目前太阳光伏电池主要是以硅基为主,历经十几年的高速发展,单晶硅电池和多晶硅电池的工艺技术也已十分成熟,硅片成本较十年前降低数十倍,使得光伏发电成本已愈来愈具备竞争优势。目前硅片又分为单晶硅片和多晶硅片,多晶硅片具备更低成本的优势,单晶硅片则有着更高的电池效率。这两年随着Perc电池技术、金刚线切割技术等技术的全面推广,单晶硅的优势又逐渐凸显。多晶硅铸锭又再一次面临着成本压力,只有实现更低的铸造成本才能继续有立足之地。与此同时,由于具备多晶硅的铸造成本、直拉单晶硅的电池效率,铸造单晶技术也在慢慢获得重视。铸锭单晶硅锭和铸造多晶硅锭成本的降低,将是铸造技术后续的主要研究方向之一。本课题研究了用于铸造硅锭过程中的高性能氮化硅涂层的制备方法,并分别在粘埚率、脱模、硅锭杂质不良率的控制以及改善硅锭低少子寿命区域方面获得了良好的效果。验证发现,涂层穿刺是造成硅锭粘埚的主要原因之一,采用刷涂方式制备的氮化硅涂层,可以提高涂层致密性并有效减少氮化硅涂层的穿刺,减少涂层渗硅、硅锭粘埚情况的发生,改善脱模效果。同时使用细粒径的氮化硅粉体,刷涂可获得光滑的氮化硅涂层。控制氮化硅料浆D50粒径在2μm左右,添加5%粘结剂制备的涂层,可以有效降低多晶硅锭杂质不良率0.45%以上,显著改善铸造单晶硅锭杂质不良率1.2%。另外,该刷涂涂层还有利于减小硅锭中硬质杂质点尺寸。与此同时,通过在氮化硅涂层中引入5%的1.0μm硅微粉颗粒,可使得氮化硅涂层获得良好烧结效果,并降低铸造多晶硅锭底部低少子寿命区域4mm以上,提高铸造多晶硅锭出材率0.96%以上;减少铸造单晶硅锭底部低少子寿命区域10.1mm以上,提高铸造单晶硅锭出材率2%以上。此外,实验还验证出,使用刷涂方式制备出的氮化硅涂层,当Fe含量在10ppm以下时,对于硅锭底部低少子寿命区域的长度影响不明显,当涂层中的Fe含量大于23ppm时,底部低少子寿命区域长度开始增加,但较常规喷涂氮化硅涂层硅锭仍要短5mm。