本发明属于光伏设备制造技术领域，特别是涉及一种氮化硅涂层的制作方法。
背景技术：
多晶铸锭过程中，需要使用石英坩埚作为铸锭容器，由于石英会与多晶硅在高温下反应并产生粘结，造成Fe、Al、O等杂质进入硅料以及粘埚拉裂造成裂锭现象，因此石英坩埚在铸锭前需要涂一层氮化硅涂层，以阻碍液相硅与石英发生化学反应后粘结而造成粘埚，同时也阻碍金属杂质和氧进入硅料中。
现有技术中，用于太阳能多晶硅铸锭的石英坩埚内喷涂的氮化硅均是微米级尺寸的，而由于氮化硅属于颗粒物质，因此制作这种氮化硅涂层时的工艺包括：先配成浆料，再利用喷涂的方式涂覆在坩埚内壁，这样得到的氮化硅涂层中的颗粒堆积易形成孔洞，在多晶硅铸锭的高温条件下，液相硅会渗进氮化硅涂层，影响涂层的致密性，形成“通道”，坩埚中Fe、Al、O等杂质元素会扩散至硅料中，对硅锭底部与侧部造成污染，产生红区，最终影响硅片质量，而得到的多晶铸锭涂层致密性较差，硅锭杂质比例较高，就会造成金刚线切割时产生断线、线痕片的比例较高，降低了硅片品质，并提高了硅片的制造成本。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提供了一种氮化硅涂层的制作方法，能够避免杂质扩散进硅料中，并避免粘埚现象的发生，提高产品品质，降低生产成本。
本发明提供的一种氮化硅涂层的制作方法，包括：
将微米级的氮化硅颗粒和纳米级的氮化硅颗粒混合在纯水中，加入表面活性剂和硅溶胶，形成混合物；
将所述混合物搅拌均匀；
将搅拌均匀之后的所述混合物喷涂在待制作涂层物体的表面；
对所述混合物加热去除其中的水分，形成氮化硅涂层。
优选的，在上述氮化硅涂层的制作方法中，所述微米级的氮化硅颗粒的50％粒径颗粒大小均值的范围为2.0微米至3.0微米，所述纳米级的氮化硅颗粒的50％粒径颗粒大小均值的范围为0.5纳米至2.0纳米。
优选的，在上述氮化硅涂层的制作方法中，所述微米级的氮化硅颗粒的质量百分比的范围为70％至95％，所述纳米级的氮化硅颗粒的质量百分比的范围为5％至30％。
优选的，在上述氮化硅涂层的制作方法中，所述表面活性剂的质量为5克至20克。
优选的，在上述氮化硅涂层的制作方法中，所述纯水的体积为2000毫升至4000毫升。
优选的，在上述氮化硅涂层的制作方法中，所述硅溶胶的质量为200克至500克。
优选的，在上述氮化硅涂层的制作方法中，所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚或六偏磷酸钠。
优选的，在上述氮化硅涂层的制作方法中，所述将所述混合物搅拌均匀包括：
将所述混合物放入含有搅拌器的量筒中以250rpm至300rpm的转速搅拌3分钟至4分钟，然后以180rpm至1250rpm的转速继续搅拌5分钟。
优选的，在上述氮化硅涂层的制作方法中，所述将搅拌均匀之后的所述混合物喷涂在待制作涂层物体的表面包括：
将所述待制作涂层物体的表面加热至100℃以后，将所述搅拌均匀之后的混合物喷涂在所述待制作涂层物体的表面。
通过上述描述可知，本发明提供的上述氮化硅涂层的制作方法，由于将微米级的氮化硅颗粒和纳米级的氮化硅颗粒混合在纯水中，加入表面活性剂和硅溶胶，形成混合物；将所述混合物搅拌均匀；将搅拌均匀之后的所述混合物喷涂在待制作涂层物体的表面；对所述混合物加热去除其中的水分，形成氮化硅涂层，纳米级的氮化硅颗粒就会与微米级的氮化硅颗粒相互配合从而颗粒间缝隙会更小，使得制作的氮化硅涂层的致密度得到较大程度的提高，可见这就避免了现有技术中只用微米级的氮化硅颗粒制作氮化硅涂层带来的致密度不高的问题，因此能够避免铸锭过程中杂质从坩埚透过氮化硅涂层中的间隙扩散进硅料中，并避免粘埚现象的发生，提高产品品质，降低生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请提供的第一种氮化硅涂层的制作方法的示意图。
具体实施方式
本发明的核心思想在于提供一种氮化硅涂层的制作方法，能够避免杂质扩散进硅料中，并避免粘埚现象的发生，提高产品品质，降低生产成本。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请提供的第一种氮化硅涂层的制作方法如图1所示，图1为本申请提供的第一种氮化硅涂层的制作方法的示意图，该方法包括如下步骤：
S1：将微米级的氮化硅颗粒和纳米级的氮化硅颗粒混合在纯水中，加入表面活性剂和硅溶胶，形成混合物；
其中，微米级的氮化硅颗粒就是说这种氮化硅颗粒的粒径在微米级别，这是现有技术中制作氮化硅涂层时常用的氮化硅颗粒的类型，而纳米级的氮化硅颗粒就是说这种氮化硅颗粒的粒径小至纳米级别，比所述微米级的氮化硅颗粒小若干个数量级，能够填充相邻的微米级的氮化硅颗粒的间隙，从而使得到的涂层更加致密，避免在其中形成杂质流动的通道，这里的二者之间的比例关系并不限定，只要同时具有二者即可，缺一不可，因为当只有微米级的氮化硅颗粒的话与现有技术相同，而当只有纳米级的氮化硅颗粒的话不仅会出现团聚问题，而且挥发损耗过多，也不利于涂层的制作。
S2：将所述混合物搅拌均匀；
利用所述表面活性剂来防止搅拌过程中两种氮化硅颗粒之间的团聚，这种表面活性剂可以是脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)或六偏磷酸钠或其他物质，此处并不限制，将这种混合物搅拌均匀才能够保证致密度，并不限定具体的搅拌参数。
S3：将搅拌均匀之后的所述混合物喷涂在待制作涂层物体的表面；
这种待制作涂层物体可以是石英坩埚，一般都是在石英坩埚的内表面喷涂这种氮化硅涂层，因此这里的待制作图层物体的表面可以是石英坩埚的内表面。
S4：对所述混合物加热去除其中的水分，形成氮化硅涂层。
因为只有去除其中的水分才能保证涂层结合成一个整体，从而能够用来阻挡杂质的穿过，提升制作的硅锭产品的质量，降低生产成本。
通过上述描述可知，本申请提供的第一种氮化硅涂层的制作方法，由于将微米级的氮化硅颗粒和纳米级的氮化硅颗粒混合在纯水中，加入表面活性剂和硅溶胶，形成混合物；将所述混合物搅拌均匀；将搅拌均匀之后的所述混合物喷涂在待制作涂层物体的表面；对所述混合物加热去除其中的水分，形成氮化硅涂层，纳米级的氮化硅颗粒就会与微米级的氮化硅颗粒相互配合从而颗粒间缝隙会更小，使得制作的氮化硅涂层的致密度得到较大程度的提高，可见这就避免了现有技术中只用微米级的氮化硅颗粒制作氮化硅涂层带来的致密度不高的问题，因此能够避免铸锭过程中杂质从坩埚透过氮化硅涂层中的间隙扩散进硅料中，并避免粘埚现象的发生，提高产品品质，降低生产成本。
本申请提供的第二种氮化硅涂层的制作方法，是在第一种氮化硅涂层的制作方法的基础上，进一步限定所述微米级的氮化硅颗粒的50％粒径颗粒大小均值的范围为2.0微米至3.0微米，所述纳米级的氮化硅颗粒的50％粒径颗粒大小均值的范围为0.5纳米至2.0纳米。
需要说明的是，这种方法进一步限定了两种氮化硅颗粒的粒径大小，进一步的，微米级的氮化硅颗粒的50％粒径颗粒大小均值可以为2.05微米、2.15微米、2.50微米、2.60微米或2.75微米，而纳米级的氮化硅颗粒的50％粒径颗粒大小均值可以为0.75纳米、0.95纳米、1.50纳米或1.75纳米，这些尺寸的氮化硅颗粒更常见且容易获取，且这两种粒径之间相互配合的效果更好，纳米级的氮化硅颗粒能更好的填充微米级的氮化硅颗粒中的缝隙，从而保证结合得更加致密。
在上述第二种氮化硅涂层的制作方法的基础上，进一步的，所述微米级的氮化硅颗粒的质量百分比的范围可优选为70％至95％，所述纳米级的氮化硅颗粒的质量百分比的范围可优选为5％至30％，也就是说当微米级的氮化硅颗粒的质量百分比为70％时，纳米级的氮化硅颗粒的质量百分比为30％，当微米级的氮化硅颗粒的质量百分比为95％时，纳米级的氮化硅颗粒的质量百分比为5％，也就是说这种质量百分比是针对这二者而言的，与其他物质无关，必须保证二者的质量百分比之和为100％，可以根据实际需要来选用相应的质量百分比，具有这种优选的质量百分比的方案能够保证制作出的氮化硅涂层更加致密。
在上述第一种氮化硅涂层的制作方法的基础上，还可以进一步得到第四种制作方法，其中，将所述表面活性剂的质量设定为5克至20克，添加了这种表面活性剂之后，能够让微米级的氮化硅颗粒与纳米级的氮化硅颗粒均匀分散，避免纳米级的氮化硅颗粒团聚在微米级的氮化硅颗粒的表面。进一步的，设置加入的所述纯水的体积为2000毫升至4000毫升，这样能够更好的溶解和分散不同类型的氮化硅颗粒，使形成的混合物更加均匀，而且不会产生不必要的水源浪费，有效控制生产成本，更进一步的，所述硅溶胶的质量可以优选为200克至500克，硅溶胶是一种高活性吸附材料，属非晶态物质，其化学分子式为mSiO2·nH2O；除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应，不溶于水和任何溶剂，无毒无味，化学性质稳定，各种型号的硅胶因其制造方法不同而形成不同的微孔结构。硅胶的化学组份和物理结构，决定了它具有许多其他同类材料难以取代的特点：吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定、有较高的机械强度。
在上述各个氮化硅涂层的制作方法的基础上，还可以进一步得到如下方案：
所述将所述混合物搅拌均匀包括：
将所述混合物放入含有搅拌器的量筒中以250rpm至300rpm的转速搅拌3分钟至4分钟，然后以180rpm至1250rpm的转速继续搅拌5分钟，利用这种工艺得到的氮化硅涂层在弹性模量和密度等方面更加具有优势。
在上述各个氮化硅涂层的制作方法的基础上，还可以进一步得到如下方案：
所述将搅拌均匀之后的所述混合物喷涂在待制作涂层物体的表面包括：
将所述待制作涂层物体的表面加热至100℃以后，将所述搅拌均匀之后的混合物喷涂在所述待制作涂层物体的表面。
具体的，可以在坩埚加热旋转台上加热至100℃之后持续30分钟，保证涂层中水分充分蒸发出去，然后检验这种涂层表面不起皮和龟裂即可。
下面以多个实例对上述方法进行说明：
【实例1】用电子称称取D50(50％粒径颗粒大小均值，下同)为2.5um的氮化硅粉650g，D50为1.5nm的氮化硅粉50g，用量筒量取2300ml的纯水，用量筒量取300ml的无离子硅溶胶，5g脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)，然后将以上物质混合导入含有搅拌器的量筒里面，快速搅拌3分钟，220rpm的条件下中速继续搅拌5分钟；
将石英坩埚包装拆除，平放在高纯等降压石墨底部上面，打开坩埚加热旋转台，使用红外测试仪测试坩埚内壁温度达到100摄氏度后，将配比好的氮化硅喷涂在坩埚内壁区域，喷涂完氮化硅浆料后，在坩埚加热旋转台上加热30分钟，保证坩埚内壁涂层中的水分充分蒸发，最后检验氮化硅涂层表面不起皮，龟裂。
【实例2】用电子称称取D50为2.75um的氮化硅粉700g，D50为0.75nm的氮化硅粉65g，用量筒量取2700ml的纯水，用量筒量取300ml的无离子硅溶胶，7g脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)，然后将以上物质混合导入含有搅拌器的量筒里面，快速搅拌4分钟，250rpm的条件下中速继续搅拌5分钟；
将石英坩埚包装拆除，平放在高纯等降压石墨底部上面，打开坩埚加热旋转台，使用红外测试仪测试坩埚内壁温度达到100摄氏度后，将配比好的氮化硅喷涂在坩埚内壁区域，喷涂完氮化硅浆料后，在坩埚加热旋转台上加热30分钟，保证坩埚内壁涂层中的水分充分蒸发，最后检验氮化硅涂层表面不起皮，龟裂。
【实例3】用电子称称取D50为2.05um的氮化硅粉730g，D50为0.95nm的氮化硅粉55g，用量筒量取3000ml的去离子水，用量筒量取350ml的无离子硅溶胶，7.5g脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)，然后将以上物质混合导入含有搅拌器的量筒里面，快速搅拌4分钟，250rpm的条件下后中速继续搅拌5分钟；
将石英坩埚包装拆除，平放在高纯等降压石墨底部上面，打开坩埚加热旋转台，使用红外测试仪测试坩埚内壁温度达到100摄氏度后，将配比好的氮化硅喷涂在坩埚内壁区域，喷涂完氮化硅浆料后，在坩埚加热旋转台上加热30分钟，保证坩埚内壁涂层中水分充分蒸发，最后检验氮化硅涂层表面不起皮，龟裂。
【实例4】用电子称称取D50为2.6um氮化硅粉760g，D50为0.75nm氮化硅粉40g，用量筒量取3300ml的去离子水，用量筒量取400ml的无离子硅溶胶，7.0g脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)，然后将以上物质混合导入含有搅拌器的的量筒里面，快速搅拌4分钟，250rpm的条件下后中速继续搅拌5分钟；
将石英坩埚包装拆除，平放在高纯等降压石墨底部上面，打开坩埚加热旋转台，使用红外测试仪测试坩埚内壁温度达到100摄氏度后，将配比好的氮化硅喷涂在坩埚内壁区域，喷涂完氮化硅浆料后，在坩埚加热旋转台上加热30分钟，保证坩埚内壁涂层中水分充分蒸发，最后检验氮化硅涂层表面不起皮，龟裂。
【实例5】用电子称称取D50为2.15um的氮化硅粉750g，D50为1.75nm的氮化硅粉60g，用量筒量取3100ml的去离子水，用量筒量取500ml的无离子硅溶胶，6.0g脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)，然后将以上物质混合导入含有搅拌器的的量筒里面，快速搅拌4分钟，280rpm的条件下中速继续搅拌5分钟；
将石英坩埚包装拆除，平放在高纯等降压石墨底部上面，打开坩埚加热旋转台，使用红外测试仪测试坩埚内壁温度达到100摄氏度后，将配比好的氮化硅喷涂在坩埚内壁区域，喷涂完氮化硅浆料后，在坩埚加热旋转台上加热30分钟，保证坩埚内壁涂层中的水分充分蒸发，最后检验氮化硅涂层表面不起皮，龟裂。
对比例1
用电子称称取D50为4.8um的氮化硅粉800g，用量筒量取3300ml的去离子水，用量筒量取400g硅溶胶，正常涂层制备是粘结剂为无离子硅溶胶，配比为氮化硅：无离子硅溶胶：纯水＝800g：400g：2500ml。在250rpm的条件下搅拌15分钟，后在120rpm的条件下继续搅拌5分钟，得到混合浆料。
将石英坩埚抬放在旋转加热器上，启动旋转加热器，进行加热，使得石英坩埚内壁的温度可以达到110摄氏度，喷涂机的喷枪与坩埚壁的距离控制在25cm，调整喷压至30par，开启喷涂机进行喷涂，在喷涂的过程中，用红外测温枪进行测温，保证在喷涂的过程中，喷涂温度维持在120摄氏度范围内，在喷涂的过程中，还要注意均匀性，不能存在“湿喷”的现象，喷涂结束后，得到氮化硅涂层。
测定所述氮化硅涂层的弹性模量、抗弯强度以及密度，结果如表1所示：
表1实例1-5提供的多晶石英坩埚涂层的性能测定结果
综上所述，通过在上述氮化硅浆料配方中，添加纳米级的氮化硅和表面活性剂，从涂层的弹性模量、密度、抗弯强度等参数对比，均是相比正常微米级氮化硅颗粒堆积形成的涂层有所提高，利用这种涂层进行铸锭之后，硅锭的尾部红区降低5mm至10mm，硅锭侧部红区降低5mm至7mm，多晶硅铸锭硅块的少子寿命WT2000测试少子寿命值提高0.7us至1.5us。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。