硅錠鑄造用層壓坩堝及其制造方法技術

提供能夠抑制氧向硅錠中溶解的硅錠鑄造用層壓坩堝及其制造方法。選擇硅錠鑄造用層壓坩堝（1），該層壓坩堝是用于熔解硅原料并進行鑄造硅錠的硅錠鑄造用層壓坩堝，其特征在于，具備：設置在鑄模（2）的內側的二氧化硅層（3），和設置在二氧化硅層（3）的表面的鋇涂布層（4）。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及的改進。本申請基于2010年3月31日在日本申請的日本特愿2010-080973號主張優先權，在此引用其內容。
技術介紹
專利文獻I中公開了用于制作光電轉換效率優異的太陽光發電用電池的硅基板的硅錠制造用坩堝。 專利文獻I公開的硅錠制造用坩堝如圖2的截面圖所示，具有通過在石英玻璃或石墨構成的鑄模102的內側用二氧化硅結合5(Γ300μπι的微細熔融硅砂161而成的內層103被覆的結構。上述內層103，若更具體地表示，則如圖2的部分放大圖A所示，通過用二氧化硅107結合微細熔融硅砂161而成的內層103被覆。含有該微細熔融硅砂161的內層103易從鑄模102的內壁剝離。因此，將硅熔融液體注入硅錠鑄造用坩堝101并使其凝固時，當硅錠的外周在鑄模內壁面拉伸時，產生剝離而不會在硅錠殘留內部應力。因此，不會產生硅錠制造時的內部應力裂紋。由此，合格率提高，進而組裝使用該內部應力殘留少的硅錠制作的硅基板的太陽光發電用電池的光電轉換效率得到大幅改善。專利文獻I :日本特開平11-244988號公報然而，在石英玻璃或石墨構成的鑄模102的內側形成有以上述二氧化硅107和熔融硅砂161為主體的內層103的現有硅錠制造用坩堝101中，在使用其制造鑄錠時，存在作為內層的主要成分的二氧化硅及熔融硅砂與熔解硅反應、氧易溶解到硅錠中的問題。而且，使用氧溶解的硅錠制作的硅基板中，存在難以進一步提高太陽光發電用電池的性能的問題。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術的目的在于，提供能夠抑制氧向硅錠中的溶解的。為了完成上述目的，本專利技術人進行深入研究的結果發現，通過在形成漫涂層時用作粘合劑的膠體二氧化硅中含有鋇(Ba)，可以在較低的溫度下結晶化。此外，由于鋇擴散到二氧化硅層中，通過僅對二氧化硅的表層進行鋇涂布，能夠得到上述結晶化的效果，從而完成了本專利技術。本專利技術的第一方案為硅錠鑄造用層壓坩堝，用于熔解硅原料并進行鑄造來制造硅錠的硅錠鑄造用層壓坩堝，具備設置在鑄模的內側的二氧化硅層和設置在所述二氧化硅層的表面的鋇涂布層。所述鋇涂布層還可以含有O. 0Γ0. I μ m平均粒徑的氫氧化鋇或碳酸鋇。所述鋇涂布層還可以為O. Of I. O μ m的平均厚度。所述二氧化硅層中的鋇濃度，還可以為所述二氧化硅層與所述鋇涂布層的界面側的濃度高于所述二氧化硅層與所述鑄模的界面側的濃度。所述二氧化硅層還可以具有外層二氧化硅層與內層二氧化硅層構成的層壓結構，在所述內層二氧化硅層的內側設置所述鋇涂布層，所述外層二氧化硅層設置在所述鑄模的內側且含有至少一層用二氧化硅結合平均粒徑為50(Γ 500μπι的粗大熔融硅砂的外層漫涂層(卞” -層)，所述內層二氧化硅層設置在所述外層二氧化硅層的內側且含有至少一層用二氧化硅結合平均粒徑為5(Γ300μπι的微細熔融硅砂的內層漫涂層。本專利技術的第二方案為硅錠鑄造用層壓坩堝的制造方法，其中，具備在鑄模的內側涂布或噴射由熔融二氧化硅粉末與膠體二氧化硅構成的漿料而形成漿料層，在該漿料層的表面散布平均粒徑為50(Γ1500 μ m的粗大熔融硅砂而形成外層漫涂層的工序；在所述外層漫涂層上涂布或噴射所述漿料而形成漿料層，在該漿料層的表面散布平均粒徑為5(Γ300μπι的微細熔融硅砂而形成內層漫涂層的工序；在所述內層漫涂層上涂布或噴射由O. 0Γ0. I μ m平均粒徑的氫氧化鋇粉末或碳酸鋇粉末構成的鋇漿料而在最表面形成鋇漿料層的工序；和進行干燥及燒成，在所述鑄模的內側形成由所述外層漫涂層和所述內層漫涂層構成的二氧化硅層，并且在所述二氧化硅層的表面形成鋇涂布層的工序。還可以通過進行一次或重復進行多次形成所述內層漫涂層的工序，并且進行一次 或重復進行多次形成所述外層漫涂層的工序，形成所述二氧化硅層。根據本專利技術的硅錠鑄造用層壓坩堝，由于為具備設置在鑄模的內側的二氧化硅層和設置在二氧化硅層的表面的鋇涂布層的構成，因此鋇涂布層中的鋇擴散到二氧化硅層，從而可以促進二氧化硅層的結晶化。由此，使用硅錠鑄造用層壓坩堝由熔解的硅原料鑄造硅錠時，可以抑制二氧化硅向硅原料中的熔解，因此可以降低硅錠中的氧濃度。因此，在使用通過本專利技術的硅錠鑄造用層壓坩堝制造的硅錠的太陽能電池用單元中，可以提高光電轉換效率。根據本專利技術的硅錠鑄造用層壓坩堝的制造方法形成如下構成在鑄模的內側形成外層漫涂層，在外層漫涂層上形成內層漫涂層，在內層漫涂層上涂布或噴射鋇漿料而在最表面形成鋇漿料層，進行干燥及燒成而在二氧化硅層的表面形成鋇涂布層。通過這種簡單的方法，可以制造本專利技術的硅錠鑄造用層壓坩堝。附圖說明圖I為表示適用本專利技術的一實施方式的硅錠鑄造用層壓坩堝的剖視示意圖。圖2為表示現有的硅錠鑄造用坩堝的剖視示意圖。具體實施例方式以下對適用本專利技術的一實施方式的硅錠鑄造用層壓坩堝進行具體說明。而且，以下說明所使用的附圖，為了容易理解特征，方便起見有時將特征部分放大表示，各構成要素的尺寸比率等與實際未必相同。如圖I所示，本實施方式的硅錠鑄造用層壓坩堝(以下簡稱為“坩堝”)I是為了將硅原料熔解、鑄造來制造硅錠而使用的坩堝，具備設置在鑄模2的內側的二氧化硅層3和設置在該二氧化硅層3的表面的鋇涂布層4的簡要構成。鑄模2由石英玻璃或石墨構成。此外，雖然在鑄模2的內側設置具有任意尺寸和形狀的空間(例如圓柱狀空間、六棱柱狀空間、立方體狀空間或長方體狀空間等)，但不特別限定。例如，使用由具有立方體或長方體形狀作為上述內側空間的鑄模2構成的坩堝I來制造硅錠時，能得到截面具有正方形或長方形的硅錠。而且，截面具有正方形或長方形的上述硅錠特別是在用于太陽光發電用電池的硅基板等具有正方形或長方形的硅基板的制造中，可以最有效地活用昂 貴的硅錠。如圖I所示，二氧化硅層3具有由外層二氧化硅層5和內層二氧化硅層6構成的層壓結構，該外層二氧化硅層5設置在鑄模2的內側且含有至少一層外層漫涂層50，該內層二氧化硅層6設置在上述外層二氧化硅層5的內側且含有至少一層內層漫涂層60。由于二氧化硅層3具有這種層壓結構，因此將硅熔融液體注入坩堝I的腔并使其凝固而制造硅錠時，硅錠的外周在坩堝I的內壁面拉伸，內層二氧化硅層6附著在硅錠上而從外層二氧化硅層5剝離。由此，不會在凝固了的硅錠產生內部應力，可以抑制通過現有的石英坩堝得到的硅錠中可見的裂紋及位錯的產生。外層二氧化硅層5含有一層以上用二氧化硅結合平均粒徑50(Γ1500 μ m的粗大熔融娃砂51的外層漫涂層50。其中，將粗大熔融硅砂51的平均粒徑限定為50(Γ 500μπι的理由如下。S卩，粗大熔融硅砂51的平均粒徑若為粗于1500μπι的熔融硅砂，則由于坩堝I的比重降低且強度降低，因此不優選。另一方面，粗大熔融硅砂51的平均粒徑若細于500 μ m，則外層二氧化硅層5的強度減小的同時，與內層二氧化硅層6的剝離性劣化，因此不優選。外層二氧化硅層5的層厚由于必須維持硅錠制造時的坩堝I的強度，從而有必要為至少3_左右的厚度。另一方面，外層二氧化硅層5的層厚若過厚，則耗費成本，因此不優選。因此，外層二氧化硅層5的厚度具體地說優選在3 20_的范圍內。內層二氧化硅層6含有一層以上用二氧化硅結合平均粒徑5(Γ300 μ m的微細熔融硅砂61的內層漫涂層60。其中，將微細熔融硅砂61的平均粒徑限定本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：脅田三郎，續橋浩司，池田洋，金井昌弘，
申請(專利權)人：三菱綜合材料株式會社，三菱材料電子化成株式會社，
類型：
國別省市：