一種盛裝矽料用的組合式坩堝的製作方法

2023-05-13 22:28:51 1

專利名稱：一種盛裝矽料用的組合式坩堝的製作方法
技術領域：
本發明涉及太陽能光伏領域的一種矽晶體鑄錠用裝置，特別涉及一種盛裝矽料 用的組合式坩堝。
背景技術：
在矽晶體鑄錠的工藝中，石英坩堝被用來盛裝矽料，矽料在石英坩堝中完成熔化、 凝固長晶的全過程。坩堝中所裝的矽料量由於矽料的形狀，體積等原因達不到實體矽充滿 整個坩堝所應有的重量。實際所裝量和最大可容量的比值被稱為填充因子。隨著矽料形 狀，體積的不同，這個填充因子在目前多晶矽生產中可達到30%到70%，在大部分情況下 是60%左右。以目前使用較多的美國GT太陽能公司(GT Solar Technologies, Inc.)的 DSS系列多晶矽定向鑄錠爐為例，當其使用的坩堝內尺寸為69cmX 69cmX 42cm，將矽料堆 起來裝，一般可裝270公斤左右。長出的鑄錠尺寸69CmX69CmX25Cm，填充因子是60%左 右ο由於尺寸更高的晶體矽錠在切割成矽塊和矽片時候產生的邊腳料相對較少，其使 用效率更高。努力獲得尺寸更高、重量更大的矽錠是非常有意義的。提高裝料量可以減少 單位矽片的能耗，坩堝消耗，提高矽錠的可利用率。為了降低矽晶體鑄錠成本，每個坩堝需要裝更多的矽料，鑄造更高的矽錠，採用高 度更高的坩堝是較理想的方案。但是由於坩堝製備技術的限制，製造高度更高的坩堝合格 率低，導致製備高坩堝的成本高。所以尋求一種製備成本低，能夠填裝更多矽料的高坩堝對 於降低高坩堝製備成本是非常有意義的。目前GT公司的多晶矽定向凝固鑄造爐當使用69CmX69CmX42Cm坩堝時，可以得 到多晶矽矽錠重250-300Kg，其外形尺寸在長69cmX寬69cmX高M_27cm。坩堝可利用空 間不足60%，坩堝利用率低。中國專利申請號201010117269. X公開的是一種石墨材料製成的防漏矽裝置。該 裝置在石英坩堝外，利用石墨護板製作成上下石墨坩堝來支撐石英坩堝。其發明的目的是 防止矽液漏流同時解決大尺寸石墨材料難以一次性加工成型的問題，轉而採用上下兩節的 方式得到與「大尺寸的石英材料的矽晶體用的坩堝」配套的石墨護板。其使用場合在於支 撐石英坩堝，而不是直接盛裝矽料。其採用上下節的方式的目的在於取錠方便。由於其下 坩堝採用石墨漿塗抹在石墨板縫隙及螺栓處，經過高溫鑄錠後，下坩堝燒結成一體式坩堝。 此時矽錠在石英坩堝內，如果下坩堝很高，則錠很難取出。201010117^9.X採用了將石墨 護板分成兩截的方案，取錠時先將上坩堝取出，再用倒坩堝裝置將錠倒出來，上下兩截的方 案有利於錠的取出。201010117 . X未公開「採用上下兩節方式，石英材料製成的直接盛 裝矽料的坩堝」技術內容。201010117^9. X公開的是一種石墨材料的坩堝的各個石墨板之間的連接方式是 碳纖維螺釘，且下石墨坩堝各石墨板交接處敷上石墨漿，最後燒製成整體式的下坩堝。

發明內容
本發明提出了一種低成本的組合式高坩堝，解決了高石英坩堝製備成本高的技 術問題。本發明解決的另一個技術問題是很好地解決了現有石英坩堝利用率低的技術問題。本發明的技術方案為
一種盛裝矽料用的組合式坩堝，其中包括上罩，下坩堝，上罩疊放在下坩堝的正上方， 其中上罩由上側壁圍繞組成，下坩堝包括下側壁與底板，下側壁圍繞分布在底板的四周，上 側壁、下側壁與底板共同圍成一個可放置物料的空腔。一種盛裝矽料用的組合式坩堝，其中上罩與下坩堝之間塗抹粘接劑。一種盛裝矽料用的組合式坩堝，其中上罩與下坩堝的高度比範圍在0.01 :1-1 1。一種盛裝矽料用的組合式坩堝，其中上罩與下坩堝的高度比範圍在0. 1 :1-1 :1。一種盛裝矽料用的組合式坩堝，其中下坩堝是由石英材料製成的。一種盛裝矽料用的組合式坩堝，其中上罩是由石英材料製成的，可以用坩堝次品 切割後得到。一種盛裝矽料用的組合式坩堝，其中上罩是由石墨、氮化矽、碳化矽或氮化硼材 料製成的，可以進行重複利用。一種盛裝矽料用的組合式坩堝，其中下坩堝的下側壁與底板之間，下側壁之間的 連接是一體式無縫連接。一種盛裝矽料用的組合式坩堝，其中上罩的上側壁之間的連接是一體式無縫連 接。一種盛裝矽料用的組合式坩堝，其中上罩的上側壁之間採用相互配合的螺釘螺 孔固定方式連接。一種盛裝矽料用的組合式坩堝，其中上罩的上側壁之間採用相互配合的槽榫固 定方式連接。一種盛裝矽料用的組合式坩堝，其中粘接劑可以為矽溶膠與氮化矽的混合。201010117^9. X公開的是一種石墨材料的坩堝的各個石墨板之間的連接方式是 碳纖維螺釘，且下石墨坩堝各石墨板交接處敷上石墨漿，最後燒製成整體式的下坩堝。二者的主要區別如下 表權利要求
1.一種盛裝矽料用的組合式坩堝，其特徵在於包括上罩(1)，下坩堝(2)，上罩(1)疊放在下坩堝(2)的正上方，其中上罩(1)由上側壁(3)圍繞組成，下坩 堝(2)包括下側壁(4)與底板(5)，下側壁(4)圍繞分布在底板的四周，上側壁(3)、下側壁 (4)與底板(5)共同圍成一個可放置物料的空腔。
2.如權利要求1所述的一種盛裝矽料用的組合式坩堝，其特徵在於上罩(1)與下坩堝 (2)之間塗抹粘接劑(9)。
3.如權利要求1所述的一種盛裝矽料用的組合式坩堝，其特徵在於上罩(1)與下坩堝 (2)的高度比範圍在0.01 1-1 :1。
4.如權利要求1或2或3所述的一種盛裝矽料用的組合式坩堝，其特徵在於下坩堝(2)是由石英材料製成的。
5.如權利要求1或2或3所述的一種盛裝矽料用的組合式坩堝，其特徵在於上罩(1) 是由石英材料製成的。
6.如權利要求1或2或3所述的一種盛裝矽料用的組合式坩堝，其特徵在於上罩(1) 是由石墨、氮化矽、碳化矽或氮化硼材料製成的。
7.如權利要求1所述的一種盛裝矽料用的組合式坩堝，其特徵在於下坩堝(2)的下 側壁(4)與底板(5)之間，下側壁(4)之間的連接是一體式無縫連接。
8.如權利要求1所述的一種盛裝矽料用的組合式坩堝，其特徵在於上罩(1)的上側壁(3)之間的連接是一體式無縫連接。
9.如權利要求1所述的一種盛裝矽料用的組合式坩堝，其特徵在於上罩(1)的上側壁 (3)之間採用相互配合的螺釘螺孔固定方式連接。
10.如權利要求1所述的一種盛裝矽料用的組合式坩堝，其特徵在於上罩(1)的上側 壁(3)之間採用相互配合的槽榫固定方式連接。
11.如權利要求2所述的一種盛裝矽料用的組合式坩堝，其特徵在於粘接劑(9)可以 為矽溶膠與氮化矽的混合。
全文摘要
本發明涉及太陽能光伏領域的一種矽晶體鑄錠用裝置，特別涉及一種盛裝矽料用的組合式坩堝，很好地解決了現有石英坩堝利用率低的技術問題，其特徵在於包括上罩1，下坩堝2，上罩1疊放在下坩堝2的正上方，其中上罩1由上側壁3圍繞組成，下坩堝2包括下側壁4與底板5，下側壁4圍繞分布在底板的四周，上側壁3、下側壁4與底板5共同圍成一個可放置物料的空腔。這樣可以實現填裝更多的矽料，在矽料熔化後變成矽液，矽液降至下坩堝口部平面以下，提高了下坩堝的填充因子，即提高了下坩堝的利用率，使得單爐單位時間的產出量得到提高，從而獲得尺寸更高、重量更大的矽錠，提高了矽料的利用率。
文檔編號C30B28/06GK102071457SQ201110032280
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月30日 優先權日2011年1月30日
發明者張濤, 胡動力, 鍾德京 申請人:江西賽維Ldk太陽能高科技有限公司