一種鑄錠用坩堝的處理方法
2023-07-28 17:08:26
專利名稱：一種鑄錠用坩堝的處理方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬化合物的塗層，尤其涉及氫氧化鋇或鋇的鹽類塗層的一種鑄
錠用坩堝的處理方法。
背景技術：
目前生產多晶鑄錠時採用石英陶瓷坩堝作為多晶矽鑄錠的容器，通過雙溫區或三 溫區控制，利用晶錠上下的溫度梯度實現定向凝固，採用氮化矽粉末塗層為脫模劑。此方法 普遍的應用於太陽能電池鑄錠行業。單晶用石英玻璃坩堝純度較高，成本較大，也比較容 易變形；多晶鑄錠用坩堝投料量大，為了獲得較高的強度，採用的石英陶瓷坩堝含大量的鋁 和鹼土金屬結晶促進劑，約1500-2000卯mw，在鑄錠時，行業內普遍在石英陶瓷坩堝內表面 噴塗高純的氮化矽，抑制了矽與石英陶瓷坩堝的反應，Si02+Si = 2SiO，減少了矽錠中氧的 引入，同時起到了脫模作用，但是此氮化矽層並不能有效的抑制石英陶瓷坩堝中金屬等雜 質元素的擴散，因此多晶錠與石英陶瓷坩堝接觸的面雜質含量高，少子壽命低，此原因造成 邊皮和晶錠底部去除量一般高達20-30%，因此造成晶錠的利用率不高，電池效率也受到影 響。
發明內容
本發明要解決的技術問題是為了解決多晶鑄錠時氮化矽粉末層並不能有效的抑
制石英坩堝中金屬等雜質元素的擴散問題，提供一種鑄錠用坩堝的處理方法。
—種鑄錠用坩堝的處理方法如下( — )、配製氫氧化鋇或鋇的鹽類的溶液作為塗覆液； [OOOS] ( 二 )、先對坩堝進行預熱；(三)、在預熱後的坩堝的內表面上均勻地塗覆氫氧化鋇或鋇的鹽類的塗覆液；(四)、在50-120(TC下烘焙氫氧化鋇或鋇的鹽類的塗覆液0. 5-10h。
採用氫氧化鋇為塗層材料時，製備過程中發生如下的化學反應式 Ba (OH) 2+C02 — BaC03+H20 BaC03 — BaO+C02 (氣體，高溫下1450°C )BaC03+Si02 — BaSi03+C02BaO+Si02 — BaSi03 3BaO+2Al — Al203+3Ba。 為了更好的解決多晶鑄錠時，石英陶瓷坩堝中金屬等雜質元素的擴散問題，坩堝 內表面的氫氧化鋇或鋇的鹽類的塗覆量為5X 10—6-3X 10—5mol/cm2，氫氧化鋇或鋇的鹽類的 塗覆液中氫氧化鋇或鋇的鹽類在溶劑中的重量百分比為2-15%，氫氧化鋇或鋇的鹽類的塗
覆液所用溶劑為可使塗覆液中的金屬化合物均勻溶解的水或有機溶劑，氫氧化鋇的塗覆液 中，以20-7(TC的純水為溶劑。 本發明的有益效果是，在坩堝內表面上烘焙一種氫氧化鋇或鋇的鹽類塗層，高溫下，鋇化合物會分解形成氧化鋇，氧化鋇與石英坩堝反應形成緻密的矽酸鋇，同時作為結 晶促進劑，使坩堝表層進一步向低密度的方石英轉變，使其表面層體積膨脹，表面更平整致 密，從而達到抑制坩堝內部雜質向矽料擴散的目的，進而提高靠近坩堝部位的少子壽命，防 止坩堝變形。
具體實施例方式—種鑄錠用坩堝的處理方法如下( — )、配製氫氧化鋇或鋇的鹽類的溶液作為塗覆液；
( 二 )、先對坩堝進行預熱；(三)、在預熱後的坩堝的內表面上均勻地塗覆氫氧化鋇或鋇的鹽類的塗覆液；(四)、在50-120(TC下烘焙氫氧化鋇或鋇的鹽類的塗覆液0. 5-10h。
採用氫氧化鋇為塗層材料時，製備過程中發生如下的化學反應式 Ba (OH) 2+C02 — BaC03+H20 BaC03 — BaO+C02 (氣體，高溫下1450°C )BaC03+Si02 — BaSi03+C02 BaO+Si02 — BaSi03 3BaO+2Al — Al203+3Ba。 為了更好的解決多晶鑄錠時，石英陶瓷坩堝中金屬等雜質元素的擴散問題，坩堝 內表面的氫氧化鋇或鋇的鹽類的塗覆量為5X 10—6-3X 10—5mol/cm2，氫氧化鋇或鋇的鹽類的 塗覆液中氫氧化鋇或鋇的鹽類在溶劑中的重量百分比為2_15%，氫氧化鋇或鋇的鹽類的塗
覆液所用溶劑為可使塗覆液中的金屬化合物均勻溶解的水或有機溶劑，氫氧化鋇的塗覆液 以20-7(TC的純水為溶劑。 其核心在於，鑄錠用的石英陶瓷坩堝的處理方法，是在坩堝內表面上烘焙一種鋇 化合物塗層，高溫下，鋇化合物會分解形成氧化鋇，氧化鋇與石英坩堝反應形成緻密的矽 酸鋇，同時作為結晶促進劑，使坩堝表層進一步向低密度的方石英轉變，使其表面層體積膨 脹，表面更平整緻密，從而達到抑制坩堝內部雜質向矽料擴散的目的，進而提高靠近坩堝部 位的少子壽命。鋇的分凝係數非常小，要優於鈣、鎂等其他的金屬促進劑，同時由於氮化矽 在坩堝和矽料之間的阻隔作用，鋇基本不會擴散到矽料中，因此對抑制坩堝中雜質的擴散 非常有效，經過檢測發現對鐵的抑制作用尤為明顯，Si02-BaO-Fe203體系在高溫下會生成 BaSi03禾口 BaFe12019。 獲得的坩堝塗層是烘焙在坩堝表面的，其粘附的比較強，效果優於未烘焙的坩堝， 塗層通過粘附金屬化合物如氫氧化鋇或鋇的鹽類，並在高溫下烘焙分解該溶液來形成，金 屬化合物優選為八水合氫氧化鋇，溶劑優選20-70°C的純水，攪拌適當時間充分溶解，坩堝 內表面的氫氧化鋇或鋇的鹽類的塗覆量為5X 10—6-3X 10—5mol/cm2，氫氧化鋇或鋇的鹽類的 塗覆液中氫氧化鋇或鋇的鹽類在溶劑中的重量百分比為2-15%是合適的，含量以金屬化合 物的量來計算，但塗覆量高於或者低於所述範圍時是不優選的，因為塗覆量太少抑制坩堝 中雜質向矽液擴散的效果不明顯，塗覆量太多坩堝和氮化矽粉末層粘結不牢易脫落。
晶錠的利用率以少子壽命為標準，為了獲得較高的晶錠利用率，需要在坩堝的整 個內表面做塗覆，或者在矽料與坩堝接觸的內壁做局部有選擇的塗覆，塗覆的方法可以使噴塗、浸塗、塗刷等，但不限於這些方法。塗層塗覆後，烘焙的溫度和時間由所用的金屬化合 物和溶劑決定，在50-120(TC下烘焙所述的塗覆液0. 5-10h是優選的。
權利要求
一種鑄錠用坩堝的處理方法，該方法如下(一)、配製氫氧化鋇或鋇的鹽類的溶液作為塗覆液；(二)、先對坩堝進行預熱；(三)、在預熱後的坩堝的內表面上均勻地塗覆氫氧化鋇或鋇的鹽類的塗覆液；(四)、在50-1200℃下烘焙氫氧化鋇或鋇的鹽類的塗覆液0.5-10h。
2. 根據權利要求1所述的一種鑄錠用坩堝的處理方法，其特徵在於所述的坩堝內表 面的氫氧化鋇或鋇的鹽類的塗覆量為5X 10—6-3X 10—5mol/Cm2。
3. 根據權利要求2所述的一種鑄錠用坩堝的處理方法，其特徵在於所述的氫氧化鋇 或鋇的鹽類的塗覆液中氫氧化鋇或鋇的鹽類在溶劑中的重量百分比為2-15%。
4. 根據權利要求1所述的一種鑄錠用坩堝的處理方法，其特徵在於所述的氫氧化鋇 或鋇的鹽類的塗覆液所用溶劑為可使塗覆液中的金屬化合物均勻溶解的水或有機溶劑。
5. 根據權利要求4所述的一種鑄錠用坩堝的處理方法，其特徵在於所述的氫氧化鋇 的塗覆液以20-7(TC的純水為溶劑。
全文摘要
本發明涉及一種鑄錠用坩堝的處理方法配製氫氧化鋇或鋇的鹽類的溶液作為塗覆液；先對坩堝進行預熱；在預熱後的坩堝的內表面上均勻地塗覆氫氧化鋇或鋇的鹽類的塗覆液；在50-1200℃下烘焙氫氧化鋇或鋇的鹽類的塗覆液0.5-10h。在坩堝內表面上烘焙出氫氧化鋇或鋇的鹽類的塗層，達到抑制坩堝內部雜質向矽料擴散的目的，進而提高靠近坩堝部位的少子壽命，防止坩堝變形。
文檔編號C23C26/00GK101696499SQ20091003567
公開日2010年4月21日 申請日期2009年9月30日 優先權日2009年9月30日
發明者陳雪, 黃強, 黃振飛 申請人:常州天合光能有限公司;