[發(fā)明專利]用于制造硅塊的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210464754.3
• 申請日: 2012-11-16
• 公開（公告）號: CN103122478A
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發(fā)明（設計）人: M·特萊姆帕;C·賴曼;J·弗里德里希;M·迪特里希
• 申請（專利權(quán)）人: 太陽世界創(chuàng)新有限公司;弗朗霍夫應用科學研究促進協(xié)會
• 主分類號: C30B11/02
• 分類號: C30B11/02;C30B29/06;C30B35/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 吳鵬;馬江立

技術(shù)領域

德國專利申請DE?102011086669的內(nèi)容在此整體并入。

本發(fā)明涉及一種用于制造硅塊、尤其是光伏用硅塊的方法。本發(fā)明還涉及一種用于制造硅塊的設備。最后，本發(fā)明涉及一種硅塊。

背景技術(shù)

為了制造硅塊，常常使硅以定向方式熔化和固化。在這一固化過程中形成的硅結(jié)構(gòu)對以后從這些硅塊制成的太陽能電池的品質(zhì)、尤其是效率有著決定性的影響。

從DE?2007/035756A1、WO?2007/084936A2和WO?2009/014957A2獲知用于制造硅塊的方法。

持續(xù)需要開發(fā)這種方法。因此，本發(fā)明的一個目的是改進用于制造硅塊的方法。

發(fā)明內(nèi)容

這一目的通過一種用于通過使硅熔體固化來制造硅塊的方法實現(xiàn)——該方法包括以下步驟：

a.提供用于接納硅熔體的容器，該容器具有

i.基壁，和

ii.至少一個側(cè)壁，

b.將多個平的晶種布置在基壁上，

i.其中，晶種在任何情形中都具有至少一個側(cè)面，并且

ii.其中，晶種在任何情形中都具有帶預定的軸向取向的晶體結(jié)構(gòu)，并且

iii.其中，兩個相鄰的晶種的側(cè)面在任何情形中都以一間隙彼此相分隔，

c.將液態(tài)硅布置在晶種上，

d.通過晶體生長來封閉晶種之間的所有間隙，

e.使硅熔體在容器中定向固化。

本發(fā)明的核心在于將多個平的晶種瓦片布置在模具的基部上，其中兩個相鄰的晶種的側(cè)面在任何情形中都以一間隙彼此相分隔。兩個相鄰的晶種瓦片之間的間隙在任何情形中都通過定向晶體生長來封閉。

根據(jù)本發(fā)明，用于封閉所述間隙的晶體生長至少部分地、優(yōu)選主要為從晶種的側(cè)面進行的側(cè)向生長。

根據(jù)本發(fā)明，可通過晶種在晶基上的指定布置，尤其通過具有特定取向的晶種的指定布置，來改善硅塊的晶體結(jié)構(gòu)。有利地，晶種是單晶晶種。這有利于大容積單晶區(qū)域的生長。晶種尤其由硅、優(yōu)選由單晶硅制成。它們尤其可由根據(jù)該方法制造的硅塊鋸切得到。

尤其在具有高達100×100cm²的基面的大型模具的情形中，具有單晶材料的模具基部的完全覆蓋是非常昂貴的。此外，將晶種安置在模具基部上代表大的技術(shù)支出。此外，具有這種大尺寸的晶種、尤其是單晶晶種的制造非常困難。然而，根據(jù)本發(fā)明，可能有利的是將多個晶種布置在基壁上，兩個相鄰的晶種的側(cè)面在任何情形中都以一間隙彼此相分隔。晶種的數(shù)量尤其為兩個。然而，晶種的數(shù)量也可為三個、四個或更多個。晶種優(yōu)選具有矩形截面。較大邊的長度在此尤其精確地對應于模具基壁的邊長。這具有優(yōu)點：僅需在一個方向上彼此相靠地設定晶種。

原則上，也可設想晶種的其他截面形狀。已證實可借以鋪鑲模具基面的形狀是有利的。

此外，根據(jù)本發(fā)明，通過晶種的軸向取向的定向選擇，可在硅熔體的結(jié)晶期間影響缺陷隨著晶體高度增加的蔓延、尤其是所述缺陷的側(cè)向蔓延。軸向取向在此意味著晶種在垂直于端面、即垂直于基壁的方向上的晶體取向。

軸向（100）-取向引起在晶體高度上的特別有利的缺陷發(fā)展。根據(jù)本發(fā)明，軸向（100）-取向引起在晶體高度上受缺陷影響的區(qū)域的特別小的側(cè)向蔓延。

側(cè)向取向表示晶種垂直于它們的側(cè)面的取向。側(cè)面在任何情形中都側(cè)向地限制兩個相鄰的晶種之間的間隙。它們傾斜地延伸，尤其垂直于基部延伸。互相相對的側(cè)面可互相平行地取向。然而，側(cè)面也可以兩個相鄰的晶種之間的間隙在模具基部的方向上漸縮的方式構(gòu)成。該間隙尤其可為V形的。晶體生長可有利地受間隙和其取向的幾何構(gòu)型影響。

結(jié)晶、尤其是在晶種的側(cè)面上（即間隙中）的生長可受晶種的側(cè)向取向的定向選擇的影響。結(jié)果，尤其是受間隙內(nèi)的缺陷影響的區(qū)域可減小為原始間隙面內(nèi)盡可能小的區(qū)域。

根據(jù)本發(fā)明，已發(fā)現(xiàn)從（100）-取向和（111）-取向的組中選擇側(cè)向取向引起間隙中特別有利的晶體生長，尤其是缺陷特別低的晶體生長。

此外，已認識到晶界構(gòu)型對間隙中的晶體生長有影響。根據(jù)一個有利實施例，因此規(guī)定晶種應該以它們在任何情形中都具有預定的晶界構(gòu)型的方式布置在基壁上。例如，這可以通過對稱操作例如特定晶種繞特定的結(jié)晶軸線以特定角度相對于相鄰的晶種旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)。