Wie werden Quarztiegel hergestellt?

Quarztiegel sind wesentliche Verbrauchsmaterialien in der Halbleiter- und Photovoltaikindustrie, und ihr Herstellungsprozess wirkt sich direkt auf die Qualität und die Kosten des Siliziumkristallwachstums aus. Bei der Herstellung von Quarztiegeln für einkristallines Silizium sind die Reinheit der Rohstoffe und die Prozesskontrolle besonders wichtig. Wie werden diese Schlüsselkomponenten eigentlich hergestellt? Im Folgenden werden zwei Hauptherstellungsmethoden beschrieben, um ein intuitiveres Verständnis des Produktionsprozesses für opake Quarztiegel für die Photovoltaik zu ermöglichen.

Hauptproduktionsprozesse von Quarztiegel

Derzeit gibt es zwei gebräuchliche Herstellungsverfahren: Schlammformen und Spritzverfestigung (Spritzgießen). Obwohl beide dem gleichen Zweck dienen – der Herstellung hochreiner Quarztiegel –, unterscheiden sie sich in ihren spezifischen Prozessabläufen und Endprodukteigenschaften.

1. Schlammformen

Dies ist eine traditionelle Methode zur Herstellung von einkristallinen Silizium-Quarz-Tiegeln für Solarzellen, und das Verfahren ist relativ ausgereift.

Rohstoffvorbereitung

Wählen Sie hochreinen Quarzsand aus, mahlen Sie ihn zu einem feinen Pulver, mischen Sie ihn mit einem Bindemittel und anderen Hilfsstoffen und bereiten Sie eine Aufschlämmung mit einem gewissen Grad an Fließfähigkeit vor.

Formen

Die Aufschlämmung wird in eine rotierende Form gegossen und mithilfe der Zentrifugalkraft gleichmäßig entlang der Formwand verteilt, um den Tiegelkörper zu bilden. Dieser Prozess erfordert eine präzise Kontrolle der Gleichmäßigkeit der Aufschlämmung und der Rotationsgeschwindigkeit der Form, um eine gleichmäßige Wandstärke sicherzustellen.

Trocknen und Entformen

Der geformte Körper wird in der Form vorgetrocknet und nach Erreichen der erforderlichen Festigkeit vorsichtig entformt.

Sintern

Der Körper wird in einem Hochtemperaturofen gesintert, wodurch sich die Quarzpartikel bei hohen Temperaturen verbinden und eine dichte Struktur bilden. Die Sintertemperatur und -zeit wirken sich direkt auf die Leistung des Endprodukts aus.

2. Injektionsverfestigungsmethode

Hierbei handelt es sich um ein neueres Verfahren, das sich in den letzten Jahren rasant weiterentwickelt hat und sich besonders für die Herstellung großformatiger photovoltaischer Quarztiegel eignet.

Vorbereitung der Gülle

Ähnlich wie bei der Aufschlämmungsmethode liegt der Schwerpunkt stärker auf der Fließfähigkeit und den Verfestigungseigenschaften der Aufschlämmung. Quarzmehl wird mit einem speziellen Geliermittel zu einer injizierbaren Aufschlämmung vermischt.

Spritzguss

Die Aufschlämmung wird mit einer Einspritzmaschine in eine vorgeheizte Form eingespritzt. Unter bestimmten Bedingungen geliert die Aufschlämmung schnell und bildet die Tiegelform.

Trocknen und Sintern

Nach der Formung wird der Tiegel gründlich getrocknet und bei hoher Temperatur gesintert. Durch die gleichmäßige Ausbildung ist das Tiegelgefüge nach dem Sintern dichter und gleichmäßiger.

Prozessvergleich

Unabhängig von der verwendeten Methode ist die Produktion qualitativ hochwertig Quarztiegel erfordert eine hohe Reinheit der Rohstoffe und eine sorgfältige Prozesskontrolle. Quarztiegel sind im Halbleiter- und Photovoltaikbereich unersetzlich und gewährleisten die reibungslose Produktion von einkristallinem Silizium und dessen letztendliche Anwendung in anderen Industrieketten, wie z. B. der Solarenergie.