多晶硅铸锭炉用碳材料的防碳污染涂层及其制备工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102409405A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102409405A(43)申请公布日2012.04.11(21)申请号201110242948.4(22)申请日2011.08.23(71)申请人周浪地址330031江西省南昌市学府大道999号南昌大学材料学院(72)发明人周浪(74)专利代理机构南昌新天下专利商标代理有限公司36115代理人施秀瑾(51)Int.Cl.C30B29/36(2006.01)C30B28/00(2006.01)C30B28/06(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称多晶硅铸锭炉用碳材料的防碳污染涂层及其制备工艺(57)摘要本发明涉及一种多晶硅铸锭炉用碳材料构件的防碳污染涂层及其制备工艺。其成份为碳化硅，其制备工艺为通过硅-碳相互作用在碳材料表面原位生长，包括在碳材料表面施加均匀分布的硅源，然后在高温下保温，使表面发生硅-碳相互作用而原位形成碳化硅层。本发明工艺可制得致密、与碳材料结合良好的碳化硅晶体涂层，能够有效防止多晶硅铸锭生产过程中碳材料耐温结构件对硅材料的污染，降低多晶硅铸锭中碳含量。CN102495ACCNN110240940502409411A权利要求书1/1页1.一种多晶硅铸锭炉用碳材料的防碳污染涂层，其特征为：成份为碳化硅。2.如权利要求1中所述的一种多晶硅铸锭炉用碳材料的防碳污染涂层，其特征为：制备方法是通过硅-碳相互作用在碳材料表面原位生长，包括在碳材料表面提供均布硅源，在1200-1600℃下使之与碳相互反应，原位生长形成碳化硅层。3.如权利要求2中所述的一种多晶硅铸锭炉用碳材料的防碳污染涂层的制备方法，其特征为：以硅熔体作为硅源，将石墨埋置于石英坩埚中的纯硅原料中，硅料总量保证其熔融后石墨能够全部为硅熔体所浸没；将此石英坩埚在氩气保护的电阻炉中加热至1420-1550℃使其中硅料熔融，之后保温20-100分钟，然后以石墨夹具将石墨从熔体中夹出，随炉断电降温后将石墨从炉内取出；以体积比为1-3:1:10-30的HF-HNO3-H2O混合酸溶液或15-35%氢氧化钠溶液溶解去除石墨表面沾附残存的硅，之后以去离子水漂洗，即在石墨表面获得致密多晶组织的碳化硅涂层。4.如权利要求2中所述的一种多晶硅铸锭炉用碳材料的防碳污染涂层的制备方法，其特征为：以硅熔体作为硅源，将碳-碳复合材料埋置于石英坩埚中的纯硅原料中，硅料总量保证其熔融后碳-碳复合材料能够全部为硅熔体所浸没；将此石英坩埚在氩气保护的电阻炉中加热至1420-1550℃使其中硅料熔融，之后保温20-100分钟，然后以石墨夹具将碳-碳复合材料从熔体中夹出，随炉断电降温后将碳-碳复合材料从炉内取出；以体积比为1-3:1:10-30的HF-HNO3-H2O混合酸溶液或15-35%氢氧化钠溶液溶解去除碳-碳复合材料表面沾附残存的硅，之后以去离子水漂洗，即在碳-碳复合材料表面获得致密多晶组织的碳化硅涂层。5.如权利要求2中所述的一种多晶硅铸锭炉用碳材料的防碳污染涂层的制备方法，其特征为：以硅粉为硅源，将硅粉与水、乙醇及聚乙二醇配成浆液，喷涂于石墨表面，烘干后在电阻炉中在氩气保护下加热到1200-1600℃保温40-120分钟后随炉冷却，即在石墨表面获得致密多晶组织的碳化硅涂层。6.如权利要求5中所述的一种多晶硅铸锭炉用碳材料的防碳污染涂层的制备方法，其特征为：浆液制备方法是把硅粉、水、乙醇、粘结剂以重量比为10-40:100:0-100:20-100的比例混合，搅拌10-30分钟，粘结剂为聚乙二醇、硅溶胶、麦芽糊精或其组合。7.如权利要求2中所述的一种多晶硅铸锭炉用碳材料的防碳污染涂层的制备方法，其特征为：以硅粉为硅源，将硅粉与水、乙醇及聚乙二醇配成浆液，喷涂于石墨表面，烘干后在电阻炉中在氩气保护下加热到1460℃保温60分钟后随炉冷却，即得。8.如权利要求7中所述的一种多晶硅铸锭炉用碳材料的防碳污染涂层的制备方法，其特征为：浆液制备方法是把硅粉、水、乙醇、聚乙二醇以重量比为20:100:50:80的比例混合，搅拌30分钟，即得。2CCNN110240940502409411A说明书1/4页多晶硅铸锭炉用碳材料的防碳污染涂层及其制备工艺技术领域[0001]本发明为一种碳材料表面涂层及其制备工艺，尤其是一种多晶硅铸锭炉用碳材料构件表面的防碳污染涂层及其制备工艺。背景技术[0002]现代光伏产业85%以上基于晶体硅片太阳电池，其中一半以上基于多晶硅片太阳电池。所需的多晶硅片由定向凝固的多晶硅铸锭切割制得。生产过程中多晶硅铸锭炉内涉及1500℃以上高温，因此多晶硅铸锭炉内普遍采用碳材料，包括石墨和碳-碳复合材料，制造耐温结构件。多年以来业界共认，碳材料结构件表面