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            重慶碳化硅坩堝廠家

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            鑄錠多晶硅制造用石英陶瓷坩堝的特性

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            鑄錠多晶硅制造用石英陶瓷坩堝的特性

            發布日期:2017-03-27 作者: 點擊:


            鑄錠多晶硅制造用石英陶瓷坩堝的特性 

            1.1 石英陶瓷坩堝已成為發展多晶硅鑄錠的重要配件 

            世界及我國太陽能光伏產業的急速發展,驅動了太陽能多晶硅用關鍵配套材料需要量的迅猛增長。在發展太陽能多晶硅中,許多為之生產制造配套的新型材料,近年無論是技術上還是在生產量都得到了令人囑目的發展。這其中就有用于多晶硅鑄錠和熔煉提純用的石英陶瓷坩堝產品。

             

            石英陶瓷坩堝(Fused Silica Crucibles)是太陽能電池用多晶硅鑄錠過程中用來裝載多晶硅原料、在1550℃的高溫下使之熔化結晶生產出多晶硅硅錠的容器。它目前已是多晶硅鑄錠生產中需求量很大的一種消耗品。太陽能光伏產業的高速發展為石英陶瓷坩堝提供了廣闊的市場前景。面對當前高純度多晶硅原料供不應求的局面,鑄錠多晶硅在原料使用上有更大優勢,國際上也是多晶硅太陽能電池占有很大的比例,由此近兩年我國鑄錠多晶硅生產更快速地發展。石英陶瓷坩堝作為發展多晶硅鑄錠中不可替代的關鍵配套部件,其需求量也隨著得到了快速的增長。[1] [2] 

             

            1.2 石英陶瓷坩堝與石英玻璃坩堝的差別 

            在半導體、光伏行業使用的硅材料在生產制造過程中有兩大類常用的硅錠容器,即石英玻璃坩堝和石英陶瓷坩堝。 

            石英陶瓷坩堝使用高純熔融硅微粉所制成。它的主要化學成分是:二氧化硅(SiO2)99.0%,三氧化鋁(Al2O3)0.5%,氧化鈣(CaO)0.5%。由于它的組成份與石英玻璃坩堝有較大的差異,因此這兩類硅錠容器在應用領域、工藝特點、技術性能等方面都有著較明顯的差別。

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            石英陶瓷坩堝的性能特點

             

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            )力學性能特點

             

            陶瓷是脆硬性材料,

            其抗拉強度很低而抗壓強度較高。

            性能測試與試樣的內

            在質量和表面狀態關系密切,一些顯微缺陷和表面粗糙度對測試結果有很大影

            響。

             

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            )易于實現尺寸大型化

             

            石英陶瓷坩堝比石英玻璃坩堝易于制成部品的大型化,

            這對生產更多更好的

            鑄錠有著很重要的實際意義。硅錠越大,產品的質量就越好,得材率更高。影響

            硅錠質量的缺陷和雜質都會趨向于硅錠的邊緣。

             

            正因如此,

            國際趨勢就是傾向于生產更大尺寸的硅錠。

            目前,

            國內鑄造多晶

            硅的重量普遍為

            400

            450kg

            尺寸為

            880mm×880mm×400mm。

            裝載

            800

            公斤硅料

            1100

            型超大尺寸坩堝在國內外鑄造多晶硅業中也在逐漸實現之中。

             

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            )熱學性能

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            石英陶瓷坩堝的性能特點

             

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            )力學性能特點

             

            陶瓷是脆硬性材料,

            其抗拉強度很低而抗壓強度較高。

            性能測試與試樣的內

            在質量和表面狀態關系密切,一些顯微缺陷和表面粗糙度對測試結果有很大影

            響。

             

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            )易于實現尺寸大型化

             

            石英陶瓷坩堝比石英玻璃坩堝易于制成部品的大型化,

            這對生產更多更好的

            鑄錠有著很重要的實際意義。硅錠越大,產品的質量就越好,得材率更高。影響

            硅錠質量的缺陷和雜質都會趨向于硅錠的邊緣。

             

            正因如此,

            國際趨勢就是傾向于生產更大尺寸的硅錠。

            目前,

            國內鑄造多晶

            硅的重量普遍為

            400

            450kg

            尺寸為

            880mm×880mm×400mm。

            裝載

            800

            公斤硅料

            1100

            型超大尺寸坩堝在國內外鑄造多晶硅業中也在逐漸實現之中。

             

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            )熱學性能

                      


            1.3 石英陶瓷坩堝的性能特點 

            (1)力學性能特點 

            陶瓷是脆硬性材料,其抗拉強度很低而抗壓強度較高。性能測試與試樣的內在質量和表面狀態關系密切,一些顯微缺陷和表面粗糙度對測試結果有很大影響。 

            (2)易于實現尺寸大型化 

            石英陶瓷坩堝比石英玻璃坩堝易于制成部品的大型化,這對生產更多更好的鑄錠有著很重要的實際意義。硅錠越大,產品的質量就越好,得材率更高。影響硅錠質量的缺陷和雜質都會趨向于硅錠的邊緣。 

            正因如此,國際趨勢就是傾向于生產更大尺寸的硅錠。目前,國內鑄造多晶硅的重量普遍為400~450kg,尺寸為880mm×880mm×400mm。裝載800公斤硅料的1100型超大尺寸坩堝在國內外鑄造多晶硅業中也在逐漸實現之中。 

            (3)熱學性能 

            陶瓷坩堝和石英玻璃坩堝具有極低的線膨脹系數(線膨脹系數為0.6× 10-6/℃),故都有非常好的抗熱振性能。 

            由于在單晶硅生產中已經成熟的應用石英玻璃坩堝,所以過去許多人曾自然而然的作了這樣的嘗試,即把石英玻璃坩堝移植在多晶硅鑄錠生產使用,但其結果都是導致應用上的失敗。石英陶瓷坩堝以高的、穩定的軟化溫度和熱傳導能力的特性,使得目前物理法提純太陽能級多晶硅材料和定向結晶爐(DSS)系統中所用的硅錠容器,選擇陶瓷坩堝比例在越來越增多。 

            加熱石英玻璃,當黏度到1013~1014dPa?s時

            (Pa.s=1000cP=1000mPa.s=10P=10dPa.s),(約相當于溫度1200℃),石英玻璃開始發生變形(一般要求石英玻璃制品應在1100℃以下工作),而陶瓷坩堝的軟化溫度高達1700°C,且在此溫度以下不發生翹曲,尺寸的穩定性和一致性非常好。在鑄錠多晶硅的生產工藝中,化料過程在1500℃左右高溫下需保持,約需要9~11小時;在硅晶體生長過程中,溫度達到硅熔點的1420~1440℃左右,其晶體生長過程約需要20-22hr。在長時間的高溫下,多晶硅的提純和定向結晶加工使用陶瓷坩堝的效果是較理想的選擇。


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