一种多晶铸锭用陶瓷方形坩埚的制作方法

本实用新型涉及一种坩埚，特别是一种多晶铸锭用陶瓷方形坩埚。

背景技术：

随着光伏产业的发展，传统多晶硅铸锭技术已无法满足市场对光伏产品品质的需求，高质量高转换效率的太阳能电池是行业一直追求的目标。高效多晶铸锭工艺在国内迅速发展并很快产业化，是近几年多晶电池效率提升的最大贡献者。为提高太阳能电池的转换效率，业内多是利用在坩埚底部铺设籽晶的方法进行高效多晶铸锭。相对于传统的定向凝固多晶硅铸锭，有籽晶铸锭是先将特定的籽晶铺设于石英坩埚底部，籽晶通常为高纯硅粉、尺寸均匀的颗粒料、细小的原生碎料或碎硅片。在后续的硅料熔化过程中，通过工艺控制，使物料在坩埚内从顶部向底部垂直熔化，最终留有一定高度籽晶不被完全熔化，未被熔化的籽晶能够降低或避免晶体形核阶段由坩埚底部直接异质形核的概率，并在后续的晶体生长过程中作为晶体生长的晶核，解决了现有的硅晶体自发形核容易导致非均匀形核和晶核品质低的问题，降低或消除了晶体形核所克服的势垒引起的晶体缺陷。目前，这种有籽晶铸锭技术被广泛地应用高效多晶铸锭中，在相同的电池片制作工艺条件下，这种铸锭技术生产的硅片所制得的电池光电转换效率较传统多晶提高0.3-0.5%。

对于有籽晶铸锭技术，籽晶的控制是此种铸锭方式核心技术，也是实现此种铸锭技术的关键。但是在实际生产中，籽晶在高温熔化过程较难被控制，边角区域籽晶通常在1500℃的高温下很容易被融化。

为保证铸锭产品质量，通常提高中心区域的籽晶高度来保证边缘区域的籽晶，此种方法铸锭产品合格率较低、生产成本较高；或者，在传统热场机构基础上进行热场改进，以实现对籽晶的保护，但此种方法成本高、周期长，并且热场的变动导致温度场的变化可能对晶体质量产生一定的影响。

所以，如何保证硅锭底部籽晶的完整性、提高铸锭合格率，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种特制方形坩埚，可保证硅锭籽晶的完整性，使所产硅锭的晶体晶花均匀且控制在一定范围内，降低晶体内部缺陷，提高电池效率，同时可降低籽晶高度、提高硅锭合格率。

本实用新型所采用的技术方案是：提供的一种多晶铸锭用方形陶瓷坩埚，与普通坩埚相比，该坩埚本体内底部设有弧形凸起，该凸起与坩埚为一整体结构、材质与坩埚本体材质一致，均为高纯石英砂，在坩埚生产中通过模具铸造而成。所述坩埚底部凸起为弧形坡度，中心与四周、边角平滑过渡。所述坩埚底部凸起中心相对高度为15mm-30mm。所述坩埚底部凸起布满坩埚底部整个面积。

一种多晶铸锭用陶瓷方形坩埚，底部从外向内分为第一弧区、第二弧区、平顶区，第一弧区的宽度为方形坩埚底部边长的1/20，第二弧区的宽度为方形坩埚底部边长的1/5，平顶区的边长为方形坩埚底部边长的1/4，第二弧区中心向上凸起，第二弧区内侧与第二弧区的外侧在竖直方向上高度差为15mm-30mm，第一弧区光滑连接陶瓷方形坩埚底部边缘和第二弧区边缘。

本实用新型的有益效果是：所述坩埚凸起部分，可使硅锭中心与边角籽晶高度基本一致，同时可降低籽晶高度而减少尾部的切割量，硅锭合格率提高1%-2.5%；同时，弧形凸起可平衡边角和中心的温度，防止晶体生长时长晶界面凹陷，使长晶界面呈微凸状，既可提高铸锭过程中的排杂能力，又利于晶体的垂直生长、减少位错的增殖，能提升硅锭电池转换效率0.1%-3%。

附图说明

图1是本实用新型装置底部结构示意图；

图2是本实用新型横截面结构示意图（图1的A-A剖面示意图）；

其中，1、第一弧区，2、第二弧区，3、平顶区。

具体实施方式

如图1和图2所示，G6方形陶瓷坩埚(1045mm×1045mm×540mm)，其形状如图1，结构包括普通陶瓷坩埚本体、坩埚底部第一弧区、坩埚底部第二弧区、坩埚底部平顶区。与普通坩埚相比，该坩埚内底部设有第一弧区、第二弧区、平顶区，坩埚底部为一整体结构、材质与坩埚本体材质一致，均为高纯石英砂，在坩埚生产中通过模具铸造而成。

所述坩埚底部第一弧区、第二弧区、中心与四周、边角平滑过渡。

所述坩埚底部凸起中心（平顶区）相对高度为25mm。

通过相同多晶铸锭炉及相同铸锭及电池工艺，采用上述陶瓷坩埚和常规坩埚进行生产，其生产周期短、红区长度少、硅锭合格率较高、电池转换效率高，具体结果如下表。

本实用新型可以平衡边角和中心的温度，防止晶体生长时长晶界面凹陷，使长晶界面呈微凸状，既可提高多晶铸锭的排杂能力，又利于晶体的垂直生长、减少位错的增殖，能提升硅锭电池转换效率。