專利名稱：一種石英坩堝的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及光伏組件制造設備領域，特別涉及一種石英坩堝。
背景技術：
隨著工業化進程的加進，煤炭、石油和天然氣等常規能源日益枯竭，一系列環保問題也伴隨出現。因此，傳統的石化能源已難以滿足現代工業的需求，并且其產生的環境問題也對人們生存的環境構成了威脅。太陽能作為一種可再生的綠色能源已逐漸在全球范圍內得到快速的發展。隨著太陽能發電技術的日益成熟，太陽能電池已在工業、農業和航天等諸多領域取得廣泛應用。太陽能電池是通過光電效應或者光化學效應將光能轉化成電能的裝置。目前，根據所用材料的不同，太陽能電池可分為硅太陽能電池、化合物薄膜太陽能電池和聚合物多層修飾電極太陽能電池、有機太陽能電池和納米晶太陽能電池。其中，硅太陽電池發展最為成熟，在應用中占主導地位。晶體硅太陽電池又分為單晶硅太陽電池和多晶硅太陽電池。相對于多晶硅太陽電池，單晶硅電池具有較高的轉換效率，因此單晶硅太陽電池應用較為廣泛。直拉法是單晶硅的主要生產方法，石英坩堝在拉晶過程中是必不可少的輔助材料。石英坩堝在高溫下具有趨向變成二氧化硅的晶體，此過程稱為析晶。析晶通常發生在石英坩堝的表層，按照中國石英玻璃行業標準規定，半導體工業用石英玻璃在1400°C 士5°C 下保溫6小時，析晶層的平均厚度在ΙΟΟμπι之內的析晶是屬于正常的。但是，嚴重的析晶對拉單晶的影響很大，石英坩堝內壁發生析晶時有可能破壞坩堝內壁原有的涂層，這將導致涂層下面的氣泡層和熔硅發生反應，造成部分顆粒狀氧化硅進入熔硅內，使得正在生長中的晶體結構發生變異而無法正常長晶。此外，析晶將減薄石英坩堝原有的厚度，降低了坩堝的強度容易弓I起石英坩堝的變形。近年來，隨著投料量的增大，拉晶時間也相應延長，現有的石英坩堝的析晶也越發嚴重，由此導致在拉晶時石英坩堝會出現使用壽命無法達到現有的時間要求而導致漏料的狀況發生；并且石英坩堝表面如果附帶極其微小的雜質，也將導致單晶在生長過程中斷棱， 影響成品率。
實用新型內容本實用新型解決的技術問題在于提供一種使用壽命長，長晶良率高的石英坩堝。有鑒于此，本使用新型提供一種石英坩堝，包括基體坩堝；覆于所述基體坩堝內壁和上口表面的氫氧化鋇涂層。優選的，所述基體坩堝為18英寸石英坩堝、20英寸石英坩堝或22英寸石英坩堝。優選的，所述氫氧化鋇涂層的厚度為ΙΟμπι 50μπι。優選的，所述基體坩堝的厚度為6mm 13mm。[0013]本實用新型提供一種石英坩堝，包括基體坩堝；覆于所述基體坩堝內壁和上口表面的氫氧化鋇涂層。相對于現有的石英坩堝，本實用新型提供的石英坩堝是在基體坩堝的工作面上覆蓋一層氫氧化鋇涂層。氫氧化鋇涂層會與空氣中的二氧化碳反應形成碳酸鋇涂層，當此種石英坩堝在單晶爐上被加熱時，碳酸鋇會分解形成氧化鋇，氧化鋇又會與石英坩堝反應形成硅酸鋇。由于有硅酸鋇的存在，使得石英坩堝的內壁和上口均會形成一層致密微小的方石英結晶，這種微小的方石英結晶很難被硅熔液滲入而剝落。因此，氫氧化鋇涂層最終會轉化為硅酸鋇涂層，碳酸鋇涂層能對石英坩堝起到保護作用，防止單晶硅高溫拉制過程中與石英坩堝反應；此外，其還能增加石英剛坩堝的強度，減少高溫軟化現象。
為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實用新型提供的石英坩堝的結構示意圖。
具體實施方式
為了進一步理解本實用新型，下面結合實施例對本實用新型優選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本實用新型的特征和優點，而不是對本實用新型權利要求的限制。本實用新型實施例公開了一種石英坩堝，如圖1所示為本實用新型提供的石英坩堝的結構示意圖，本實用新型提供的石英坩堝包括基體坩堝1 ；覆于所述基體坩堝1內壁和上口表面的氫氧化鋇涂層2。本實用新型提供的石英坩堝是在基體坩堝1的工作面，即現有石英坩堝的內壁及上口上覆蓋一層氫氧化鋇涂層2。氫氧化鋇涂層2會與空氣中的二氧化碳反應形成碳酸鋇涂層，當此種石英坩堝在單晶爐上被加熱時，碳酸鋇會分解形成氧化鋇，氧化鋇又會與石英坩堝反應形成硅酸鋇。由于有硅酸鋇的存在，使得石英坩堝的內壁和上口均會形成一層致密微小的方石英結晶，這種微小的方石英結晶很難被硅熔液滲入而剝落。因此，氫氧化鋇涂層2最終會轉化為硅酸鋇涂層，碳酸鋇涂層能對石英坩堝起到保護作用，防止單晶硅高溫拉制備過程中與石英坩堝反應；此外，其還能增加石英剛坩堝的強度，減少高溫軟化現象。選擇氫氧化鋇作為涂層的原因在于相對于硅酸鋇或碳酸鋇，氫氧化鋇在水中具有較高的溶解度，因此上述石英坩堝可采用噴涂法制備涂層。采用噴涂工藝其噴涂量易于控制，通過控制噴涂量可以控制石英坩堝上氫氧化鋇的量，進而實現對氫氧化鋇涂層厚度的控制。氫氧化鋇涂層對石英坩堝可以起到保護作用，其保護效果與氫氧化鋇涂層的厚度有關。若氫氧化鋇涂層若厚度過薄，最終形成的硅酸鋇層也過薄，不足以實現對石英坩堝的保護作用；若氫氧化鋇涂層厚度過厚，則最終形成的硅酸鋇涂層也過厚，其易剝離于石英坩堝表面，導致單晶在生長過程中斷棱，影響成品率。為此，本實用新型優選控制氫氧化鋇涂層的厚度為ΙΟμ 50μπ 。上述石英坩堝中的基體坩堝優選采用18英寸石英坩堝、20英寸石英坩堝或22英寸石英坩堝，更優選采用20英寸石英坩堝。基體坩堝的厚度優選為6mm 13mm。本實用新型提供的石英坩堝優選按照如下方法制備a)、配置氫氧化鋇溶液，所述氫氧化鋇溶液中氫氧化鋇與水的重量比為1 (46 52)；b)、將石英坩堝加熱至200°C以上，將所述氫氧化鋇溶液均勻噴涂于所述石英坩堝的內壁和上口，噴涂后所述石英坩堝內壁和上口表面形成氫氧化鋇涂層。上述制備方法采用噴涂法將氫氧化鋇溶液噴涂到熱的石英坩堝的內壁及上口，由于石英坩堝溫度較高，因此氫氧化鋇溶液接觸到坩堝表面后溶液中的水蒸發，氫氧化鋇留在坩堝內壁及上口表面，形成氫氧化鋇涂層。在進行噴涂前，需要先將清洗干凈的石英坩堝加熱至200°C以上，優選加熱至 290°C 310°C ；然后盡快將配置好的氫氧化鈉溶液噴涂于石英坩堝的內壁及上口，由于此時石英坩堝溫度較高，因此噴涂于石英坩堝表面的氫氧化鈉溶液中的水分會蒸發，由此形成氫氧化鋇涂層。考慮到石英坩堝坩堝在取出過程，以及在噴涂過程中溫度均會降低，因此本實用新型對石英坩堝的加熱溫度及噴涂時間進行控制，以保證石英坩堝在噴涂過程中均能保持其溫度在200°C以上，避免石英坩堝溫度過低，使氫氧化鋇溶液與石英坩堝接觸后水分不能完全蒸發，出現流掛現象，由此造成氫氧化鋇涂層厚度分布不均勻。由此步驟b優選按照如下方式進行bl)、將石英坩堝置于烘箱內加熱至290°C 310°C后取出；b2)、在1. 5 :3min中內將所述氫氧化鋇溶液均勻噴涂于所述石英坩堝的內壁和上口，噴涂后所述石英坩堝內壁和上口形成氫氧化鋇涂層。為了獲得厚度為10 μ m 50 μ m的氫氧化鋇涂層，上述制備方法中優選控制氫氧化鋇涂層的密度為0. 65 X IOVcm2 0. 96 X 10_4g/Cm2。為此，更優選控制氫氧化鋇溶液的中氫氧化鋇與水的重量比為1 (46 52)。若氫氧化鋇溶液中氫氧化鋇含量過低，則易造成上述涂層過薄的狀況；若氫氧化鋇含量過高，則噴涂工序中難以掌控噴涂量的均勻性及用量，由此造成涂層不均勻或太厚，使用時易發生部分剝離的情況。氫氧化鋇溶液的噴涂量優選為(18. 5 21.5) g/20英寸石英坩堝。氫氧化鋇溶液的配置工序，即步驟a，優選在惰性氣體保護下進行，這是由于氫氧化鋇易與空氣中的二氧化碳發生反應形成碳酸鋇沉淀，影響噴涂工序中噴涂的均勻性。同理，氫氧化鋇溶液的噴涂工藝，即步驟b也在惰性氣體中進行。按照上述方法可制備出表面覆有氫氧化鋇涂層的石英坩堝，形成的氫氧化鋇會與空氣中的二氧化碳反應形成碳酸鋇，當此種石英坩堝在單晶爐上被加熱時，碳酸鋇會分解形成氧化鋇，氧化鋇又會與石英坩堝反應形成硅酸鋇。因此，最終石英坩堝表面形成一層致密微小的硅酸鋇方石英結晶層，對石英坩堝起到保護作用，防止單晶硅高溫拉制過程中與石英坩堝反應，改善石英坩堝的使用壽命及長晶良率；此外，其還能增加石英剛坩堝的強度，減少高溫軟化現象。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權利要求1.一種石英坩堝，其特征在于，包括 基體坩堝⑴；覆于所述基體坩堝(1)內壁和上口表面的氫氧化鋇涂層O)。
2.根據權利要求1所述的石英坩堝，其特征在于，所述基體坩堝(1)為18英寸石英坩堝、20英寸石英坩堝或22英寸石英坩堝。
3.根據權利要求1所述的石英坩堝，其特征在于，所述氫氧化鋇涂層O)的厚度為 10 μ m 50 μ m0
4.根據權利要求1所述的石英坩堝，其特征在于，所述基體坩堝(1)的厚度為6mm 13mm0
專利摘要本實用新型提供一種石英坩堝，包括基體坩堝；覆于所述基體坩堝內壁和上口表面的氫氧化鋇涂層。本實用新型提供的石英坩堝是在基體坩堝的工作面上覆蓋一層氫氧化鋇涂層。坩堝在使用過程中，氫氧化鋇涂層最終會轉化為硅酸鋇涂層。由于有硅酸鋇的存在，使得石英坩堝的內壁和上口均會形成一層致密微小的方石英結晶，這種微小的方石英結晶很難被硅熔液滲入而剝落。因此，氫氧化鋇涂層最終會轉化為硅酸鋇涂層，碳酸鋇涂層能對石英坩堝起到保護作用，防止單晶硅高溫拉制過程中與石英坩堝反應；此外，其還能增加石英剛坩堝的強度，減少高溫軟化現象。
文檔編號C30B29/06GK202157142SQ201120250318
公開日2012年3月7日 申請日期2011年7月15日 優先權日2011年7月15日
發明者史才成, 吳潔, 張安, 徐昌華, 秦舒 申請人:江蘇晶鼎電子材料有限公司