石英陶瓷坩堝的制作方法
【專利摘要】本實用新型揭示了一種石英陶瓷坩堝，包括底壁、側壁，側壁以及底壁共同形成一收容區(qū)。其中側壁包括靠近底壁的第一側壁以及位于第一側壁上方的第二側壁，第二側壁的壁厚由上至下逐漸增加。本實施方式的石英陶瓷坩堝將側壁分為第一側壁以及第二側壁兩部分。其中第二側壁的壁厚由上至下逐漸增加，使得石英陶瓷坩堝內部具有一定的拔模角度，在能夠滿足石英陶瓷坩堝在制作過程中便于脫模的情況下，第一側壁的壁厚能夠盡量減薄，從而增加了由第一側壁所圍成的長晶區(qū)的長晶空間，有效保證了半成品硅錠的長晶尺寸。半成品硅錠在開方的過程中，能夠將沉積在半成品硅錠周邊的雜質切除，最終能夠降低硅片“黑邊”不良的問題。
【專利說明】石英陶瓷坩堝
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及陶瓷坩堝領域，特別是涉及一種多晶硅鑄錠用石英陶瓷坩堝。
【背景技術】
[0002]光伏產業(yè)作為一種新興的能源產業(yè)，能夠充分利用太陽能進行發(fā)電，其在整個發(fā)電過程中具有無污染、綠色環(huán)保等優(yōu)勢，近些年來得到快速發(fā)展和廣泛應用。光伏產業(yè)中主要涉及的產品有單晶硅片、多晶硅片、薄膜電池等。與單晶硅片、薄膜電池相比，多晶硅片具有發(fā)電效率高、使用壽命長、成本低廉等優(yōu)勢。
[0003]傳統(tǒng)的光伏產業(yè)中所使用的多晶硅片，主要是以石英陶瓷坩堝為容器，在石英陶瓷坩堝中注入硅料進行高溫熔融、長晶，從而得到多晶硅錠半成品。然后再對多晶硅錠以固定的尺寸開方、切片，最終加工得到多晶硅片成品。
[0004]石英陶瓷坩堝在制作過程中，為了提高石英陶瓷坩堝毛坯的脫模合格率，其內部需開設有一定的拔模角度，即石英陶瓷坩堝內部側壁的壁厚由上至下線性增加。這種設計會導致石英陶瓷坩堝在長晶區(qū)內的長晶空間相應縮小，從而使半成品硅錠的尺寸縮小。此夕卜，多晶硅在長晶過程中，還會將懸浮于硅熔液內部的雜質析出并沉積在半成品硅錠的周邊并形成“黑邊”不良。半成品硅錠在開方的過程中，由于硅錠開方后的尺寸要求固定，且硅錠本身的生長尺寸縮小，因此，在硅錠周邊沉積的雜質沒有完全被切除，最終會致使硅片“黑邊”比例增加，從而嚴重影響多晶硅片的成品質量。
實用新型內容
[0005]基于此，有必要針對上述問題，提供一種能夠減少硅片“黑邊”不良的石英陶瓷坩堝。
[0006]一種石英陶瓷坩堝，包括底壁、側壁以及與所述底壁相對的頂面，所述側壁包括靠近所述底壁的第一側壁以及靠近所述頂面的第二側壁，所述第二側壁的壁厚由上至下逐漸增加。
[0007]在其中一個實施例中,所述第二側壁的壁厚由上至下逐漸增加5mm?6_。
[0008]在其中一個實施例中，所述第一側壁的壁厚為23mm?26mm。
[0009]在其中一個實施例中，所述第一側壁的壁厚由上至下逐漸增加。
[0010]在其中一個實施例中，所述第一側壁的壁厚由上至下逐漸增加2mm?3mm。
[0011]在其中一個實施例中，所述底壁具有位于所述收容區(qū)內的底面，所述底面呈正方形。
[0012]在其中一個實施例中，所述底面的邊長為985mm?998mm。
[0013]在其中一個實施例中，所述第一側壁的高度為320mm?360mm，所述第二側壁的高度為105mm?120mm，且所述第一側壁高度與所述第二側壁的高度之比為1:1?3:1。
[0014]在其中一個實施例中，所述第一側壁與所述底壁之間圓角過渡。
[0015]在其中一個實施例中，所述底壁的壁厚為20mm?25mm。[0016]本實施方式的石英陶瓷坩堝將側壁分為第一側壁以及第二側壁兩部分。其中第二側壁的壁厚由上至下逐漸增加，使得石英陶瓷坩堝內部具有一定的拔模角度，在能夠滿足石英陶瓷坩堝在制作過程中便于脫模的情況下，第一側壁的壁厚能夠盡量減薄，從而增加了由第一側壁所圍成的長晶區(qū)的長晶空間，有效保證了半成品硅錠的長晶尺寸。半成品硅錠在開方的過程中，能夠將沉積在半成品硅錠周邊的雜質切除，最終能夠使硅片“黑邊”不良降低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖I為實施方式I的石英陶瓷坩堝的主視圖；
[0018]圖2為實施方式I的石英陶瓷坩堝的俯視圖；
[0019]圖3為本實施方式2的石英陶瓷坩堝的主視圖。
[0020]其中，具體元件對應編號列表如下：
[0021]100、200、石英陶瓷坩堝 110、頂面111、開口
[0022]120、底壁121、底面130、側壁
[0023]131、231、第一側壁132、第二側壁140、收容區(qū)
[0024]141、241、長晶區(qū)142、242、裝料區(qū)
【具體實施方式】
[0025]請參圖I至圖2，本實施方式揭示了一種石英陶瓷坩堝100，其包括底壁120、側壁130以及與底壁120相對的頂面110，頂面110上開設有開口 111。底壁120上具有與頂面Iio相對的底面121， 底面121呈正方形，其各邊邊長為985mm~998mm，底壁的壁厚為20mm~25mm。其中，側壁130包括靠近底壁120的第一側壁131以及靠近頂面110的第二側壁132，第一側壁131與第二側壁132之間過渡連接。
[0026]偵彳壁130以及底壁120之間形成用于實現(xiàn)多晶硅生長的收容區(qū)140。收容區(qū)140根據其具體功能的不同被分為兩個區(qū)域：由第一側壁131圍成用于多晶硅長晶的長晶區(qū)141以及由第二側壁132圍成用于裝填硅熔液的裝料區(qū)142。位于裝料區(qū)142內的第二側壁132的壁厚由上至下逐漸增加，從而形成上大下小的喇叭口的形狀。本實施方式中，其壁厚由上至下逐漸增加5mm~6mm。
[0027]位于長晶區(qū)141內的第一側壁131在各個高度上的壁厚一致，其壁厚范圍為23mm~26mm。第一側壁131具有一致的壁厚，能夠解決傳統(tǒng)石英陶瓷坩堝100由于在長晶區(qū)141內壁厚不均勻而導致的導熱不均的問題，從而提高了多晶硅長晶過程中的溫度穩(wěn)定性。
[0028]在收容區(qū)140的上部形成上大下小的喇叭口形狀的裝料區(qū)142。上述喇叭口形狀能夠使石英陶瓷坩堝100內部具有一定的拔模角度，便于在石英陶瓷坩堝100毛坯脫模時模芯的拔出，有利于提高石英陶瓷坩堝100毛坯的脫模合格率。此外，本實施方式相比較傳統(tǒng)方法中側壁具有統(tǒng)一的拔模角度的方式來說，能夠使第一側壁131在原有壁厚的基礎上盡量減薄，從而增加了長晶區(qū)141內的長晶空間，有效保證了半成品硅錠的長晶尺寸。半成品硅錠在開方的過程中，能夠將沉積在半成品硅錠周邊的雜質切除，最終能夠降低硅片“黑邊”不良的問題。提高多晶硅片的成品質量。[0029]除此之外，本實施方式在提高多晶硅片的成品質量的同時，還能夠在石英陶瓷坩堝100制作過程中節(jié)省原材料的使用量、在石英陶瓷坩堝100使用過程中增加硅料的裝料量，從而有效的縮短了硅料熔融的時間，降低了多晶硅鑄錠的單位能耗。
[0030]石英陶瓷坩堝100第一側壁131以及第二側壁132的高度由多晶硅長晶的實際生產工藝以及生產參數決定。第二側壁132的高度與第一側壁131的高度相比，不宜過低也不宜過高：過低會導致注入裝料區(qū)142的硅料無法完全熔融即滲入到長晶區(qū)141內，從而導致長晶質量的下降；過高會導致完全熔融的硅熔液在裝料區(qū)142內滯留時間過長，從而影響滲入到長晶區(qū)141內的溫度，也會降低長晶質量。因此，為了確保石英陶瓷坩堝100在長晶區(qū)141以及裝料區(qū)142的高度能夠符合工藝條件以及長晶良率的要求，本實施方式中，第一側壁131的高度為320mm?360mm,第二側壁132的高度為105mm?120mm。且第一側壁131與第二側壁132之間的高度之比為1:1?3:1。
[0031]為了確保石英陶瓷坩堝100在制作過程以及使用過程中，各個壁面的連接處上不會產生過大的應力集中，側壁130與底壁120之間以及相鄰各側壁130之間均采用圓角過渡。
[0032]請參圖3，本實施方式揭示了另一種石英陶瓷坩堝200，其與實施方式I石英陶瓷坩堝100的不同之處在于：位于長晶區(qū)241內的第一側壁231之間也形成有上大下小的喇叭口形狀。長晶區(qū)241內的喇叭口的拔模角度相比裝料區(qū)242內的喇叭口的拔模角度要小，即第一側壁231的壁厚由上至下逐漸增加2mm?3mm。這種設計結構在能夠保證降低半成品硅錠“黑邊”不良的問題的同時，也有利于提高石英陶瓷坩堝200毛坯的脫模合格率。
[0033]以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種石英陶瓷坩堝，包括底壁、側壁以及與所述底壁相對的頂面，其特征在于：所述側壁包括靠近所述底壁的第一側壁以及靠近所述頂面的第二側壁，所述第二側壁的壁厚由上至下逐漸增加；所述底壁及所述側壁之間形成收容區(qū)，所述底壁具有位于所述收容區(qū)內的底面，所述底面呈正方形。
2.根據權利要求I所述的石英陶瓷坩堝，其特征在于，所述第二側壁的壁厚由上至下逐漸增加5_?6mm。
3.根據權利要求I所述的石英陶瓷坩堝，其特征在于，所述第一側壁的壁厚為23_?26mm0
4.根據權利要求I所述的石英陶瓷坩堝，其特征在于，所述第一側壁的壁厚由上至下逐漸增加。
5.根據權利要求4所述的石英陶瓷坩堝，其特征在于，所述第一側壁的壁厚由上至下逐漸增加2mm?3mm。
6.根據權利要求I所述的石英陶瓷坩堝，其特征在于，所述底面的邊長為985mm?998mm。
7.根據權利要求I所述的石英陶瓷坩堝，其特征在于，所述第一側壁的高度為320mm?360mm，所述第二側壁的高度為105mm?120mm，且所述第一側壁高度與所述第二側壁的高度之比為1:1?3:1。
8.根據權利要求I所述的石英陶瓷坩堝，其特征在于，所述第一側壁與所述底壁之間圓角過渡。
9.根據權利要求I所述的石英陶瓷坩堝，其特征在于：所述底壁的壁厚為20mm?25mm0
【文檔編號】C30B29/06GK203546204SQ201320553807
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權日:2013年9月6日
【發(fā)明者】廖祖?zhèn)? 何釗煊, 朱青松 申請人:徐州協(xié)鑫太陽能材料有限公司