一種電弧迴轉熱熔法製造石英玻璃坩堝的方法
2023-06-09 12:12:26 1
專利名稱：一種電弧迴轉熱熔法製造石英玻璃坩堝的方法
技術領域：
本發明涉及太陽能光伏領域，具體涉及一種電弧迴轉熱熔法製造石英玻璃坩堝的方法。
背景技術：
近年來，隨著單晶矽產品在太陽能光伏領域內的佔用比例不斷提高，高純度單晶矽的需求量日益增大，對用於製備純單晶矽的石英玻璃坩堝自身的純度要求也日益提高。傳統真空電弧法製成的石英玻璃坩堝，由於快速降溫導致透明層內會生成一定數量大小不等的氣泡，使得坩堝內表面呈凹凸不平，增加了矽料與石英材料的接觸面，加劇了矽材料與石英材料之間的化學反應，對生成的單晶矽產品造成汙染，不利於製備高純度的太陽能光伏用單晶矽產品，而且也會嚴重影響單晶矽生產的成品率。
發明內容
本發明的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種具有耐高溫、抗軟化能力強的電弧迴轉熱熔法製造石英玻璃坩堝的方法。本發明採用的技術方案是本方法是在傳統真空電弧法的基礎上，增加採用迴轉模具，熔制出坩堝基體，並將製作好的堝坯在燃燒的氫氛圍進行緩慢冷卻，控制坩堝內部氣泡等結構缺陷的產生，從而提高坩堝內壁的構造強度，進行達到阻隔矽材料和石英材料的化學反應，提高單晶矽產品純度的目的。一種電弧迴轉熱熔法製造石英玻璃坩堝的方法，包括以下步驟1)將高純石英砂原料供給能夠迴轉的模具，在模具的內表面形成坩堝粉體層；2)利用電弧進行加熱熔制，使粉體層熔化成坩堝基體；3)當粉體層熔製成型後，立即關停電弧，讓模具迴轉，開始往坩堝內部噴射氫氣， 完成製造過程。作為優選，所述噴射氫氣的時間為10分鐘左右，每分鐘流量控制在50ml上下， 使其一部分在環境高溫下自行燃燒，釋放出大量的水蒸汽，形成霧化氛圍，讓坩堝體溫從 2000°C左右緩慢降至800°C左右左右。本發明採用迴轉熱熔模具，並往坩堝內壁噴射氫氣形成霧化氛圍的方法，可使石英玻璃坩堝基體溫度實現快速均勻下降，可有效控制坩堝體內微氣泡的產生，改良產品的結構。該方法生產的產品在減壓下進行單晶矽拉制過程中，能夠大大減少因氣泡膨脹而造成的內表面出現皺裂的現象，並能有效控制矽材料與石英材料之間的反應。一方面可以大大提高單晶矽產品的純度，另一方面也有助提高單晶矽生產的成品率。這種方法生產的石英玻璃坩堝在使用後，其內表面皺裂現象極少，出現圓形斑點狀的方晶石也很少，生產過程中採用抽真空生成的透明層仍然清晰完整，維持較好的透明效果，產品軟化變形等缺陷能得到有效控制。有益效果本發明方法是對剛剛製作好的石英玻璃坩堝在迴轉運動及高溫狀態下進行噴射氫氣，實現快速均勻冷卻的一種簡便方法，特別適合於大口徑石英玻璃坩堝的製造。採用本方法製成的石英玻璃坩堝，在減壓下拉制單晶矽，或採用多道拉製法或連續填充拉製法拉制單晶矽的使用中，透明層內微氣泡得到有效控制，增強了坩堝內表面結構的穩定性，既有利於提高產出的單晶矽的純度，也利於提高單晶矽生產的成品率，並能有效降低單晶矽產品的能耗。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發明作進一步說明一種電弧迴轉熱熔法製造石英玻璃坩堝的方法，包括以下步驟1)將高純石英砂原料供給能夠迴轉的模具，在模具的內表面形成坩堝粉體層；2)利用電弧進行加熱熔制，使粉體層熔化成坩堝基體；3)當粉體層熔製成型後，立即關停電弧，讓模具迴轉，開始往坩堝內部噴射10分鐘左右氫氣，每分鐘流量控制在50ml上下，使其一部分在環境高溫下自行燃燒，釋放出大量的水蒸汽，形成霧化氛圍，讓坩堝體溫從2000°C左右緩慢降至800°C左右左右，完成製造過程。
權利要求
1.一種電弧迴轉熱熔法製造石英玻璃坩堝的方法，其特徵在於包括以下步驟1)將高純石英砂原料供給能夠迴轉的模具，在模具的內表面形成坩堝粉體層；2)利用電弧進行加熱熔制，使粉體層熔化成坩堝基體；3)當粉體層熔製成型後，立即關停電弧，讓模具迴轉，開始往坩堝內部噴射氫氣，完成製造過程。
2.根據權利要求1所述的一種電弧迴轉熱熔法製造石英玻璃坩堝的方法，其特徵在於所述噴射氫氣的時間為10分鐘，每分鐘流量控制在50ml。
全文摘要
本發明公開了電弧迴轉熱熔法製造石英玻璃坩堝的方法，在傳統真空電弧法的基礎上，增加採用迴轉模具，熔制出坩堝基體，並將製作好的堝坯在燃燒的氫氛圍進行緩慢冷卻，控制坩堝內部氣泡等結構缺陷的產生，從而提高坩堝內壁的構造強度，進行達到阻隔矽材料和石英材料的化學反應，提高單晶矽產品純度的目的。本發明方法是對剛剛製作好的石英玻璃坩堝在迴轉運動及高溫狀態下進行噴射氫氣，實現快速均勻冷卻的一種簡便方法，特別適合於大口徑石英玻璃坩堝的製造。
文檔編號C30B15/10GK102372422SQ20101026427
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月25日 優先權日2010年8月25日
發明者楊業林, 池金林 申請人:揚州華爾光電子材料有限公司