專利名稱：一種制備坩堝的復合材料及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復合材料，特別涉及一種制備坩堝的復合材料。
背景技術(shù)：
在光伏發(fā)電行業(yè)中，隨著晶體硅太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，成熟，整個成本不斷降低，產(chǎn)業(yè)鏈上端的硅片價格逐漸在理性的回落，同時也造成了硅基片生產(chǎn)廠家利潤空間的不斷壓縮。提高基片質(zhì)量，降低加工成本成為擺在所有太陽能硅片生產(chǎn)廠家面前的問題，由熱交換法發(fā)展起來的多晶定型凝固由于成本低，產(chǎn)量大，已經(jīng)成為硅片生產(chǎn)的主流技術(shù)。顧名思義，在多晶鑄錠的定向凝固過程中，硅熔體被熔融石英坩堝裝載，晶體生長開始后，熱量從坩堝底部導出，形成垂直的溫度梯度，從而熔體的定向凝固從下往上開始。然而， 石英坩堝是熱的不良導體，且因石英坩堝是注漿成型導致密度形貌并非均勻一致，因此，坩堝底部及側(cè)部的熱性質(zhì)無法準確控制，多數(shù)情況下坩堝底部及側(cè)部的導熱性質(zhì)由于厚度接近，其導熱性質(zhì)基本接近，在長晶初級階段其凝固首先發(fā)生在坩堝的內(nèi)邊緣處，然后向內(nèi)部成一定斜面生長，形成一個近似于W的界面，并非真正意義上的定向凝固。為了實現(xiàn)最大程度上的垂直定向凝固，需要坩堝的底部及側(cè)部具有不同的熱導率，具體說即要求坩堝底部熱導率大于其側(cè)部熱導率，從而使得晶體生長過程中產(chǎn)生的熱流能垂直傳導。Appolon solar設(shè)計了一種新型的坩堝結(jié)構(gòu)，使得其底部與側(cè)部熱導率具有很大的不同，其底部由透明的結(jié)晶石英玻璃組成，而其側(cè)部則采用正常非透明的熔融石英。 這種方案盡管達到了設(shè)計效果，但是其采用兩種不同石英材料，增加了坩堝生產(chǎn)的成本，并降低了生產(chǎn)的成功率。因此，亟需尋找其他方法，在保證坩堝生產(chǎn)成功率的基礎(chǔ)上，改進坩堝的熱導率。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種新的制備坩堝的復合材料。首先，本發(fā)明提供了一種制備坩堝的復合材料，它包括石英、有機分散劑、懸浮劑和納米材料，石英、有機分散劑和懸浮劑的質(zhì)量百分含量為10 99. 9%，石英、有機分散劑和懸浮劑的質(zhì)量比為25 100 1 1，納米材料的質(zhì)量百分含量為0. 1 10%。其中，所述的石英為高純石英砂。其中，所述的有機分散劑為聚丙烯酰胺類物質(zhì)。其中，所述的懸浮劑為礦物油。其中，所述的納米材料為碳納米管。其中，所述石英材料、有機分散劑和懸浮劑的質(zhì)量比為99 1 1。其中，納米材料的質(zhì)量百分含量為0. 5%。本發(fā)明還提供了前述復合材料在制備坩堝中的用途。本發(fā)明提供了復合材料制備石英坩堝可對其熱導率進行調(diào)節(jié)，既可以提高加熱效率，又可以提高坩堝底部的散熱效率，極大改進了硅熔體的定向凝固效果，從而提高硅晶體生長的重量，降低晶體硅光伏發(fā)電的成本。顯然，根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，還可以做出其它多種形式的修改、替換或變更。以下通過實施例形式的具體實施方式
，對本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進一步的詳細說明。但不應將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實例。凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
具體實施例方式實施例1用本發(fā)明提供的復合材料制備坩堝1、制備方法(1)復合材料的制備取高純石英砂(石英砂的純度為99. 99% )、聚丙烯酰胺類物質(zhì)、礦物油，以質(zhì)量比 25 1 1混合，得石英漿料，再加入碳納米管，混勻，石英漿料的重量百分比99.9%，碳納米管的重量百分比為0. 1%，即得本發(fā)明復合材料。(2)坩堝的制備二次注漿取步驟(1)制備的石英漿料和復合材料，將復合材料先行注入模具中， 填滿坩堝模具底部，再注入石英漿料，漿料填充到坩堝模型需要的高度即可。該種注漿方式可實現(xiàn)坩堝底部的熱導率高于側(cè)部的熱導率?；蛘撸淮巫{取步驟(1)制備的復合材料，將復合材料注入模具中，填充到坩堝模型需要的高度即可。實施例2用本發(fā)明提供的復合材料制備坩堝1、制備方法(1)復合材料的制備取高純石英砂(石英砂的純度為99. 99% )、聚丙烯酰胺類物質(zhì)、礦物油，以質(zhì)量比
99 1 1混合，得石英漿料，再加入碳納米管，混勻，石英漿料的重量百分比99.5%，碳納米管的重量百分比為0. 5%，即得本發(fā)明復合材料。(2)坩堝的制備二次注漿取步驟(1)制備的石英漿料和復合材料，將復合材料先行注入模具中， 填滿坩堝模具底部，再注入石英漿料，漿料填充到坩堝模型需要的高度即可。該種注漿方式可實現(xiàn)坩堝底部的熱導率高于側(cè)部的熱導率。或者，一次注漿取步驟(1)制備的復合材料，將復合材料注入模具中，填充到坩堝模型需要的高度即可。實施例3用本發(fā)明提供的復合材料制備坩堝1、制備方法(1)復合材料的制備取高純石英砂(石英砂的純度為99. 99% )、聚丙烯酰胺類物質(zhì)、礦物油，以質(zhì)量比
100 1 1混合，得石英漿料，再加入碳納米管，混勻，石英漿料的重量百分比90%，碳納米管的重量百分比為10%，即得本發(fā)明復合材料。(2)坩堝的制備
二次注漿取步驟(1)制備的石英漿料和復合材料，將復合材料先行注入模具中， 填滿坩堝模具底部，再注入石英漿料，漿料填充到坩堝模型需要的高度即可。該種注漿方式可實現(xiàn)坩堝底部的熱導率高于側(cè)部的熱導率?；蛘?，一次注漿取步驟(1)制備的復合材料，將復合材料注入模具中，填充到坩堝模型需要的高度即可。使用本發(fā)明復合材料制備的坩堝成型后，其熱導率可得到極大提高，在多晶硅鑄錠過程中，可以大大縮短多晶硅的融化時間，以二次注漿方式制備的坩堝還可以實現(xiàn)硅錠的垂直定向凝固。為了進一步說明本發(fā)明有益效果，現(xiàn)提供如下實驗坩堝厚度一般為880X880毫米，高度為420-480毫米，在如此大的尺寸下很難進行熱導率的測量，但坩堝的熱導率不同，裝有相同硅料的情況下，硅料完全融化所需的時間也不同，因此，可以根據(jù)硅料融化快慢和全部工藝所需時間判斷坩堝的熱導率。1、實驗方法(1)取不含碳納米管的石英漿料、實施例1和實施例2制備的復合材料，制備相同型號的坩堝；(2)早步驟(1)制備的三種坩堝中加入相同重量的硅料，加熱功率相同，檢測硅料的融化時間。2、實驗結(jié)果檢測結(jié)果如表1所示表1不同坩堝的熱導率檢測結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種制備坩堝的復合材料，其特征在于它包括石英、有機分散劑、懸浮劑和納米材料，石英、有機分散劑和懸浮劑的質(zhì)量百分含量為10 99. 9%，石英、有機分散劑和懸浮劑的質(zhì)量比為25 100 1 1，納米材料的質(zhì)量百分含量為0. 1 10%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合材料，其特征在于所述的石英為高純石英砂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合材料，其特征在于所述的有機分散劑為聚丙烯酰胺類物質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合材料，其特征在于所述的懸浮劑為礦物油。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合材料，其特征在于所述的納米材料為碳納米管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合材料，其特征在于所述石英材料、有機分散劑和懸浮劑的質(zhì)量比為99 1 1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合材料，其特征在于納米材料的質(zhì)量百分含量為0.5%0
8.權(quán)利要求1-7任意一項所述復合材料在制備坩堝中的用途。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種制備坩堝的復合材料，它包括石英、有機分散劑、懸浮劑和納米材料，石英、有機分散劑和懸浮劑的質(zhì)量百分含量為90～99.9％，石英、有機分散劑和懸浮劑的質(zhì)量比為25～100∶1∶1，納米材料的質(zhì)量百分含量為0.1～10％。本發(fā)明還提供了該復合材料的用途。本發(fā)明復合材料制備的坩堝克服了傳統(tǒng)坩堝的缺陷，具有良好的市場應用前景。
文檔編號C04B35/66GK102557693SQ20121005637
公開日2012年7月11日 申請日期2012年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月6日
發(fā)明者倪道宏, 呂鐵錚 申請人:倪道宏, 呂鐵錚