外还提供其制造方法。

2、为达到以上之目的,本专利技术采用的技术方案是:

3、一种耐热石英坩埚,包括相连的坩埚壁和坩埚底,所述坩埚壁分为内层和外层,所述内层和外层接触面为波浪或锯齿状连续起伏状融合面,两者顶端口设置有扣边,所述内层的内壁设置有致密涂层,所述外层的外壁设置有网筋,所述扣边和网筋均通过石英砂激光熔融与坩埚壁相连。

4、进一步地,所述内层的杂质浓度≤48.5ppb,内层和坩埚底的气泡率≤外层的⅓,致密涂层为含ba层,坩埚壁和坩埚底的羟基含量≤125ppm。

5、进一步地,所述扣边向坩埚壁之外延伸并在最外端向下倒扣,所述网筋嵌设于坩埚壁外侧。

6、一种耐热石英坩埚的制造方法,用于制造上述的一种耐热石英坩埚,包括:

7、s1:制隔环,所述隔环的厚度≤0.5mm,高度≥坩埚壁的高度;制模芯,所述模芯的外围基于石墨模套的内围等比例缩小,制压环,所述压环分为内压环和外压环,两者之间的间隙能容纳隔环插入并直线移动,在石墨模套上方设置伸缩下压装置并连接隔环、模芯和压环。

8、s2:将形成坩埚底所需的第一砂层注入石墨模套中,驱动模芯下压,提高石英砂层密度,尽量多的挤压排出石英砂颗粒间的空气。

9、s3:将隔环下移置于石墨模套内、模芯之外,其底部与形成坩埚底的第一砂层接触,侧面与模芯和石墨模套均不接触。

10、s4:将形成内层和外层所需的第二砂层/第三砂层分别注入模芯和隔环之间/隔环和石墨模套之间,驱动压环下压,分多次进行直至坩埚壁达到所需高度,内层和外层等高。

11、s5:同步旋转石墨模套、隔环和模芯,并依次从石墨模套中抽出模芯和隔环。

12、s6:将电极加热装置伸入石墨模套内、第二砂层中的空腔中,抽真空,电极通电起弧,移动电极保持弧光稳定发热。

13、s7:电极断电,等待降温,停止石墨模套旋转,从其内取出熔融连为一体的内层、外层和坩埚底。

14、s8:将坩埚壁顶部切边,形成平齐口,外侧壁除附砂、打磨,封住坩埚壁顶部开口,使用氢氟酸液流在坩埚壁外表面刻蚀出网状筋槽,完成后使用超纯水清洗并干燥坩埚壁。

15、s9:将预先制好的扣边和坩埚壁开口定位连接,两者中轴心重合,使用机械臂带动激光熔融喷头沿着网状筋槽、扣边和坩埚壁接缝处喷射高温熔融石英流。

16、s10:激光熔融连接完成后冷却并清洗、干燥,在坩埚壁内侧壁附着含ba致密涂层,检验。

17、进一步地,所述第一砂层和第二砂层的纯度大于第三砂层,第二砂层/第三砂层注入量每次等高注入,分至少30次注入模芯和石墨模套之间,每次注入第二砂层/第三砂层后压环下压一次,第二砂层/第三砂层的倒数5次注入量逐渐减少。

18、进一步地,所述隔环横截面为波浪线或锯齿线围绕成圆圈状。

19、进一步地,所述高温熔融石英流前端为输送石英粉末的通道,所述高温熔融石英流环绕在激光束外围且其外围设置有推送保护气流。

20、进一步地,所述伸缩下压装置的下压力≥350n。

21、进一步地,所述隔环的抽出速度小于模芯的抽出速度。

22、与现有技术相比,本专利技术的有益效果为:

23、本专利技术所公开的一种耐热石英坩埚及其制造方法,通过采用隔环工艺设计,减少了高纯度石英砂的用量,高、低纯度石英砂投放位置精确,合理利用资源,浪费率低,避免人手工介入控制坩埚的厚度,因此壁厚均匀准确,此外也避免人工携带杂质进入;其内层和外层的连接面大融合紧密,强度高,不易变形,提升保温性能;扣边的设置,使石英坩埚在拉晶炉内与石墨坩埚口边扣合,能够有效防止石英坩埚口边和壁受热软塌内凹,此外也包裹遮蔽易碎缺口的棱边口,免去机械倒棱工序,有效降低倒角装置机械力损坏坩埚壁开口的风险;网筋嵌设于坩埚壁外侧,机械强度高,运输、直至安置于石墨坩埚中也不易破碎,也增加摩擦力而便于石英坩埚的取放。

本文档来自技高网
...

【技术保护点】

1.一种耐热石英坩埚,其特征在于:包括相连的坩埚壁(1)和坩埚底(2),所述坩埚壁(1)分为内层(1a)和外层(1b),所述内层(1a)和外层(1b)接触面为波浪或锯齿状连续起伏状融合面,两者顶端口设置有扣边(3),所述内层(1a)的内壁设置有致密涂层(4),所述外层(1b)的外壁设置有网筋(5),所述扣边(3)和网筋(5)均通过石英砂激光熔融与坩埚壁(1)相连。

2.根据权利要求1所述的一种耐热石英坩埚,其特征在于:所述内层(1a)的杂质浓度≤48.5ppb,内层(1a)和坩埚底(2)的气泡率≤外层(1b)的⅓,致密涂层(4)为含Ba层,坩埚壁(1)和坩埚底(2)的羟基含量≤125ppm。

3.根据权利要求2所述的一种耐热石英坩埚,其特征在于:所述扣边(3)向坩埚壁(1)之外延伸并在最外端向下倒扣,所述网筋(5)嵌设于坩埚壁(1)外侧。

4.耐热石英坩埚的制造方法,用于制造权利要求1-3中任意一项所述的一种耐热石英坩埚,其特征在于:包括:

5.根据权利要求4所述的一种耐热石英坩埚的制造方法,其特征在于:所述第一砂层和第二砂层的纯度大于第三砂层,第二砂层/第三砂层注入量每次等高注入,分至少30次注入模芯(7)和石墨模套(9)之间,每次注入第二砂层/第三砂层后压环(8)下压一次,第二砂层/第三砂层的倒数5次注入量逐渐减少。

6.根据权利要求4所述的一种耐热石英坩埚的制造方法,其特征在于:所述隔环(6)横截面为波浪线或锯齿线围绕成圆圈状。

7.根据权利要求4所述的一种耐热石英坩埚的制造方法,其特征在于:所述高温熔融石英流(9)前端为输送石英粉末的通道,所述高温熔融石英流(9)环绕在激光束(10)外围且其外围设置有推送保护气流(11)。

8.根据权利要求4所述的一种耐热石英坩埚的制造方法,其特征在于:所述伸缩下压装置的下压力≥350N。

9.根据权利要求4所述的一种耐热石英坩埚的制造方法,其特征在于:所述隔环(6)的抽出速度小于模芯(7)的抽出速度。

...

【技术特征摘要】

1.一种耐热石英坩埚,其特征在于:包括相连的坩埚壁(1)和坩埚底(2),所述坩埚壁(1)分为内层(1a)和外层(1b),所述内层(1a)和外层(1b)接触面为波浪或锯齿状连续起伏状融合面,两者顶端口设置有扣边(3),所述内层(1a)的内壁设置有致密涂层(4),所述外层(1b)的外壁设置有网筋(5),所述扣边(3)和网筋(5)均通过石英砂激光熔融与坩埚壁(1)相连。

2.根据权利要求1所述的一种耐热石英坩埚,其特征在于:所述内层(1a)的杂质浓度≤48.5ppb,内层(1a)和坩埚底(2)的气泡率≤外层(1b)的⅓,致密涂层(4)为含ba层,坩埚壁(1)和坩埚底(2)的羟基含量≤125ppm。

3.根据权利要求2所述的一种耐热石英坩埚,其特征在于:所述扣边(3)向坩埚壁(1)之外延伸并在最外端向下倒扣,所述网筋(5)嵌设于坩埚壁(1)外侧。

4.耐热石英坩埚的制造方法,用于制造权利要求1-3中任意一项所述的一种耐热石英坩埚,其特征在于:包...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨晓红高伟薛小锋沈士成盛小春朱杰
申请(专利权)人:江苏理工学院
类型:发明
国别省市:

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1