专利名称：一种电弧回转热熔法制造石英玻璃坩埚的方法
技术领域：
本发明涉及太阳能光伏领域，具体涉及一种电弧回转热熔法制造石英玻璃坩埚的方法。
背景技术：
近年来，随着单晶硅产品在太阳能光伏领域内的占用比例不断提高，高纯度单晶硅的需求量日益增大，对用于制备纯单晶硅的石英玻璃坩埚自身的纯度要求也日益提高。传统真空电弧法制成的石英玻璃坩埚，由于快速降温导致透明层内会生成一定数量大小不等的气泡，使得坩埚内表面呈凹凸不平，增加了硅料与石英材料的接触面，加剧了硅材料与石英材料之间的化学反应，对生成的单晶硅产品造成污染，不利于制备高纯度的太阳能光伏用单晶硅产品，而且也会严重影响单晶硅生产的成品率。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种具有耐高温、抗软化能力强的电弧回转热熔法制造石英玻璃坩埚的方法。本发明采用的技术方案是本方法是在传统真空电弧法的基础上，增加采用回转模具，熔制出坩埚基体，并将制作好的埚坯在燃烧的氢氛围进行缓慢冷却，控制坩埚内部气泡等结构缺陷的产生，从而提高坩埚内壁的构造强度，进行达到阻隔硅材料和石英材料的化学反应，提高单晶硅产品纯度的目的。一种电弧回转热熔法制造石英玻璃坩埚的方法，包括以下步骤1)将高纯石英砂原料供给能够回转的模具，在模具的内表面形成坩埚粉体层；2)利用电弧进行加热熔制，使粉体层熔化成坩埚基体；3)当粉体层熔制成型后，立即关停电弧，让模具回转，开始往坩埚内部喷射氢气， 完成制造过程。作为优选，所述喷射氢气的时间为10分钟左右，每分钟流量控制在50ml上下， 使其一部分在环境高温下自行燃烧，释放出大量的水蒸汽，形成雾化氛围，让坩埚体温从 2000°C左右缓慢降至800°C左右左右。本发明采用回转热熔模具，并往坩埚内壁喷射氢气形成雾化氛围的方法，可使石英玻璃坩埚基体温度实现快速均勻下降，可有效控制坩埚体内微气泡的产生，改良产品的结构。该方法生产的产品在减压下进行单晶硅拉制过程中，能够大大减少因气泡膨胀而造成的内表面出现皱裂的现象，并能有效控制硅材料与石英材料之间的反应。一方面可以大大提高单晶硅产品的纯度，另一方面也有助提高单晶硅生产的成品率。这种方法生产的石英玻璃坩埚在使用后，其内表面皱裂现象极少，出现圆形斑点状的方晶石也很少，生产过程中采用抽真空生成的透明层仍然清晰完整，维持较好的透明效果，产品软化变形等缺陷能得到有效控制。有益效果本发明方法是对刚刚制作好的石英玻璃坩埚在回转运动及高温状态下进行喷射氢气，实现快速均勻冷却的一种简便方法，特别适合于大口径石英玻璃坩埚的制造。采用本方法制成的石英玻璃坩埚，在减压下拉制单晶硅，或采用多道拉制法或连续填充拉制法拉制单晶硅的使用中，透明层内微气泡得到有效控制，增强了坩埚内表面结构的稳定性，既有利于提高产出的单晶硅的纯度，也利于提高单晶硅生产的成品率，并能有效降低单晶硅产品的能耗。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明作进一步说明一种电弧回转热熔法制造石英玻璃坩埚的方法，包括以下步骤1)将高纯石英砂原料供给能够回转的模具，在模具的内表面形成坩埚粉体层；2)利用电弧进行加热熔制，使粉体层熔化成坩埚基体；3)当粉体层熔制成型后，立即关停电弧，让模具回转，开始往坩埚内部喷射10分钟左右氢气，每分钟流量控制在50ml上下，使其一部分在环境高温下自行燃烧，释放出大量的水蒸汽，形成雾化氛围，让坩埚体温从2000°C左右缓慢降至800°C左右左右，完成制造过程。
权利要求
1.一种电弧回转热熔法制造石英玻璃坩埚的方法，其特征在于包括以下步骤1)将高纯石英砂原料供给能够回转的模具，在模具的内表面形成坩埚粉体层；2)利用电弧进行加热熔制，使粉体层熔化成坩埚基体；3)当粉体层熔制成型后，立即关停电弧，让模具回转，开始往坩埚内部喷射氢气，完成制造过程。
2.根据权利要求1所述的一种电弧回转热熔法制造石英玻璃坩埚的方法，其特征在于所述喷射氢气的时间为10分钟，每分钟流量控制在50ml。
全文摘要
本发明公开了电弧回转热熔法制造石英玻璃坩埚的方法，在传统真空电弧法的基础上，增加采用回转模具，熔制出坩埚基体，并将制作好的埚坯在燃烧的氢氛围进行缓慢冷却，控制坩埚内部气泡等结构缺陷的产生，从而提高坩埚内壁的构造强度，进行达到阻隔硅材料和石英材料的化学反应，提高单晶硅产品纯度的目的。本发明方法是对刚刚制作好的石英玻璃坩埚在回转运动及高温状态下进行喷射氢气，实现快速均匀冷却的一种简便方法，特别适合于大口径石英玻璃坩埚的制造。
文档编号C30B15/10GK102372422SQ20101026427
公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月25日 优先权日2010年8月25日
发明者杨业林, 池金林 申请人:扬州华尔光电子材料有限公司