本發(fā)明屬于光伏技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多晶鑄錠坩堝及其制作方法。

背景技術(shù)：

目前，多晶太陽能電池是光伏發(fā)電的主要發(fā)電方式，普通多晶坩堝的純度一般不超過99.9％，而硅料的純度在99.9999％以上，純度的差異必然導(dǎo)致坩堝內(nèi)的雜質(zhì)往硅錠里面滲透，使硅錠的品質(zhì)降低，電池的轉(zhuǎn)換效率受很大的影響。為了提升坩堝的純度，人們在坩堝內(nèi)表面涂刷一層高純石英來減少雜質(zhì)往硅錠里滲透，但這種高純坩堝存在幾個不利因素：

1、涂刷上的高純層致密性較差，增加了石英與硅液的接觸面，雖然減少了其它雜質(zhì)，但增加了硅與石英反應(yīng)的幾率，是的硅錠中氧的含量偏高，加速了電池片衰減；

2、高純層涂刷過程中需要加入硅溶膠和有機粘結(jié)劑，鑄錠過程中會進一步增加硅錠的氧含量及碳含量；

3、涂覆的高純石英層和坩堝本體結(jié)合力較弱，鑄錠過程中高純層容易剝落熔入硅錠中，增加了硅錠的氧含量、雜質(zhì)含量和硬質(zhì)點，會導(dǎo)致容易粘坩堝和增加出現(xiàn)漏硅的風(fēng)險。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供的一種多晶鑄錠坩堝及其制作方法，用該坩堝和制作方法能增加高純層的致密性、能通過鋇抑制坩堝中的氧向硅錠的滲透，從而實現(xiàn)降氧、降碳、抑制雜質(zhì)滲透，消除側(cè)面紅區(qū)減少底部紅區(qū)的作用，最終能減少電池衰減、提升電池轉(zhuǎn)換效率。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種多晶鑄錠坩堝，包括矩形的坩堝本體，所述坩堝本體的內(nèi)壁設(shè)有復(fù)合涂層，所述坩堝本體套裝在石墨殼體內(nèi)，所述復(fù)合涂層厚度范圍為0.2～2.5mm。

優(yōu)選的技術(shù)方案，所述復(fù)合涂層的厚度為0.2、0.4、0.8、1.0、1.5、1.8、2.0、2.2、2.4或2.5mm。

優(yōu)選的技術(shù)方案，所述石墨殼體的內(nèi)壁中設(shè)有若干個相互連通u型的第一腔道，所述石墨殼體的側(cè)壁設(shè)有與第一腔道連通的若干個圓環(huán)形的第二腔道，所述石墨殼體的底壁設(shè)有與第一腔道底部連通一字型的第三腔道和第四通道，所述第四通道相鄰成對設(shè)置，其中任意一個所述第一腔道設(shè)有封閉的開口，所述開口設(shè)置在石墨殼體側(cè)壁的頂部，所述開口上設(shè)有密封堵塞。

優(yōu)選的技術(shù)方案，所述坩堝本體的側(cè)壁上的復(fù)合涂層內(nèi)設(shè)有固定部。

優(yōu)選的技術(shù)方案，所述固定部的橫截面為燕尾形狀。

優(yōu)選的技術(shù)方案，所述固定部為環(huán)繞坩堝本體側(cè)壁上的燕尾結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的技術(shù)方案，所述固定部為側(cè)壁設(shè)置的若干個點狀的梯形結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明還提供一種多晶鑄錠坩堝制作方法，所述制作方法包括以下步驟：

步驟1、先對坩堝生坯本體進行烘干，烘干溫度范圍為450℃～550℃，烘干時間在60～90分鐘，再對坩堝生坯內(nèi)表面進行烘干，烘干溫度范圍為500℃～550℃，烘干時間在30～60分鐘；

步驟2、對純石英用鋇進行表面處理，其中對鋇進行表面處理步驟包括將石英砂浸泡在濃度為10～300g/l的氫氧化鋇溶液中，浸泡5～100分鐘；；

步驟3、將步驟2用鋇處理過的純石英，通過電弧噴涂、等離子噴涂或火焰噴涂的高溫噴涂方式將步驟1中得到的坩堝本體內(nèi)表面復(fù)合一層涂層，復(fù)合涂層厚度在0.2～2.5mm得到復(fù)合涂層坩堝本體；

步驟4、對步驟3中得到的復(fù)合涂層坩堝本體進行高溫?zé)Y(jié)，高溫?zé)Y(jié)的溫度為1050～1200℃，保溫時間為100～500分鐘，得到多晶鑄錠坩堝。

優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟2中對鋇進行表面處理步驟包括將石英砂浸泡在濃度為50、120、180、240、或260g/l的氫氧化鋇溶液中，浸泡20、25、30、60、65、70、80或85分鐘。

優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟2還包括在取出浸泡后的石英砂在溫度40～120℃的條件下，真空干燥時間為80～240分鐘。

本發(fā)明提供的一種多晶鑄錠坩堝及其制作方法，對高純石英砂進行表面處理，采用電弧噴涂、等離子噴涂、火焰噴涂等噴涂方式在坩堝內(nèi)表面，能取得以下技術(shù)效果：

1生坯坩堝噴涂后需要高溫?zé)Y(jié)后使用，成品坩堝噴涂后能直接使用的技術(shù)效果該方法制造的坩堝能達到提高涂覆高純層的致密性和取得硅錠的氧含量達到使用要求；

2、高純層中能減少其它雜質(zhì)的擴散，防止硅液仍然會對坩堝的侵蝕，在導(dǎo)致硅錠中氧含量增加，鋇的加入能有效抑制氧的擴散，對降氧有明顯的效果；

3、增加高純層和坩堝本體的結(jié)合力，克服了出現(xiàn)高純層剝落的情況，對硅錠的品質(zhì)和坩堝的安全性有很大提高；

4、能徹底消除硅錠側(cè)面紅區(qū)，底部紅區(qū)能降低到10～20mm，鑄錠良率提升約6％，氧含量從約12ppm降到6ppm以內(nèi)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述多晶鑄錠坩堝的立體結(jié)構(gòu)圖：

圖2是本發(fā)明所述多晶鑄錠坩堝的實施例1的結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖3是本發(fā)明所述多晶鑄錠坩堝的實施例2的結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖4是本發(fā)明所述的石墨殼體的結(jié)構(gòu)剖視圖。

附圖標(biāo)記

圖中：10-坩堝本體，11-復(fù)合涂層，12-側(cè)壁，13-底板，14-墊板，15-固定部，20-石墨殼體，21-開口，22-第二腔道，23-第一腔道，24-外側(cè)壁，25-內(nèi)壁，26-第三腔道，27-第四腔道。

具體實施方式

下文參照附圖對本發(fā)明的具體實施例進行詳細說明。

實施例1

如圖1-4所示，本發(fā)明提供的一種多晶鑄錠坩堝，包括矩形的坩堝本體10，所述坩堝本體10的內(nèi)壁設(shè)有復(fù)合涂層11，所述坩堝本體10套裝在石墨殼體20內(nèi)，所述復(fù)合涂層11厚度范圍為0.2～2.5mm，優(yōu)選的，所述復(fù)合涂層11的厚度為0.2、0.4、0.8、1.0、1.5、1.8、2.0、2.2、2.4或2.5mm，所述石墨殼體20的內(nèi)壁中設(shè)有若干個相互連通u型的第一腔道23，所述石墨殼體20的側(cè)壁設(shè)有與第一腔道23連通的若干個圓環(huán)形的第二腔道22，所述石墨殼體20的底壁設(shè)有與第一腔道23底部連通一字型的第三腔道26和第四通道27，所述第四通道27相鄰成對設(shè)置，用于均勻的受熱，石墨殼體20的內(nèi)壁25和外壁24可以均勻受熱，其中在任意一個所述第一腔道23設(shè)有封閉的開口21，在受熱時能使所述開口21設(shè)置在石墨殼體20側(cè)壁的頂部導(dǎo)熱，所述開口21上設(shè)有密封堵塞，用于密封和熱氣體的導(dǎo)流和環(huán)流。

本發(fā)明還提供了一種多晶鑄錠坩堝的制作方法，包括以下步驟：

步驟1、先對坩堝生坯本體進行烘干，本實施例的坩堝生坯本體為矩形結(jié)構(gòu)，烘干溫度范圍為450℃～550℃，烘干時間在60～90分鐘，再對坩堝生坯內(nèi)表面進行烘干，烘干溫度范圍為500℃～550℃，烘干時間在30～60分鐘，根據(jù)坩堝生坯本體的壁厚度和直徑的大小，選擇烘干溫度，優(yōu)選為400℃、450℃，500℃、550℃；

步驟2、對純石英用鋇進行表面處理，其中對鋇進行表面處理步驟包括將石英砂浸泡在濃度為10～300g/l的氫氧化鋇溶液中，浸泡5～100分鐘；其中優(yōu)選的方案是，所述步驟2中對鋇進行表面處理步驟包括將石英砂浸泡在濃度為50、120、180、240、或260g/l的氫氧化鋇溶液中，浸泡20、25、30、60、65、70、80或85分鐘；

步驟3、將步驟2用鋇處理過的純石英，通過電弧噴涂、等離子噴涂或火焰噴涂的高溫噴涂方式將步驟1中得到的坩堝本體內(nèi)表面復(fù)合一層涂層，復(fù)合涂層厚度在0.2～2.5mm得到復(fù)合涂層的坩堝本體；其中復(fù)合涂層中的加入粘結(jié)劑，粘結(jié)劑可以選用石英砂。

步驟4、對步驟3中得到的復(fù)合涂層的坩堝本體進行高溫?zé)Y(jié)，高溫?zé)Y(jié)的溫度為1050～1200℃，保溫時間為100～500分鐘，得到多晶鑄錠坩堝。

其中的優(yōu)選方案，所述步驟2中對鋇進行表面處理步驟包括將石英砂浸泡在濃度為10～300g/l的氫氧化鋇溶液中，浸泡5～100分鐘，其中所述步驟還包括在取出浸泡后的石英砂在溫度40～120℃的條件下，真空干燥時間為80～240分鐘。

實施例2

如圖1-4所示，本實施例在實施例1的基礎(chǔ)上進行了進一步改進，其他結(jié)構(gòu)相同，區(qū)別在于：本實施例中提供的多晶鑄錠坩堝，所述坩堝本體10的側(cè)壁12上的復(fù)合涂層11內(nèi)設(shè)有固定部15，優(yōu)選的所述固定部15的橫截面為燕尾形狀，或者所述固定部15為環(huán)繞坩堝本體10側(cè)壁上的燕尾結(jié)構(gòu)，所述固定部15為側(cè)壁12設(shè)置的若干個點狀的梯形結(jié)構(gòu)。在石墨殼體20內(nèi)，從開口21處注入液體導(dǎo)熱物后，用耐火材料制成的密封塞密封開口21，給從石墨殼體20的底部加熱時，當(dāng)液體導(dǎo)熱物在第一腔道23、第二腔道27和第三腔道26內(nèi)，形成上下位的溫度差，形成環(huán)流，進行熱量的傳輸使石墨殼體20內(nèi)受熱均勻。優(yōu)選的方案還有，本實施例中在所述坩堝本體10內(nèi)側(cè)的側(cè)壁設(shè)有與復(fù)合涂層11，側(cè)壁上設(shè)置的若干個梯形結(jié)構(gòu)，梯形結(jié)構(gòu)均勻分布在坩堝本體10側(cè)壁上，用來增加復(fù)合涂層11與坩堝本體10的粘結(jié)強度，防止復(fù)合涂層11的脫落和分離。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明優(yōu)選的具體實施方式和實施例作了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式和實施例，在本領(lǐng)域技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下做出各種變化。