用于多晶硅鑄錠爐的石墨器材的涂層組合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，具體涉及用于多晶硅鑄錠爐的石墨器材的涂層組合物、該涂層組合物的涂覆方法以及用途。
【背景技術(shù)】
[0002]在多晶硅鑄錠爐中，通常使用石英坩禍來(lái)盛放熔融的硅液，在石英坩禍四周圍以石墨護(hù)板來(lái)支撐高溫狀態(tài)下的石英坩禍，上部再配以石墨蓋板來(lái)防止粉塵顆粒調(diào)入錠中，同時(shí)還可以維持熱場(chǎng)穩(wěn)定，保證硅錠的質(zhì)量。
[0003]但在高溫狀態(tài)下，石墨器材表面會(huì)有一些石墨粉塵揮發(fā)出來(lái)，可與鑄錠過(guò)程中的一些中間氣態(tài)物質(zhì)，如一氧化娃等反應(yīng)，生成含碳的娃化物，使娃錠中的碳含量較高，影響硅錠質(zhì)量，進(jìn)而會(huì)影響太陽(yáng)能電池器件的可靠性和使用壽命。
[0004]同時(shí)在鑄錠過(guò)程中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)硅液溢流，此時(shí)硅會(huì)牢牢地粘結(jié)在石墨護(hù)板上，使得石墨器材損毀。
[0005]CN101812729A公開(kāi)了一種低碳含量的多晶硅錠及其制備方法，其中提到了在石墨器材的護(hù)板內(nèi)表面涂覆氮化硅或碳化硅涂層組合物。該文獻(xiàn)第
[0089]段和第
[0090]段中提到該涂層組合物中氮化硅或碳化硅的含量為80-100%。客觀評(píng)價(jià)如此高的氮化硅或碳化硅含量的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于上述所提及的問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于多晶硅鑄錠爐的石墨器材的涂層組合物，所述涂層組合物含有:
涂覆物10_30wt%
溶劑70-90wt%
其中所述涂覆物選自氮化硅、碳化硅、二氧化硅和碳酸鋇中的一種或幾種;所述溶劑選自水或乙醇。
[0007]根據(jù)本發(fā)明，用于該涂層組合物的涂覆物應(yīng)該是一種能夠耐高溫，導(dǎo)熱性能良好，與硅的浸潤(rùn)性較低的物質(zhì)，因此適當(dāng)?shù)耐扛参锟梢园ǖ?、碳化硅、二氧化硅和碳酸鋇等的一種或幾種混合物。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述乙醇可以是無(wú)水乙醇。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式，為保證涂覆層的致密性與粘附性，優(yōu)選所述涂覆物質(zhì)為粒度為約0.1-100微米之間，優(yōu)選10-50微米的顆粒狀，而最終涂層的厚度為
0.1-8毫米之間，優(yōu)選厚度為1-3毫米。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式，為進(jìn)一步延長(zhǎng)該涂層的使用壽命，可在涂層組合物溶液中選擇性加入適量的添加劑，包括增加粘附力的粘結(jié)劑，如硅溶膠，聚乙烯醇等;和提高致密性的分散劑，如氨基醇等。其中分散劑的含量可以為0.5-2wt%，粘結(jié)劑的含量可以為10_20wt%。[0011 ]可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法制備涂層組合物溶液。例如，將以上提及的物質(zhì):涂覆物，如氮化硅，碳化硅，二氧化硅和碳酸鋇中的一種或幾種與溶劑混合均勻，配制成涂層組合物溶液?？筛鶕?jù)實(shí)際需要添加分散劑和/或粘結(jié)劑。
[0012]本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供所述涂層組合物的涂覆方法，其特征在于，將所述涂層組合物涂覆在石墨器材上后進(jìn)行干燥處理。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，可將制備好的涂層組合物溶液使用直接噴涂或刷涂的方式涂覆在鑄錠爐內(nèi)的石墨器材上，然后進(jìn)行干燥處理，優(yōu)選在真空下進(jìn)行干燥處理，真空度可以為1-1OOmbar，溫度可以為400-900攝氏度，時(shí)間可以為4-10小時(shí)。
[0013]本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供所述涂層組合物在涂覆石墨器材中的用途。
[0014]本發(fā)明所述石墨器材包括石墨底板、石墨蓋板、石墨護(hù)板和碳纖維隔熱籠體。本發(fā)明涂層組合物可減少氣態(tài)碳硅化合物對(duì)多晶硅錠的碳污染，同時(shí)也在坩禍開(kāi)裂漏鍋時(shí)，保護(hù)石墨器材免受硅液的損毀。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為石墨器材表面經(jīng)不同的涂層組分(各實(shí)施例)處理后所得到的多晶硅錠內(nèi)的相對(duì)替位碳含量。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例1
1、配置涂層組合物溶液:將0.9千克粒徑為10微米的氮化硅，2.1千克的水混合均勻得到涂層組合物溶液；
2、使用噴涂或刷涂的方式，將涂層組合物溶液涂覆在鑄錠爐內(nèi)的石墨器材上，涂層厚度為I毫米，然后進(jìn)行真空干燥處理，真空度為15mbar，溫度為450攝氏度，時(shí)間為5小時(shí)。
[0017]實(shí)施例2
1、配置涂層組合物溶液:將0.45千克粒徑為20微米的氮化硅，0.45千克的硅溶膠，2.1千克的水混合均勻得到涂層組合物溶液；
2、使用噴涂或刷涂的方式，將涂層組合物溶液涂覆在鑄錠爐內(nèi)的石墨器材上，涂層厚度為3毫米，然后進(jìn)行真空干燥處理，真空度為50mbar，溫度為600攝氏度，時(shí)間為6小時(shí)。
[0018]實(shí)施例3
1、配置涂層組合物溶液:將0.3千克粒徑為50微米的氮化硅，0.6千克的聚乙烯醇，0.06千克的氨基醇，I.74千克的乙醇混合均勻得到涂層組合物溶液；
2、使用噴涂或刷涂的方式，將涂層組合物溶液涂覆在鑄錠爐內(nèi)的石墨器材上，涂層厚度為8毫米，然后進(jìn)行真空干燥處理，真空度為lOOmbar，溫度為850攝氏度，時(shí)間為10小時(shí)。
[0019]實(shí)施例4
1、配置涂層組合物溶液:將0.9千克粒徑為I微米的碳化硅，0.6千克的硅溶膠，0.06千克的氨基醇，I.44千克的水混合均勻得到涂層組合物溶液；
2、使用噴涂或刷涂的方式，將涂層組合物溶液涂覆在鑄錠爐內(nèi)的石墨器材上，涂層厚度為4毫米，然后進(jìn)行真空干燥處理，真空度為50mbar，溫度為600攝氏度，時(shí)間為6小時(shí)。
[0020]實(shí)施例5 1、配置涂層組合物溶液:將0.45千克粒徑為25微米的碳酸鋇，0.45千克的硅溶膠，0.06千克的氨基醇，2.04千克的水混合均勻得到涂層組合物溶液；
2、使用噴涂或刷涂的方式，將涂層組合物溶液涂覆在鑄錠爐內(nèi)的石墨器材上，涂層厚度為3毫米，然后進(jìn)行真空干燥處理，真空度為SOmbar，溫度為650攝氏度，時(shí)間為7小時(shí)。[0021 ] 實(shí)施例6
1、配置涂層組合物溶液:將0.45千克粒徑為30微米的二氧化硅，0.45千克的硅溶膠，
0.06千克的氨基醇，2.04千克的水混合均勻得到涂層組合物溶液；
2、使用噴涂或刷涂的方式，將涂層組合物溶液涂覆在鑄錠爐內(nèi)的石墨器材上，涂層厚度為3毫米，然后進(jìn)行真空干燥處理，真空度為SOmbar，溫度為650攝氏度，時(shí)間為7小時(shí)。
[0022]實(shí)施例7
1、配置涂層組合物溶液:將0.2千克粒徑為8微米的氮化硅，0.2千克粒徑為8微米的碳化硅，0.2千克粒徑為8微米的二氧化硅，0.5千克的硅溶膠，0.06千克的氨基醇，1.84千克的水混合均勻得到涂層組合物溶液；
2、使用噴涂或刷涂的方式，將涂層組合物溶液涂覆在鑄錠爐內(nèi)的石墨器材上，涂層厚度為3毫米，然后進(jìn)行真空干燥處理，真空度為SOmbar，溫度為650攝氏度，時(shí)間為8小時(shí)。
[0023]實(shí)施例8:
圖1為石墨器材表面經(jīng)不同的涂層組分(各實(shí)施例)處理后所得到的多晶硅錠內(nèi)的相對(duì)替位碳含量，其數(shù)值與對(duì)比例已做歸一化處理，其對(duì)比例所采用的為石墨器材表面無(wú)涂層處理所得到的多晶硅錠的替位碳含量。從圖中可以看到，石墨器材表面經(jīng)本發(fā)明所述的涂層組分處理，多晶硅內(nèi)的替位碳含量可降低5%以上，提高了多晶硅的質(zhì)量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于多晶硅鑄錠爐的石墨器材的涂層組合物，其特征在于，所述涂層組合物含有: 涂覆物10-30wt% 溶劑70-90wt% 其中所述涂覆物選自氮化硅、碳化硅、二氧化硅和碳酸鋇中的一種或幾種，所述涂覆物為顆粒狀態(tài)，所述顆粒的粒度為0.1-100微米； 所述溶劑選自水或乙醇； 所述涂層組合物的厚度為0.01-8毫米。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層組合物，其特征在于，所述乙醇為無(wú)水乙醇。3.根據(jù)權(quán)利要求1-2任一所述的涂層組合物，其特征在于，所述石墨器材為石墨底板、石墨蓋板、石墨護(hù)板和/或碳纖維隔熱籠體。4.根據(jù)權(quán)利要求1-2任一所述的涂層組合物，其特征在于，所述涂層組合物還含有粘結(jié)劑； 所述粘結(jié)劑選自硅溶膠或聚乙烯醇。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的涂層組合物，其特征在于，所述粘結(jié)劑的含量為10-20wt%。6.根據(jù)權(quán)利要求1-2任一所述的涂層組合物，其特征在于，所述涂層組合物還含有分散劑，所述分散劑為氨基醇。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的涂層組合物，其特征在于，所述分散劑的含量為0.5-2wt%。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的涂層組合物的涂覆方法，其特征在于，將所述涂層組合物涂覆在石墨器材上后進(jìn)行干燥處理。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的涂覆方法，其特征在于，所述干燥是在真空度為lO-lOOmbar、溫度為400-900°C的條件下干燥4-10小時(shí)。10.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的涂層組合物在涂覆石墨器材中的用途。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種用于多晶硅鑄錠爐的石墨器材的涂層組合物，所述涂層組合物含有：涂覆物10-30wt%、溶劑70-90wt%，其中所述涂覆物選自氮化硅、碳化硅、二氧化硅和碳酸鋇中的一種或幾種；所述溶劑選自水或乙醇。本發(fā)明涂層組合物可減少氣態(tài)碳硅化合物對(duì)多晶硅錠的碳污染，同時(shí)也在坩堝開(kāi)裂漏鍋時(shí)，保護(hù)石墨器材免受硅液的損毀。
【IPC分類】C30B28/06, C30B29/06, C09D1/00, C09D7/12, C09D129/04
【公開(kāi)號(hào)】CN105568372
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511011341
【發(fā)明人】謝岳峰
【申請(qǐng)人】佛山市業(yè)豐賽爾陶瓷科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年5月11日
【申請(qǐng)日】2015年12月30日