一种制备坩埚的复合材料及其用途制造技术

本发明专利技术提供了一种制备坩埚的复合材料，它包括石英、有机分散剂、悬浮剂和纳米材料，石英、有机分散剂和悬浮剂的质量百分含量为90～99.9％，石英、有机分散剂和悬浮剂的质量比为25～100∶1∶1，纳米材料的质量百分含量为0.1～10％。本发明专利技术还提供了该复合材料的用途。本发明专利技术复合材料制备的坩埚克服了传统坩埚的缺陷，具有良好的市场应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种复合材料，特别涉及一种制备坩埚的复合材料。
技术介绍
在光伏发电行业中，随着晶体硅太阳能光伏产业的不断发展，成熟，整个成本不断降低，产业链上端的硅片价格逐渐在理性的回落，同时也造成了硅基片生产厂家利润空间的不断压缩。提高基片质量，降低加工成本成为摆在所有太阳能硅片生产厂家面前的问题，由热交换法发展起来的多晶定型凝固由于成本低，产量大，已经成为硅片生产的主流技术。顾名思义，在多晶铸锭的定向凝固过程中，硅熔体被熔融石英坩埚装载，晶体生长开始后，热量从坩埚底部导出，形成垂直的温度梯度，从而熔体的定向凝固从下往上开始。然而， 石英坩埚是热的不良导体，且因石英坩埚是注浆成型导致密度形貌并非均勻一致，因此，坩埚底部及侧部的热性质无法准确控制，多数情况下坩埚底部及侧部的导热性质由于厚度接近，其导热性质基本接近，在长晶初级阶段其凝固首先发生在坩埚的内边缘处，然后向内部成一定斜面生长，形成一个近似于W的界面，并非真正意义上的定向凝固。为了实现最大程度上的垂直定向凝固，需要坩埚的底部及侧部具有不同的热导率，具体说即要求坩埚底部热导率大于其侧部热导率，从而使得晶体生长过程中产生的热流能垂直传导。Appolon solar设计了一种新型的坩埚结构，使得其底部与侧部热导率具有很大的不同，其底部由透明的结晶石英玻璃组成，而其侧部则采用正常非透明的熔融石英。 这种方案尽管达到了设计效果，但是其采用两种不同石英材料，增加了坩埚生产的成本，并降低了生产的成功率。因此，亟需寻找其他方法，在保证坩埚生产成功率的基础上，改进坩埚的热导率。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种新的制备坩埚的复合材料。首先，本专利技术提供了一种制备坩埚的复合材料，它包括石英、有机分散剂、悬浮剂和纳米材料，石英、有机分散剂和悬浮剂的质量百分含量为10 99. 9%，石英、有机分散剂和悬浮剂的质量比为25 100 1 1，纳米材料的质量百分含量为0. 1 10%。其中，所述的石英为高纯石英砂。其中，所述的有机分散剂为聚丙烯酰胺类物质。其中，所述的悬浮剂为矿物油。其中，所述的纳米材料为碳纳米管。其中，所述石英材料、有机分散剂和悬浮剂的质量比为99 1 1。其中，纳米材料的质量百分含量为0. 5%。本专利技术还提供了前述复合材料在制备坩埚中的用途。本专利技术提供了复合材料制备石英坩埚可对其热导率进行调节，既可以提高加热效率，又可以提高坩埚底部的散热效率，极大改进了硅熔体的定向凝固效果，从而提高硅晶体生长的重量，降低晶体硅光伏发电的成本。显然，根据本专利技术的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本专利技术上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。以下通过实施例形式的具体实施方式，对本专利技术的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本专利技术上述内容所实现的技术均属于本专利技术的范围。具体实施例方式实施例1用本专利技术提供的复合材料制备坩埚1、制备方法(1)复合材料的制备取高纯石英砂(石英砂的纯度为99. 99% )、聚丙烯酰胺类物质、矿物油，以质量比 25 1 1混合，得石英浆料，再加入碳纳米管，混勻，石英浆料的重量百分比99.9%，碳纳米管的重量百分比为0. 1%，即得本专利技术复合材料。(2)坩埚的制备二次注浆取步骤(1)制备的石英浆料和复合材料，将复合材料先行注入模具中， 填满坩埚模具底部，再注入石英浆料，浆料填充到坩埚模型需要的高度即可。该种注浆方式可实现坩埚底部的热导率高于侧部的热导率。或者，一次注浆取步骤(1)制备的复合材料，将复合材料注入模具中，填充到坩埚模型需要的高度即可。实施例2用本专利技术提供的复合材料制备坩埚1、制备方法(1)复合材料的制备取高纯石英砂(石英砂的纯度为99. 99% )、聚丙烯酰胺类物质、矿物油，以质量比99 1 1混合，得石英浆料，再加入碳纳米管，混勻，石英浆料的重量百分比99.5%，碳纳米管的重量百分比为0. 5%，即得本专利技术复合材料。(2)坩埚的制备二次注浆取步骤(1)制备的石英浆料和复合材料，将复合材料先行注入模具中， 填满坩埚模具底部，再注入石英浆料，浆料填充到坩埚模型需要的高度即可。该种注浆方式可实现坩埚底部的热导率高于侧部的热导率。或者，一次注浆取步骤(1)制备的复合材料，将复合材料注入模具中，填充到坩埚模型需要的高度即可。实施例3用本专利技术提供的复合材料制备坩埚1、制备方法(1)复合材料的制备取高纯石英砂(石英砂的纯度为99. 99% )、聚丙烯酰胺类物质、矿物油，以质量比100 1 1混合，得石英浆料，再加入碳纳米管，混勻，石英浆料的重量百分比90%，碳纳米管的重量百分比为10%，即得本专利技术复合材料。(2)坩埚的制备二次注浆取步骤(1)制备的石英浆料和复合材料，将复合材料先行注入模具中， 填满坩埚模具底部，再注入石英浆料，浆料填充到坩埚模型需要的高度即可。该种注浆方式可实现坩埚底部的热导率高于侧部的热导率。或者，一次注浆取步骤(1)制备的复合材料，将复合材料注入模具中，填充到坩埚模型需要的高度即可。使用本专利技术复合材料制备的坩埚成型后，其热导率可得到极大提高，在多晶硅铸锭过程中，可以大大缩短多晶硅的融化时间，以二次注浆方式制备的坩埚还可以实现硅锭的垂直定向凝固。为了进一步说明本专利技术有益效果，现提供如下实验坩埚厚度一般为880X880毫米，高度为420-480毫米，在如此大的尺寸下很难进行热导率的测量，但坩埚的热导率不同，装有相同硅料的情况下，硅料完全融化所需的时间也不同，因此，可以根据硅料融化快慢和全部工艺所需时间判断坩埚的热导率。1、实验方法(1)取不含碳纳米管的石英浆料、实施例1和实施例2制备的复合材料，制备相同型号的坩埚；(2)早步骤(1)制备的三种坩埚中加入相同重量的硅料，加热功率相同，检测硅料的融化时间。2、实验结果检测结果如表1所示表1不同坩埚的热导率检测结果权利要求1.一种制备坩埚的复合材料，其特征在于它包括石英、有机分散剂、悬浮剂和纳米材料，石英、有机分散剂和悬浮剂的质量百分含量为10 99. 9%，石英、有机分散剂和悬浮剂的质量比为25 100 1 1，纳米材料的质量百分含量为0. 1 10%。2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述的石英为高纯石英砂。3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述的有机分散剂为聚丙烯酰胺类物质。4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述的悬浮剂为矿物油。5.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述的纳米材料为碳纳米管。6.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述石英材料、有机分散剂和悬浮剂的质量比为99 1 1。7.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于纳米材料的质量百分含量为0.5%08.权利要求1-7任意一项所述复合材料在制备坩埚中的用途。全文摘要本专利技术提供了一种制备坩埚的复合材料，它包括石英、有机分散剂、悬浮剂和纳米材料，石英、有机分散剂和悬浮剂的质量百分含量为90～99.9％，石英、有机分散剂和悬浮剂的质量比为25～100∶1∶1，纳米材料的质量百分含量为0.1～10％。本专利技术还提供了该复合材料的用途。本专利技术复合材料制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：倪道宏，吕铁铮，
申请(专利权)人：倪道宏，吕铁铮，
类型：发明
国别省市：