本公開涉及單晶硅制造設(shè)備，尤其涉及一種坩堝制備方法及坩堝結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、隨著世界經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代化建設(shè)對高效能源需求不斷增長。光伏發(fā)電作為綠色能源以及人類可持續(xù)發(fā)展的主要能源的一種，日益受到世界各國的重視并得到大力發(fā)展。單晶硅片作為光伏發(fā)電的一種基礎(chǔ)材料，有著廣泛的市場需求。但因歐美對華光伏政策的影響，使得中國光伏面臨前所未有的挑戰(zhàn)，因此降本增效及提升產(chǎn)品質(zhì)量成為企業(yè)存活的唯一條件。因此，研究提升坩堝壽命、降低硅棒氧含量具有很重要的意義。

2、在長晶過程中，坩堝內(nèi)壁與硅液直接接觸，且坩堝在長晶過程中旋轉(zhuǎn)，從而使其與硅液的反應(yīng)加快，導(dǎo)致坩堝內(nèi)壁出現(xiàn)鼓包，降低了坩堝的使用壽命。

3、因此，如何提供一種能夠降低坩堝與硅液的反應(yīng)速率的坩堝制備方法及坩堝結(jié)構(gòu)是目前亟需要解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本公開實施例提供一種坩堝制備方法，包括如下步驟：稱取石英砂進(jìn)行預(yù)處理；分多次將稱取的石英砂倒入旋轉(zhuǎn)的坩堝模具中，同時進(jìn)行抽真空處理，以使坩堝側(cè)壁為多層結(jié)構(gòu)；向旋轉(zhuǎn)的坩堝模具中倒入填充顆粒，同時抽真空處理，以使填充顆粒嵌于坩堝內(nèi)壁，使所述坩堝內(nèi)壁形成凹凸表面；在坩堝模具上方的電極通入電流，形成高溫狀態(tài)的電弧，對坩堝模具中的石英砂進(jìn)行加熱，加熱預(yù)設(shè)時間后，關(guān)閉電弧并冷卻，使其固化成型，得到坩堝本體。

2、在一些實施例中，填充顆粒為碳化硅顆粒。

3、在一些實施例中，向旋轉(zhuǎn)的坩堝模具中倒入填充顆粒，具體為：從坩堝模具的側(cè)壁底部向側(cè)壁頂部依次向模具中倒入粒徑逐漸增大的填充顆粒。

4、在一些實施例中，向旋轉(zhuǎn)的坩堝模具中倒入填充顆粒，具體為：從坩堝模具的側(cè)壁底部向側(cè)壁頂部依次向坩堝模具中倒入密度逐漸增大的填充顆粒。

5、在一些實施例中，對坩堝模具中的石英砂進(jìn)行加熱，具體為：對坩堝模具中的石英砂進(jìn)行加熱，加熱過程中，坩堝模具同步旋轉(zhuǎn)，加熱溫度小于填充顆粒的熔融溫度，且大于石英砂的熔融溫度。

6、在一些實施例中，稱取石英砂進(jìn)行預(yù)處理，分多次將稱取的石英砂倒入旋轉(zhuǎn)的坩堝模具中，具體為：分三次稱取石英砂，且每次稱取的石英砂的重量不同，再分三次將重量不同的石英砂依次倒入坩堝模具中，形成厚度逐漸增大的外層砂、中層砂及內(nèi)層砂。

7、在一些實施例中，三次稱取的石英砂的純度逐漸增加，以形成純度逐漸增加的外層砂、中層砂及內(nèi)層砂。

8、在一些實施例中，稱取石英砂進(jìn)行預(yù)處理后，還包括：向石英砂中加入二氧化鈦，二氧化鈦的添加量為石英砂總重量的1％-5％。

9、在一些實施例中，填充顆粒的粒徑大于石英砂的粒徑。

10、一種坩堝結(jié)構(gòu)，由上述坩堝制備方法制備而得。

11、通過上述技術(shù)方案，本公開提供的一種坩堝制備方法及坩堝結(jié)構(gòu)，通過在制作坩堝的過程中，加入填充顆粒，使其嵌于坩堝的內(nèi)壁表面上，從而使坩堝的內(nèi)壁呈現(xiàn)凹凸表面。在長晶過程中，這些嵌入的填充顆粒能夠減少熔融狀態(tài)硅液與坩堝內(nèi)壁直接接觸的面積，從而減少硅液與坩堝之間的化學(xué)反應(yīng)。此外，將填充顆粒嵌入坩堝內(nèi)壁后，在坩堝旋轉(zhuǎn)時會對硅液產(chǎn)生擾動效應(yīng)，這種擾動可以打破硅液原有的層流狀態(tài)，促進(jìn)硅液內(nèi)部的渦旋流動，降低硅液與坩堝之間的相對速度，減少硅液與坩堝之間的摩擦，從而減少硅液與坩堝之間的化學(xué)反應(yīng)，有助于提升坩堝的使用壽命，降低硅棒中的氧含量，且嵌入的填充顆粒與坩堝內(nèi)壁形成一個整體，填充顆粒不易脫落。

技術(shù)特征：

1.一種坩堝制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的坩堝制備方法，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的坩堝制備方法，其特征在于，所述向旋轉(zhuǎn)的所述坩堝模具中倒入填充顆粒(2)，具體為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的坩堝制備方法，其特征在于，所述向旋轉(zhuǎn)的所述坩堝模具中倒入填充顆粒(2)，具體為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的坩堝制備方法，其特征在于，所述對所述坩堝模具中的所述石英砂進(jìn)行加熱，具體為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的坩堝制備方法，其特征在于，所述稱取石英砂進(jìn)行預(yù)處理，分多次將稱取的所述石英砂倒入旋轉(zhuǎn)的坩堝模具中，具體為：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的坩堝制備方法，其特征在于，

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的坩堝制備方法，其特征在于，所述稱取石英砂進(jìn)行預(yù)處理后，還包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的坩堝制備方法，其特征在于，

10.一種坩堝結(jié)構(gòu)，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
本公開提供一種坩堝制備方法及坩堝結(jié)構(gòu)，該坩堝制備方法，包括如下步驟：稱取石英砂進(jìn)行預(yù)處理；分多次將稱取的石英砂倒入旋轉(zhuǎn)的坩堝模具中，同時進(jìn)行抽真空處理，以使坩堝側(cè)壁為多層結(jié)構(gòu)；向旋轉(zhuǎn)的坩堝模具中倒入填充顆粒，同時抽真空處理，以使填充顆粒嵌于坩堝內(nèi)壁，使所述坩堝內(nèi)壁形成凹凸表面；在坩堝模具上方的電極通入電流，形成高溫狀態(tài)的電弧，對坩堝模具中的石英砂進(jìn)行加熱，加熱預(yù)設(shè)時間后，關(guān)閉電弧并冷卻，使其固化成型，得到坩堝本體。在長晶過程中，這些嵌入的填充顆粒能夠減少熔融狀態(tài)硅液與坩堝內(nèi)壁直接接觸的面積，從而減少硅液與坩堝之間的化學(xué)反應(yīng)，有助于提升坩堝的使用壽命，降低硅棒中的氧含量。

技術(shù)研發(fā)人員：楊登文
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東旭科技集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9