技术领域本发明涉及一种免烧结致密多晶硅铸锭用坩埚涂层的制备方法，属于涂层制备技术领域。
背景技术：
目前，多晶硅电池成本上的绝对优势使其逐步取代了单晶硅电池在市场中的主导地位。在硅材料太阳能电池行业中，多晶硅铸锭已经成为主体铸锭技术。在多晶硅铸锭过程中，为使硅锭顺利脱模分离和防止高温下液态硅与石英陶瓷制成的坩埚发生反应，需在坩埚内表面上制作涂层，并要求涂层为高纯度，性质稳定，并与坩埚内表面具有合适的结合强度。多晶硅铸锭用坩埚涂层的原材料主要采用晶态Si3N4粉，通常是将其直接加入去离子水中搅拌均匀后，再喷涂在坩埚内表面，然后经高温烧结形成氮化硅涂层。为降低能耗成本，提高工作效率，目前国内已经出现一些坩埚喷涂后免烧结的涂层制备方法，主要是通过在氮化硅悬浮液中增添硅溶胶、聚乙烯醇等物质，以起到快速固化和有效粘结的作用。但采用这些方法制作的涂层会相应增加硅锭中碳氧金属等杂质的含量。例如，硅溶胶包含纳米级别的二氧化硅颗粒，在铸锭过程中会与硅熔体反应而生成一氧化硅；而有机物质在高温下会发生分解或者挥发，整体上都降低了涂层致密性，易对硅锭造成一定程度的杂质污染，从而影响硅锭的质量。此外，喷涂后免烧结则意味着涂层结晶度低，相对于铸锭加热过程是不稳定的，则对晶体的生长会造成影响，特别是长晶初期成核阶段。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对多晶硅铸锭用坩埚涂层喷涂后免烧结使得涂层结晶度低，不稳定，且对晶体的生长会造成影响的问题，提供了一种将纳米氧化钙粉末预热，煅烧后，再与无水乙醇，异丁烷等物质混合加热，抽滤，将滤饼干燥，得改性纳米氧化钙粉末，再将其与制得的溶剂胶黏剂混合，超声分散，蒸发得改性胶黏剂，最后将其与氮化硅粉末混合，分散，并用喷枪喷涂，通过氧化钙固化粘接至坩埚表面，在其固化完成后，吸收空气中水份，再固化制备形成致密坩埚涂层的方法。本发明制备的免烧结致密多晶硅铸锭用坩埚涂层稳定性好，使得涂层具有高致密性，不易脱落。为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：（1）收集纳米氧化钙粉末，将其置于120～330℃下预热1～2h，待预热完成后，按5℃/min速度缓慢升温至850～900℃，随后保温煅烧1～2h，制备得煅烧纳米氧化钙粉末，再按重量份数计，分别称量35～50份无水乙醇、15～20份异丁烷和35～45份上述制备的氧化钙粉末置于三口烧瓶中，在55～65℃下加热回流1～2h；（2）待加热回流完成后，对其抽滤并收集滤饼，在65～80℃下干燥6～7h，制备得改性纳米氧化钙粉末，再按重量份数计，分别称量45～55份丙酮、20～25份乙酸乙酯和25～30份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物于三口烧瓶中，将其置于35～45℃下水浴加热1～2h，制备得溶剂胶黏剂；（3）随后按质量比1:8，将上述制备的改性纳米氧化钙粉末与溶剂胶黏剂搅拌混合，再在200～300W下超声分散15～20min后，在65～70℃下旋转蒸发至原体积的1/6，随后静置陈化12～15h，制备得改性胶黏剂；（4）按质量比1:5，将氮化硅粉末与上述制备的改性胶黏剂搅拌混合，再在200～300W下超声分散15～20min，待分散完成后，用喷枪喷涂在加热到70～85℃多晶硅铸锭用的坩埚内壁及内底部硅粉引晶层上，待喷涂完后将坩埚静置在65～80℃下固化24～30h，随后静置冷却至20～30℃，即可制备得一种免烧结致密多晶硅铸锭用坩埚涂层。本发明制备的免烧结致密多晶硅铸锭用坩埚涂层涂层厚度为50～60μm，耐高温，温度可达1900～2100℃，且晶锭收益率为70～85％，稳定性提高15～17％。本发明与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本发明制备的免烧结致密多晶硅铸锭用坩埚涂层稳定性好，稳定性提高15～17％；（2）涂层具有高致密性，不易脱落；（3）同时制备步骤简单，所需成本低。具体实施方式首先收集纳米氧化钙粉末，将其置于120～330℃下预热1～2h，待预热完成后，按5℃/min速度缓慢升温至850～900℃，随后保温煅烧1～2h，制备得煅烧纳米氧化钙粉末，再按重量份数计，分别称量35～50份无水乙醇、15～20份异丁烷和35～45份上述制备的氧化钙粉末置于三口烧瓶中，在55～65℃下加热回流1～2h；待加热回流完成后，对其抽滤并收集滤饼，在65～80℃下干燥6～7h，制备得改性纳米氧化钙粉末，再按重量份数计，分别称量45～55份丙酮、20～25份乙酸乙酯和25～30份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物于三口烧瓶中，将其置于35～45℃下水浴加热1～2h，制备得溶剂胶黏剂；随后按质量比1:8，将上述制备的改性纳米氧化钙粉末与溶剂胶黏剂搅拌混合，再在200～300W下超声分散15～20min后，在65～70℃下旋转蒸发至原体积的1/6，随后静置陈化12～15h，制备得改性胶黏剂；接着按质量比1:5，将氮化硅粉末与上述制备的改性胶黏剂搅拌混合，再在200～300W下超声分散15～20min，待分散完成后，用喷枪喷涂在加热到70～85℃多晶硅铸锭用的坩埚内壁及内底部硅粉引晶层上，待喷涂完后将坩埚静置在65～80℃下固化24～30h，随后静置冷却至20～30℃，即可制备得一种免烧结致密多晶硅铸锭用坩埚涂层。实例1首先收集纳米氧化钙粉末，将其置于330℃下预热2h，待预热完成后，按5℃/min速度缓慢升温至900℃，随后保温煅烧2h，制备得煅烧纳米氧化钙粉末，再按重量份数计，分别称量50份无水乙醇、15份异丁烷和35份上述制备的氧化钙粉末置于三口烧瓶中，在65℃下加热回流2h；待加热回流完成后，对其抽滤并收集滤饼，在80℃下干燥7h，制备得改性纳米氧化钙粉末，再按重量份数计，分别称量55份丙酮、20份乙酸乙酯和25份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物于三口烧瓶中，将其置于45℃下水浴加热2h，制备得溶剂胶黏剂；随后按质量比1:8，将上述制备的改性纳米氧化钙粉末与溶剂胶黏剂搅拌混合，再在300W下超声分散20min后，在70℃下旋转蒸发至原体积的1/6，随后静置陈化15h，制备得改性胶黏剂；接着按质量比1:5，将氮化硅粉末与上述制备的改性胶黏剂搅拌混合，再在300W下超声分散20min，待分散完成后，用喷枪喷涂在加热到85℃多晶硅铸锭用的坩埚内壁及内底部硅粉引晶层上，待喷涂完后将坩埚静置在80℃下固化30h，随后静置冷却至30℃，即可制备得一种免烧结致密多晶硅铸锭用坩埚涂层。本发明制备的免烧结致密多晶硅铸锭用坩埚涂层稳定性好，稳定性提高15％；涂层具有高致密性，不易脱落。实例2首先收集纳米氧化钙粉末，将其置于120℃下预热1h，待预热完成后，按5℃/min速度缓慢升温至850℃，随后保温煅烧1h，制备得煅烧纳米氧化钙粉末，再按重量份数计，分别称量35份无水乙醇、20份异丁烷和45份上述制备的氧化钙粉末置于三口烧瓶中，在55℃下加热回流1h；待加热回流完成后，对其抽滤并收集滤饼，在65℃下干燥6h，制备得改性纳米氧化钙粉末，再按重量份数计，分别称量45份丙酮、25份乙酸乙酯和30份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物于三口烧瓶中，将其置于35℃下水浴加热1h，制备得溶剂胶黏剂；随后按质量比1:8，将上述制备的改性纳米氧化钙粉末与溶剂胶黏剂搅拌混合，再在200W下超声分散15min后，在65℃下旋转蒸发至原体积的1/6，随后静置陈化12h，制备得改性胶黏剂；接着按质量比1:5，将氮化硅粉末与上述制备的改性胶黏剂搅拌混合，再在200W下超声分散15min，待分散完成后，用喷枪喷涂在加热到70℃多晶硅铸锭用的坩埚内壁及内底部硅粉引晶层上，待喷涂完后将坩埚静置在65℃下固化24h，随后静置冷却至20℃，即可制备得一种免烧结致密多晶硅铸锭用坩埚涂层。本发明制备的免烧结致密多晶硅铸锭用坩埚涂层稳定性好，稳定性提高17％；涂层具有高致密性，不易脱落。实例3首先收集纳米氧化钙粉末，将其置于200℃下预热2h，待预热完成后，按5℃/min速度缓慢升温至870℃，随后保温煅烧1h，制备得煅烧纳米氧化钙粉末，再按重量份数计，分别称量40份无水乙醇、20份异丁烷和40份上述制备的氧化钙粉末置于三口烧瓶中，在60℃下加热回流1h；待加热回流完成后，对其抽滤并收集滤饼，在70℃下干燥6h，制备得改性纳米氧化钙粉末，再按重量份数计，分别称量50份丙酮、20份乙酸乙酯和30份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物于三口烧瓶中，将其置于40℃下水浴加热2h，制备得溶剂胶黏剂；随后按质量比1:8，将上述制备的改性纳米氧化钙粉末与溶剂胶黏剂搅拌混合，再在250W下超声分散17min后，在67℃下旋转蒸发至原体积的1/6，随后静置陈化13h，制备得改性胶黏剂；接着按质量比1:5，将氮化硅粉末与上述制备的改性胶黏剂搅拌混合，再在250W下超声分散17min，待分散完成后，用喷枪喷涂在加热到80℃多晶硅铸锭用的坩埚内壁及内底部硅粉引晶层上，待喷涂完后将坩埚静置在70℃下固化27h，随后静置冷却至25℃，即可制备得一种免烧结致密多晶硅铸锭用坩埚涂层。本发明制备的免烧结致密多晶硅铸锭用坩埚涂层稳定性好，稳定性提高16％；涂层具有高致密性，不易脱落。本发明制备的免烧结致密多晶硅铸锭用坩埚涂层稳定性好，稳定性提高16％；涂层具有高致密性，不易脱落。