一种黑色吸热涂料及其制备工艺与应用的制作方法
【专利摘要】一种坩埚黑色吸热涂料及其制备工艺与应用。该黑色吸热涂料由以下重量百分比的原料制成：炭材料9-20%，溶剂75-90%，粘结剂1-5%，各组分配比之和为100%；所述炭材料选自炭黑、石墨粉中的一种或两者的混合物；所述溶剂为硅溶胶；所述粘结剂为聚乙烯醇。本发明还包括所述黑色吸热涂料的制备工艺。在多晶硅铸锭炉的石英坩埚或单晶硅炉的石英坩埚上涂覆本发明黑色吸热涂料，可以降低多晶硅铸锭或直拉硅单晶的生产时间，提高工作功率，降低生产成本。
【专利说明】
一种黑色吸热涂料及其制备工艺与应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种吸热涂料，尤其是涉及一种黑色吸热涂料及其制备工艺与应用。
【背景技术】
[0002]光伏发电是一种新能源，通过光伏效应可以将太阳能转变成为电能，一般而言，陆基光伏发电依据不同的发电材料，其转换效率在10-30%。
[0003]光伏发电自广泛应用以来，全球已经有上百个GW的使用规模，从独立户用发电系统，集中式村庄供电系统，混合或互补发电系统，到并网发电系统等，正在迈向较大规模的商业化应用。光伏发电组件主要是以晶体硅产品为主，其中太阳能级硅片作为光伏产业链的中间产品，其成本占到发电组件成本的一半以上。硅晶体的生长，一般分为多晶铸锭，单晶提拉以及区熔生长三种方法，随着晶体硅光伏产品的大规模应用，太阳能级晶体硅片产业的不断发展，成熟，硅片作为原材料，其价格逐渐在理性的回落，同时也造成了硅片生产厂家利润空间的不断压缩，降低硅片成本成为摆在所有太阳能硅片生产厂家面前的问题。其中的硅片生产主要由晶体生长及晶体切割两大块，而晶体生长是制造高质量硅片的根本。多晶硅铸锭生长过程中一般有熔化-长晶-退火-冷却四个步骤，单晶硅生长过程中一般有放肩-等径-收尾-冷却四个步骤，无论是多晶铸锭还是单晶硅生长，都需要将硅料放入石英坩埚中，然后加热熔化硅料。石英坩埚是白色的，对加热器的热辐射有一定反射作用，这使得石英坩埚的导热系数降低，热量传递到硅料的效率偏低，导致多晶硅铸锭或单晶硅生长的生产周期偏长，能耗效率偏低，生产成本偏高。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种成本低，可提高石英坩埚的传热效率，缩短多晶硅铸锭或单晶硅生长周期，降低生产成本的黑色吸热涂料及其制备工艺与应用方法。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
本发明之黑色吸热涂料，由以下重量百分比的原料制成:炭材料9-20%，溶剂75-90%，粘结剂1_5%，各组分配比之和为100%。
[0006]进一步，所述炭材料选自炭黑、石墨粉中的一种或两者的混合物。
[0007]进一步，所述粘结剂为聚乙烯醇。
[0008]进一步，所述溶剂为硅溶胶。
[0009]进一步，所述石墨粉、炭黑的粒度为200?2000目。
[0010]进一步，所述石墨粉为鳞片石墨粉。
[0011]本发明之黑色吸热涂料的制备工艺，包括以下步骤:按所述重量百分比称取所述炭材料、粘结剂、溶剂，搅拌均匀，即成。
[0012]所述黑色吸热涂料的应用:(1)对多晶硅铸锭炉的石英坩埚或单晶硅炉的石英坩埚，清洁外表面；(2)将本发明的黑色吸热涂料均涂于经步骤(1)处理后的石英坩埚外表面，涂覆厚度5?200 μ m ; (3)将经步骤(2)处理后的坩埚，在室温条件下放置0.5_2h，自然干燥；或者置于烘箱中，升温至40?80°C后，保温烘烤0.5-2h，完全干燥，即得成品。
[0013]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
(I)使用本发明黑色吸热涂料应用于石英坩埚上，提高石英坩埚的传热效率，缩短多晶硅铸锭或单晶硅生长周期3-10h，降低生产成本；
(2 )本发明成本低，制造简便，适于大批量生产、应用。
【具体实施方式】
[0014]以下结合实施例对本发明作进一步说明。
[0015]实施例1
本实施例之黑色吸热涂料，由以下重量百分比的原料制成:炭材料9%，粘结剂5%，溶剂86% ;所述炭材料为鳞片石墨粉(粒度为200目)；粘结剂为聚乙烯醇；溶剂为硅溶胶。
[0016]制备:按所述重量百分比称取所述炭材料石墨粉、粘结剂聚乙烯醇、溶剂硅溶胶，搅拌均匀，即得黑色吸热涂料。
[0017]应用:(I)对多晶硅铸锭炉的石英坩埚，清洁其外表面；(2)将所述黑色吸热涂料均涂于经步骤(I)处理后的石英坩埚外表面，涂覆厚度5μπι; (3)将经步骤(2)处理后的石英坩埚在室温条件下放置2h，自然干燥，即得成品。
[0018]与石英坩埚未涂覆本发明黑色吸热涂料的多晶硅铸锭相比，石英坩埚涂覆有本发明黑色吸热涂料的多晶硅铸锭，生长周期缩短3h，节约电能210KW-h,降低了一定的生产成本。
[0019]实施例2
本实施例之黑色吸热涂料，由以下重量百分比的原料制成:炭材料20%，粘结剂5%，溶剂75% ;所述炭材料为石墨粉(粒度为2000目)；粘结剂为聚乙烯醇；溶剂为硅溶胶。
[0020]制备方法同实施例1。
[0021]应用:(I)对单晶硅炉的石英坩埚，清洁其外表面；(2)将所述黑色吸热涂料均涂于经步骤(I)处理后的石英坩埚外表面，涂覆厚度20μπι ;(3)将经步骤(2)处理后的石英坩埚置于烘箱中，升温至80°C，保温烘烤0.5h，完全干燥，即得成品。
[0022]与石英坩埚未涂覆本发明黑色吸热涂料的单晶硅生长相比，石英坩埚涂覆有本发明黑色吸热涂料的单晶硅生长，生长周期缩短10h，节约电能400KW.h，降低了一定的生产成本。
[0023]实施例3
本实施例之黑色吸热涂料，由以下重量百分比的原料制成:炭材料9%，粘结剂1%，溶剂90% ;所述炭材料为炭黑(粒度为500目)；粘结剂为聚乙烯醇；溶剂为硅溶胶。
[0024]制备方法同实施例1。
[0025]应用:(1)同实施例1 ;(2)将所述黑色吸热涂料均涂于经步骤(I)处理后的石英坩埚外表面，涂覆厚度200 μ m ; (3)将经步骤(2)处理后的石英坩埚置于烘箱中，升温至40°C，保温烘烤2h，完全干燥，即得成品。
[0026]与石英坩埚未涂覆本发明黑色吸热涂料的多晶硅铸锭相比，石英坩埚涂覆有本发明黑色吸热涂料的多晶硅铸锭，生长周期缩短6h，节约电能420KW-h,降低了一定的生产成本。
[0027]实施例4
本实施例之黑色吸热涂料，由以下重量百分比的原料制成:炭材料12%，粘结剂3%，溶剂85% ;所述炭材料为炭黑(粒度为1000目)；粘结剂为聚乙烯醇；溶剂为硅溶胶。
[0028]制备方法同实施例1。
[0029]应用:(1)同实施例2 ; (2)将本实施例之黑色吸热涂料均涂于经步骤(1)处理后的石英坩埚外表面，涂覆厚度ΙΟΟμπι; (3)将经步骤(2)处理后的石英坩埚置于烘箱中，升温至60°C，保温烘烤1.0h，完全干燥，即得成品。
[0030]与石英坩埚未涂覆本发明黑色吸热涂料的单晶硅生长相比，石英坩埚涂覆有本发明黑色吸热涂料的单晶硅生长，生长周期缩短10h，节约电能400KW.h，降低了一定的生产成本。
[0031]实施例5
本实施例之黑色吸热涂料，由以下重量百分比的原料制成:炭材料15%，粘结剂4%，溶剂81% ;所述炭材料为鳞片石墨粉与炭黑的混合物(鳞片石墨粉50%+炭黑50%，粒度为1500目)；粘结剂为聚乙烯醇；溶剂为硅溶胶。
[0032]制备方法同实施例1。
[0033]应用:(1)同实施例2 ;(2)将本实施例之黑色吸热涂料均涂于经步骤(1)处理后的石英坩埚外表面，涂覆厚度150 μ m ; (3 )将经步骤(2 )处理后的石英坩埚在室温条件下放置0.5h，自然干燥，即得成品。
[0034]与石英坩埚未涂覆本发明黑色吸热涂料的单晶硅生长相比，石英坩埚涂覆有本发明黑色吸热涂料的单晶硅生长，生长周期缩短8h，节约电能350KW-h,降低了一定的生产成本。
[0035]实施例6
本实施例之黑色吸热涂料，由以下重量百分比的原料制成:炭材料18%，粘结剂4%，溶剂78% ;所述炭材料为鳞片石墨粉与炭黑的混合物(鳞片石墨粉20%+炭黑80%，粒度为1800目)；粘结剂为聚乙烯醇；溶剂为硅溶胶。
[0036]制备方法同实施例1。
[0037]应用:(1)同实施例2 ;(2)将本实施例之黑色吸热涂料均涂于经步骤(1)处理后的石英坩埚外表面，涂覆厚度80 μ m ; (3)将经步骤(2)处理后的石英坩埚在室温条件下放置1.5h，自然干燥，即得成品。
[0038]与石英坩埚未涂覆本发明黑色吸热涂料的单晶硅生长相比，在相同的装料重量下(对于22寸圆坩埚，装料量为150公斤)，石英坩埚涂覆有本发明黑色吸热涂料的单晶硅生长，整个生长周期缩短3h，节约电能200度，降低了一定的生产成本。
[0039]与熔融石英坩埚未涂覆本发明黑色吸热涂料的多晶铸锭生长相比，在相同的硅料重量下(对于G6型方坩埚，装料量为800公斤)，坩埚涂覆有本发明黑色吸热涂料的多晶硅，仅熔化时间就相对要缩短约1.5-2小时，节约用电150-180度左右，降低了一定的生产成本。
[0040]以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何修改、变更以及等效结构变换，均仍属本发明技术方案的保护范围。
【权利要求】
1.一种黑色吸热涂料，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成:炭材料9-20%，溶剂75-90%，粘结剂1-5%，各组分配比之和为100%。
2.如权利要求1所述的黑色吸热涂料，其特征在于，所述炭材料选自炭黑、石墨粉中的一种或两者的混合物。
3.如权利要求1或2所述的黑色吸热涂料，其特征在于，所述粘结剂为聚乙烯醇。
4.如权利要求1或2所述的黑色吸热涂料，其特征在于，所述溶剂为硅溶胶。
5.如权利要求2所述的黑色吸热涂料，其特征在于，所述石墨粉、炭黑的粒度为200?2000 目。
6.如权利要求5所述的黑色吸热涂料，其特征在于，所述石墨粉为鳞片石墨粉。
7.—种如权利要求1所述黑色吸热涂料的制备工艺，其特征在于，按所述重量百分比称取所述炭材料、粘结剂和溶剂，搅拌均匀，即成。
8.如权利要求1-6之一所述的黑色吸热涂料的应用。
9.如权利要求8所述的黑色吸热涂料的应用，其特征在于，包括以下步骤: (1)对多晶硅铸锭炉的石英坩埚或单晶硅炉的石英坩埚，清洁外表面； (2)将权利要求1-6之一所述的黑色吸热涂料均涂于经步骤(I)处理后的石英坩埚外表面，涂覆厚度5?200 μ m ； (3)将经步骤(2)处理后的坩埚，在室温条件下放置0.5_2h，自然干燥；或者置于烘箱中，升温至40?80°C后，保温烘烤0.5-2h，完全干燥，即得成品。
10.一种石英坩埚，其特征在于，所述石英坩埚的外表面涂覆有权利要求1至6任意一权利要求所述黑色吸热涂料。
【文档编号】C30B29/06GK104403384SQ201410694111
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月27日 优先权日:2014年11月27日
【发明者】吕铁铮 申请人:湖南大学