專利名稱：直拉單晶爐用石墨坩堝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種直拉硅單晶爐用石墨坩堝，適用于直拉硅單晶棒的制造，主要應(yīng)用于大直徑硅單晶棒的生產(chǎn)，屬于石墨坩堝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)、人類文明的發(fā)展。人類對能源的應(yīng)用和使用量越來越大。因為地球上的各種自然資源是有限的，所以人類正在努力地尋找各種新的能源來代替石油、天然氣、煤等自然資源。單晶硅太陽能電池是目前制備工藝較成熟、光電轉(zhuǎn)換效率較高的綠色、環(huán)保、清潔的新能源。同時也是取之不盡、用之不完的自然資源。然而在直拉法制作太陽能電池用的單晶硅時需要用高純等靜壓細(xì)結(jié)構(gòu)的石墨作加熱、保溫、支撐等材料，如加熱材料的加熱器、支撐材料的石墨坩堝，亦簡稱為三瓣堝。然而目前用于制作石墨坩堝的高純等靜壓細(xì)結(jié)構(gòu)石墨較稀缺，其高純等靜壓細(xì)結(jié)構(gòu)石墨制備技術(shù)目前只掌握在少數(shù)幾個西方發(fā)達(dá)國家手中。所以延長石墨件特別是三瓣堝的使用壽命對于緩解石墨的短缺具有重要意義。
石墨坩堝系采用天然鱗片石墨、臘石、碳化硅等原料制成的高級耐火器皿，具有良好的熱導(dǎo)性和耐高溫性，在高溫使用過程中，熱膨脹系數(shù)小，對急熱、急冷具有一定抗應(yīng)變性能。對酸，堿性溶液的抗腐蝕性較強，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性。如

圖1所示，石墨坩堝包括三瓣塊體，三瓣塊體在接口處連接起來，組成石墨坩堝，故石墨坩堝，也稱為三瓣堝，石墨坩堝內(nèi)壁的三
瓣塊體的連接處的彎曲部稱為"R"部。
石墨坩堝傳統(tǒng)的使用方法是把石英坩堝直接放入石墨坩堝內(nèi)。由于在高溫下石英坩堝的軟化及高溫下的氧化反應(yīng)使得石墨坩堝三瓣接口處的"R"部損耗嚴(yán)重，即嚴(yán)重減薄。使得石墨坩堝"R"部的強度降低，從而導(dǎo)致石墨坩堝在使用過程中開裂而影響單晶硅生長的正常進(jìn)行。石墨柑堝直接影響著能不能拉出單晶，以及拉制單晶的質(zhì)量好壞。尤其是當(dāng)硅料松動乃至完全熔化的時候，因而石墨坩堝的設(shè)計和改進(jìn)對一個有競爭力的拉晶廠家來說非常重要，將直接關(guān)系到最終產(chǎn)品的競爭力。
中國專利公開號CN1087859A公開了一種耐高溫石墨坩堝及其制作工藝，該石墨坩堝采用柔性石墨(石墨紙)為原料，以散型分布加壓成型的方法，用粘結(jié)劑粘結(jié)加壓而制成的。該專利的應(yīng)用只是用于金屬的冶煉，溫度在1000攝氏度以下，及小容量，而硅單晶的熔化溫度為1420攝氏度，長晶時的溫度實際高于該數(shù)值。所以該技術(shù)目前還不能用于硅單晶的生產(chǎn)。
我國已成為世界第一大太陽能電池生產(chǎn)國，但卻不是太陽能電池強國，加快高純等靜壓細(xì)結(jié)構(gòu)石墨制造業(yè)技術(shù)的研發(fā)己成為當(dāng)務(wù)之急。目前高純等靜壓細(xì)結(jié)構(gòu)石墨制備技術(shù)是我國太陽能光伏發(fā)展的因素之一。所以尋找一種既可靠、操作方便、經(jīng)濟(jì)實用的延長石墨件的使用壽命。以避免及克服在單晶硅生產(chǎn)過程中因石墨件的損裂而造成單晶生長無法進(jìn)行等諸多缺點。使我國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)健康、快速發(fā)展，為我國清潔能源發(fā)展做出貢獻(xiàn)。同時該方案或設(shè)想也符合節(jié)約型社會的要求。

實用新型內(nèi)容
本實用新型就是為了解決上述問題，克服石墨坩堝三瓣接口處的"R"部損耗的問題，避免了在生產(chǎn)過程中石墨坩堝開裂而使單晶生長終止現(xiàn)象的問題，提供一種直拉單晶爐用石墨坩堝。該實用新型適用于直拉硅單晶棒的制造。
本實用新型所需要解決的技術(shù)問題，可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種直拉單晶爐用石墨坩堝，包括石墨坩堝本體，所述石墨坩堝本體包
括三瓣塊體，石墨坩堝內(nèi)壁的三瓣塊體的接口處的彎曲部為"R"部，其特征
在于所述石墨坩堝本體內(nèi)壁位于三瓣塊體的接口處"R"部的位置覆蓋有石墨紙。
所述石墨坩堝本體內(nèi)壁的石墨紙的面積大于"R"部的面積。所述石墨坩堝本體內(nèi)壁的石墨紙的厚度為0.3—0.5mm。石墨紙的厚度受生產(chǎn)技術(shù)、工藝、石墨紙的強度等因素的影響， 一般石墨紙的厚度為0.3 —0.5mm。厚度過低的話，石墨紙的質(zhì)量不能得到保證；如大于0.5mm因其厚度較厚，因石英在高溫下易軟化，所以會導(dǎo)致石墨紙與石英坩堝接觸處嚴(yán)重變形，不利于單晶生長。
所述石墨坩堝本體內(nèi)壁的石墨紙裁剪成長方形。
所述石墨紙的厚度為0.3—0.5mm，根據(jù)石墨坩堝規(guī)格的大小，裁剪成一定規(guī)格的長方形條，然后分別置于石墨坩堝接口處三個"R"部。
所述長方形石墨紙規(guī)格的大小，根據(jù)石墨坩堝規(guī)格而定，石墨坩堝的規(guī)格是指用于支撐的石英坩堝的外形尺寸。
18〃石墨坩堝，其使用的石墨紙的寬為25—45mm，長為100—250mm，18〃石墨柑堝用于支撐18英寸的石英坩堝。
20〃石墨坩堝，其使用的石墨紙的寬為30—50mm，長為100—250mm，20〃石墨坩堝用于支撐20英寸的石英坩堝。
石墨紙小于上述長度和寬度，起不到隔離高溫石英坩堝的作用，高于上述長度和寬度，面積過大，造成浪費，阻塞石墨坩堝和石英坩堝之間的縫隙，不利于熱脹冷縮。
所述石墨紙的面積與石墨坩堝的大小相匹配，隨著石墨坩堝規(guī)格的增大，其襯墊的石墨紙的長、寬也作相應(yīng)的增大。本實用新型的有益效果
1、 本實用新型是通過在石墨坩堝內(nèi)三瓣堝"R"部覆蓋石墨紙，使得三瓣堝"R"部接口處石英坩堝和石墨坩堝之間不直接接觸，從而減少或避免石英坩堝和三瓣堝之間在高溫下的反應(yīng)。通過應(yīng)用上述技術(shù)方案可延長三瓣堝的使用壽命20%以上；
2、 同時可增加單晶硅產(chǎn)量2%以上，因避免了在生產(chǎn)過程中三瓣堝開裂而使單晶生長終止現(xiàn)象的發(fā)生；
3、 可對現(xiàn)有三瓣鍋改進(jìn)方便，節(jié)省了購置新三瓣鍋的成本。本實用新型具有操作簡單、使用方便、成本低廉的優(yōu)點。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
來進(jìn)一步說明本實用新型。圖1為石墨坩堝俯視示意圖。
圖2為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖面說明l塊體，2接口處，3 "R"部，4石墨紙。
具體實施方式

為了使本實用新型的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實用新型。實施例.1
如圖1所示， 一種直拉單晶爐用石墨坩堝，包括石墨坩堝本體，所述石墨坩堝本體包括三瓣塊體1，三瓣塊體1在接口處2連接起來，組成石墨坩堝本體，石墨坩堝本體，根據(jù)現(xiàn)有工藝，在此不展開介紹。
如圖2所示，石墨坩堝內(nèi)壁的三瓣塊體l的接口處2的彎曲部為"R"部3。所述石墨紙4覆蓋于三瓣接口處"R"部3的位置。
所述石墨紙4的厚度為0.3—0.5mm，裁剪成一定規(guī)格的長方形條，所述長方形石墨紙4規(guī)格的大小，根據(jù)石墨坩堝規(guī)格而定。18〃石墨坩堝，其使用的石墨紙4寬為25—45mm，長為100—250mm;然后分別置于石墨坩堝三個"R"部，石墨紙4起到襯墊石英坩堝的作用，18"石墨坩堝用于支撐18英寸的石英坩堝。
實施例2
如圖1所示， 一種直拉單晶爐用石墨坩堝，包括石墨坩堝本體，所述石墨坩堝本體包括三瓣塊體1，三瓣塊體1在接口處2連接起來，組成石墨坩堝本體，石墨坩堝本體，根據(jù)現(xiàn)有工藝，在此不展開介紹。
如圖2所示，石墨坩堝內(nèi)壁的三瓣塊體1的接口處2的彎曲部為"R"部.3。所述石墨紙4覆蓋于三瓣接口處"R"部3的位置。
所述石墨紙4的厚度為0.3—0.5mm，裁剪成一定規(guī)格的長方形條，所述長方形石墨紙4規(guī)格的大小，根據(jù)石墨坩堝規(guī)格而定。20〃石墨坩堝，其使用的石墨紙4寬為30—50mm，長為100—250mm;然后分別置于石墨坩堝三個"R"部，石墨紙4起到襯墊石英坩堝的作用，20"石墨坩堝用于支撐20英寸的石英坩堝。
現(xiàn)有的石墨坩堝，在高溫下由于石英坩堝的軟化，在石墨坩堝"R"部3
所受的力最大，從而使得石英坩堝和石墨坩堝緊密接觸。石墨柑堝三瓣塊體1
的接口處2因本身存在一定的間隙，所以易造成該處石墨的氧化加快，使得該處迅速減薄，導(dǎo)致石墨坩堝強度下降而開裂。
本實用新型如圖2所示，在接口處"R"部的位置襯墊石墨紙，亦即石墨坩堝的三個接口處"R"部3各覆蓋有一張石墨紙4后，由于避免了在該處石英坩堝與石墨坩堝的直接接觸，從而減緩了該處石墨的氧化，避免和緩解了該處石墨的減薄，從而延長了石墨坩堝的使用壽命。所述石墨紙4覆蓋于三瓣接口處"R"部3的位置。
所述石墨紙4也可用石墨酚醛粘結(jié)劑粘結(jié)于三瓣接口處"R"部3的位置。如果粘接的話，粘接劑在高溫下，易揮發(fā)，造成對熔體的沾污等，所以不適合直拉硅單晶生長。所述石墨紙4覆蓋或者襯墊于三瓣接口處"R"部3的位置較佳。
以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下本實用新型還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
權(quán)利要求1、一種直拉單晶爐用石墨坩堝，包括石墨坩堝本體，所述石墨坩堝本體包括三瓣塊體，石墨坩堝內(nèi)壁的三瓣塊體的接口處的彎曲部為“R”部，其特征在于所述石墨坩堝本體內(nèi)壁位于三瓣塊體的接口處“R”部的位置覆蓋有石墨紙。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的直拉單晶爐用石墨坩堝，其特征在于所述石墨坩堝本體內(nèi)壁的石墨紙的面積大于接口處的"R"部的面積。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的直拉單晶爐用石墨坩堝，其特征在于所述石墨坩堝本體內(nèi)壁的石墨紙的厚度為0.3 — 0.5mm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的直拉單晶爐用石墨坩堝，其特征在于所述石墨坩堝本體內(nèi)壁的石墨紙裁剪成長方形。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的直拉單晶爐用石墨坩堝，其特征在于所述石墨坩堝本體內(nèi)壁的石墨紙的寬為25—45mm，長為100—250mm。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的直拉單晶爐用石墨坩堝，其特征在于所述石墨坩堝本體內(nèi)壁的石墨紙的寬為30—50mm，長為100—250mm。
專利摘要一種直拉單晶爐用石墨坩堝，包括石墨坩堝本體，所述石墨坩堝本體包括三瓣塊體，石墨坩堝內(nèi)壁的三瓣塊體的接口處的彎曲部為“R”部，其特征在于所述石墨紙覆蓋于三瓣接口處“R”部的位置。所述石墨紙的面積大于接口處“R”部；所述石墨紙的面積與石墨坩堝的大小相匹配。本實用新型延長三瓣堝的使用壽命20％以上；增加單晶硅產(chǎn)量2％以上，因避免了在生產(chǎn)過程中三瓣堝開裂而使單晶生長終止現(xiàn)象的發(fā)生；具有操作簡單、改裝方便、成本低廉的優(yōu)點。
文檔編號C30B15/10GK201317827SQ20082015601
公開日2009年9月30日 申請日期2008年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月27日
發(fā)明者戴士雋, 施美生 申請人:上海九晶電子材料股份有限公司