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  内容提示：收稿日期：2011-11-02作者简介：周艳华(1980-)，女，江西临川人，江西科技学院土木工程学院，硕士。研究方向 ：材料应用及工艺研究。太阳能多晶硅铸锭用石英坩埚氮化硅涂层的免烧工艺周艳华(江西科技学院土木工程学院 江西 南昌 330098)摘 要：本文介绍一种太阳能多晶硅片生产的全部过程中，喷涂坩埚免焙烧的工艺，即在氮化硅浆料中加入少许水溶性有机物（粘结剂、防潮剂、分散剂），通过有机高分子的化学吸附和氮化硅粉的物理吸附作用使氮化硅粉强有力地吸附在坩埚内壁，免去了传统工艺中喷涂坩埚在坩埚烧结炉中焙烧 21h ，焙烧温度为 1050℃的工艺。与传统工艺相比，此工艺缩短硅片生产周...

  收稿日期：2011-11-02作者简介：周艳华(1980-)，女，江西临川人，江西科技学院土木工程学院，硕士。研究方向 ：材料应用及工艺研究。太阳能多晶硅铸锭用石英坩埚氮化硅涂层的免烧工艺周艳华(江西科技学院土木工程学院 江西 南昌 330098)摘 要：本文介绍一种太阳能多晶硅片生产的全部过程中，喷涂坩埚免焙烧的工艺，即在氮化硅浆料中加入少许水溶性有机物（粘结剂、防潮剂、分散剂），通过有机高分子的化学吸附和氮化硅粉的物理吸附作用使氮化硅粉强有力地吸附在坩埚内壁，免去了传统工艺中喷涂坩埚在坩埚烧结炉中焙烧 21h ，焙烧温度为 1050℃的工艺。与传统工艺相比，此工艺缩短硅片生产周期，提高生产效率，降低生产所带来的成本。关键词： 免焙烧 氮化硅浆料 水溶性有机物中文分类号：TF12 ： 文献标识码： A 文章编码：123（2012）01-051-040 0 0 0 引言多晶硅铸锭制备过程中，高纯石英坩埚是其必备的容器，因其纯度高而能够制备出优质的多晶硅锭。多晶硅锭生产的全部过程中，硅料在坩埚内熔化、晶体生长、退火冷却，单一使用高纯石英坩埚将面临以下危害：①常规使用的寿命短、安全性差：硅熔体和石英坩埚长时间接触时，会产生黏滞性，Si 与 SiO 2 反应生成 SiO 而使得坩埚变薄甚至开裂，导致硅液溢流等重大损失，降低常规使用的寿命、安全性差。②硅锭利用率低：坩埚与硅液产生黏滞，在硅锭冷却过程中，由于两者的热膨胀系数不同而导致坩埚与硅锭的破裂，致使硅锭的利用率差，同时可利用的硅块可能由于残余应力较大而导致切片过程中硅片碎片率增加。③污染硅锭：铸锭用的原料为 Si 含量高达 99.9999%（6N）的高纯硅料，而高纯石英坩埚的纯度为 99.7 以上，直接用石英坩埚将导致大量杂质从坩埚进入硅锭中，如 C、O、Fe、B、P 等，污染硅锭，改变硅锭的电学、机械性能等。因此，未解决直接用坩埚而出现的以上问题，需要在坩埚内表明上进行涂层，涂层要求高纯 ，不与两者反应，并有适中的结合强度。Si 3 N 4 是一种重要的高温结构陶瓷材料，由于具有耐高温、强度高、硬度大、耐磨损、抗冲击、抗腐蚀、质量轻、导热性能好、抗氧化和表面摩擦系数小等优点，在机械、电子、化工、航空航天等众多领域有广泛应用 [1-5] 。由于 Si 3 N 4 不含任何金属元素，且具备极高的化学稳定性，不与熔融 Si 和石英发生反应，高纯度的氮化硅也非常容易制备。因此 Si 3 N 4 成为石英陶瓷坩埚的首选涂层材料，已在多晶硅铸锭生产中成功应用 [6] 。Si 3 N 4 喷涂在石英坩埚的内壁后、在高温下烧结，涂层与坩埚形成一体，从而隔离了硅熔体和石英坩埚的接触，其不仅仅可以解决黏滞问题，还能够降低多晶硅中的 C、O、Fe、B、P 等杂质浓度 ；另外，利用 Si 3 N 4 涂层还能大大的提升石英坩埚的铸锭安全性和达到降低生产所带来的成本的目的。Si 3 N 4 涂层喷涂好后，为了使氮化硅涂层与石英坩埚结合紧密，将坩埚放入抽屉窑内，焙烧 至1050-1100℃左右，经过 21h 的焙烧，排出坩埚和氮化硅涂层中的吸附水，使涂层和坩埚之间更好结合。然而，由于氮化硅浆料与石英坩埚之间性能存在一定的差异，两者的结合性较差，坩埚喷涂和焙烧后 ，有可能会出现大面积掉粉和起皮现象，导致喷涂效果降低。另外，石英坩埚在焙烧过程中，温度控制不好