用于形成基于碳化硅的不粘涂层的方法技术

本发明专利技术涉及用于形成不粘涂层的方法，所述涂层由碳化硅颗粒所形成，该碳化硅颗粒的表面涂有氧化硅层。本发明专利技术还涉及具有通过该方法所形成的涂层的材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术提出了一种新型的用于材料的表面涂层，特别是用于坩埚的表面涂层，该 材料用于高温下与液体材料例如液态硅接触，以允许液体材料在该材料中固化，例如固化 为圆筒形状。
技术介绍
光伏电池主要是在模具中从单晶硅或多晶硅制备而来，模具中熔融硅被固化为圆 筒。然后圆筒被切割成用作制备电池的基础的圆片。在文献中已经描述了用于防止固化的材料粘附到坩埚的各种技术。最常使用的技术是基于在要与熔融硅接触的坩埚的内表面使用氮化硅型涂层。被 提出来解释该脱离的机理是由于硅圆筒与被这样表面处理过的二氧化硅坩埚之间的不同 的膨胀应力而导致的在沉积区的破裂。特别的，因为在太低而不能引发粉末的烧结的温度 下进行了退火，导致了沉积层的机械凝聚力低，。然而，这样的涂层除了用于确保脱离的性能外，必须满足另外的需要。这样的涂层 必须在与液态硅接触的阶段具有足够的机械强度。具有剥落趋势的涂层导致固体陶瓷粉末 的溶解，该固体陶瓷粉末将被包含在生长的硅中，而这是不能被接受的。现在，使用氮化硅 粉末作为不粘涂层在这第二个方面不是完全令人满意的。Buonassisi等(1)特别说明了存 在于氮化硅粉末中的杂质可能对固化的圆筒的光电性质具有不利影响。他们还提及氮化硅 粉末存在于固化的圆筒中，该氮化硅粉末的来源可能与氮在硅中的溶解有关，或者与由于 涂层的不充分的粘附所导致的氮化物颗粒的释放有关。因此同时开发出其它涂层替代物和/或用于生产这样的涂层的技术。例如，专利US 6491971描述了一种用于将各种各样的涂层例如为氮化硅、碳化 硅、氧化锆、锆酸镁或锆酸钡应用于坩埚的内表面的通用方法。碳化硅用作涂层材料的用途可能乍一看好像是一种有利的替代方案。不幸的是， 其并不是完全没有缺点。因此，锯切步骤期间的主要困难与圆筒中存在有碳化硅沉淀有关。 在光伏电池的p-n结的级别上，错位和其它晶体缺陷上的沉积的碳化硅造成短路，并因此 限制了装置⑵的性能质量。
技术实现思路
准确的说本专利技术的主要目标是提出一种用于生产不具有上述困难或限制的不粘 涂层的方法。因此，本专利技术提出了用于坩埚的简单廉价涂层系统，更特别的是用在制造硅圆筒 或其他材料的领域中的坩埚。本专利技术的一个目的是特别提出了一种用于生产不粘涂层的经济方法，该不粘涂层 由碳化硅和氧化硅所制成的结构形成，如下文所定义。更特别的，本专利技术涉及一种方法，该方法用于在材料的(多个)面的表面上形成不粘涂层，特别是与固态硅相关的不粘涂层，该方法包括至少下列步骤(1)提供液体介质，该液体介质包含至少一种碳化硅颗粒的分散质；(2)将所述介质沉积在要被处理的所述材料的(多个)面的表面上，沉积的量足以 当被施加的组合物干燥的时候形成至少由碳化硅颗粒所形成的薄膜；(3)对根据步骤( 处理过的所述材料在氧化氛围和足以导致在碳化硅颗粒的表 面形成氧化硅层的条件下进行热处理。有利的，根据本专利技术所形成的涂层包含由碳化硅颗粒所形成的至少一多孔层，该 碳化硅颗粒至少部分涂有二氧化硅的纳米层。孔隙率按体积计可以在30%至60%。孔隙 率可以通过所述液体的初始组分来控制。根据一个优选的实施方式，步骤(1)的组合物还可以包含至少一粘合剂。在该可 替代方案中，在步骤( 后获得的干燥薄膜由碳化硅颗粒和所述粘合剂所形成，并且在步 骤(3)中阐述的热处理能够保证该薄膜的脱胶。根据一个不同的实施方式，在进行步骤C3)之前，可以重复步骤( 一次或多次。根据另一个不同的实施方式，在步骤C3)之后，上文所定义的根据本专利技术的方法 可以重复进行。在该可替代方案中，由涂有二氧化硅的纳米层的碳化硅颗粒所形成的层被 步骤(1)中所定义的液体组合物的新层所覆盖，该沉积层再进行后续步骤(3)。依据本专利技术所形成的涂层在许多方面具有优势。其同时表现出良好的粘附到形成 坩埚的基础材料上的性质，令人满意的相对于由倾倒入该坩埚中的液体硅固化所形成的圆 筒的不粘性质、和良好耐液体硅机械性能。 由碳化硅颗粒所形成的多孔层可以具有5 μ m至Imm的厚度，特别是具有10 μ m至 200 μ m的厚度。关于在碳化硅颗粒表面形成的二氧化硅层，其可以具有2nm至IOOnm的厚度，特别 是具有10至30nm的厚度。具体实施例方式本专利技术的其他性质和优势将在下文的描述中变得更加清楚。该描述对应于本专利技术 的一个特别的实施方式，并且仅作为一个非限制性的例证而被给出。碳化硅涂层由上文可以看出，根据本专利技术的方法包括将基于碳化硅颗粒的液体介质施加到要 被处理的材料的(多个)面的表面上的第一步骤。由此得到的涂层具有完全由碳化硅颗粒所形成或者部分涂有二氧化硅的特性。用来形成该涂层的碳化硅颗粒通常具有适合于使它们能够根据传统方法通过喷 射进行应用的特别的尺寸和分散性。因此，本专利技术的上下文中所讨论的碳化硅颗粒可以具有小于5 μ m的尺寸。更特别 的，它们的尺寸在20nm至5 μ m的范围，尤其是在200nm至1 μ m的范围。获得涂层所必需的碳化硅颗粒的量很明显直接与要被处理的材料的表面积相关。 该量的估计显然在本领域技术人员的能力范围之内。这些颗粒被维持悬浮在廉价液体介质中，更特别的是悬浮在水中。除了碳化硅颗粒外，该液体介质可以包含有效量的至少一有机粘合剂，该有机粘合剂具有能够便于使用传统设备来施加液体涂层混合物的化学和物理性质。因此，本专利技术的上下文中所讨论的有机粘合剂可以选自于聚乙烯醇、聚乙二醇和羧甲基纤维素。例如，碳化硅颗粒/(多种)粘合剂的质量比可以为至少3 1，更特别是5 1。通常，用于形成本专利技术的涂层的液体介质包含相对于其总重的0-20%重量百分比 的至少一粘合剂、20%至60%重量百分比的碳化硅颗粒、和相关的液体介质，通常是水，该 相关的液体介质形成其余量至100%。对应的液体介质是通过将碳化硅颗粒和通常的粘合剂混合到液体介质中，特别是 水中，搅拌以形成适合于施加到材料的要被处理的(多个)面上的液体混合物。当然，该用于形成涂层的混合物可以包含其它添加剂，该添加剂用于改善喷射和/ 或应用的时候的质量，或者用于获得对应的涂层相关性质。所述添加剂可以是，例如，聚碳酸酯型分散剂，例如羧酸或者硬脂酸。本专利技术的上下文中所讨论的碳化硅颗粒、粘合剂和溶剂具有使得坩埚上的涂层不 污染要生产的材料的优势。根据本专利技术的方法的详细描述根据本专利技术的方法包括将至少基于碳化硅颗粒的液体介质施加到要被处理的材 料的(多个)面的表面上的第一步骤。 为了本专利技术的目的，术语“液体”用于表示可变形状态、能够流动、并且因此适用于 例如通过刷子和/或枪而被施加。在通过枪施加的情况下，通常地液态液体介质在压缩空气压力下从喷枪被传递 出，并调节喷枪的喷嘴以获得期望的涂层厚度。例如，装备有0. 4mm喷嘴的枪可以在2. 5巴的压缩空气压力下使用。液体涂层的混合物的这一施加还可以通过其他施加方式进行，例如通过刷子，或 者可替换的通过将部件在容器中浸渍的方式进行。这些施加技术明显在本领域技术人员的能力范围之内，本文中不详细进行描述。施加液体混合物以用于形成涂层可以在室温或者更高的温度下进行。因此，可以 对根据本专利技术的要被处理的材料的(多个)面进行加热，以便使施加的涂层的快速干燥。在这一实施方式中，至少要被处理的材料的(多个)面或者甚至整个材料可被加 热本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于在材料的一个或多个面的表面上形成多孔、不粘涂层的方法，该涂层由至少部分被涂有二氧化硅纳米层的碳化硅颗粒所形成，所述方法包括如下步骤：（１）提供液体介质，该液体介质包含至少一种碳化硅颗粒的分散质；（２）将所述介质沉积在要被处理的所述材料的一个或多个面的表面上，沉积的量足以使得当在被施加的组合物干燥的时候获得一个至少由碳化硅颗粒所形成的薄膜；以及（３）对根据步骤（２）所处理过的所述材料在氧化氛围中和在足以导致在碳化硅颗粒的表面形成氧化硅层的条件下进行热处理。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：简保罗·加朗代，
申请(专利权)人：原子能与替代能源委员会，
类型：发明
国别省市：FR