[發明專利]用于制造硅塊的方法

有效

• 申請號: 201210464754.3
• 申請日: 2012-11-16
• 公開（公告）號: CN103122478A
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發明（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）人: 太陽世界創新有限公司;弗朗霍夫應用科學研究促進協會
• 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

技術領域

德國專利申請DE?102011086669的內容在此整體并入。

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

背景技術

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構對以后從這些硅塊制成的太陽能電池的品質、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。

持續需要開發這種方法。因此，本發明的一個目的是改進用于制造硅塊的方法。

發明內容

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——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構，并且

iii.其中，兩個相鄰的晶種的側面在任何情形中都以一間隙彼此相分隔，

c.將液態硅布置在晶種上，

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。

根據本發明，用于封閉所述間隙的晶體生長至少部分地、優選主要為從晶種的側面進行的側向生長。

根據本發明，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構。有利地，晶種是單晶晶種。這有利于大容積單晶區域的生長。晶種尤其由硅、優選由單晶硅制成。它們尤其可由根據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，根據本發明，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面在任何情形中都以一間隙彼此相分隔。晶種的數量尤其為兩個。然而，晶種的數量也可為三個、四個或更多個。晶種優選具有矩形截面。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，根據本發明，通過晶種的軸向取向的定向選擇，可在硅熔體的結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展。根據本發明，軸向（100）-取向引起在晶體高度上受缺陷影響的區域的特別小的側向蔓延。

側向取向表示晶種垂直于它們的側面的取向。側面在任何情形中都側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。互相相對的側面可互相平行地取向。然而，側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型影響。

結晶、尤其是在晶種的側面上（即間隙中）的生長可受晶種的側向取向的定向選擇的影響。結果，尤其是受間隙內的缺陷影響的區域可減小為原始間隙面內盡可能小的區域。

根據本發明，已發現從（100）-取向和（111）-取向的組中選擇側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，已認識到晶界構型對間隙中的晶體生長有影響。根據一個有利實施例，因此規定晶種應該以它們在任何情形中都具有預定的晶界構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晶軸線以特定角度相對于相鄰的晶種旋轉來實現。