[發明專利]多晶硅錠制造方法、多晶硅錠的用途的制造方法和多晶硅錠

有效

• 申請號: 201580055355.3
• 申請日: 2015-08-19
• 公開（公告）號: CN106794993B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 大石隆一
• 申請（專利權）人: 夏普株式會社
• 主分類號: C01B33/02
• 分類號: C01B33/02;C01B33/021
• 代理公司: 11219 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 戚傳江;謝麗娜

本發明的目的在于提供能夠以良好的控制性制造晶體缺陷密度低、優選作為太陽能電池用錠的高品質的多晶硅錠的多晶硅錠制造方法，由此以低價格提供高品質的多晶硅錠及其用途。在坩堝3的底板上表面上配置平均結晶粒徑為15mm以下的多晶硅塊1，然后將硅原料2投入至坩堝內，使投入的硅原料熔融后，使其定向凝固，制造多晶硅錠。

技術領域

本發明涉及多晶硅錠制造方法、多晶硅錠的用途的制造方法和多晶硅錠。

背景技術

作為給地球環境造成各種問題的石油等的替代品，自然能源的利用受到關注。其中，太陽能電池由于不需要大型設備、運轉時不產生噪音等原因，在日本、歐洲等被特別積極地引入。

使用碲化鎘等化合物半導體的太陽能電池也得到了部分實用化，但從物質本身的安全性、目前為止的成效和性價比的方面出發，使用晶體硅基板的太陽能電池占有較大份額，其中，使用多晶硅基板的太陽能電池(多晶硅太陽能電池)占有較大份額。

作為多晶硅太陽能電池的基板而通常廣泛使用的多晶硅晶片是將通過在坩堝內使熔融硅定向凝固而得到大的多晶硅錠的所謂鑄造法的方法制造的錠切出為塊體，通過切片進行晶片化而得到的。

通過鑄造法制造的多晶硅晶片根據錠或塊體內的高度方向的位置，通常具有如圖8所示的太陽能電池的輸出功率特性分布。

產生圖8的特性分布的原因通常如下進行說明。首先，在定向凝固的初期的區域I，由于從坩堝擴散出的雜質的影響，引起特性降低。在其上部側的區域II，由偏析導致的原料中的雜質向晶體中的混入和晶體缺陷的發生少，因此，在塊體中特性最為良好。在更上部側的區域III，混入到晶體中的雜質量逐漸增加，而且晶體缺陷增加，與區域II相比特性降低。在更上部側的區域IV，與區域III同樣，混入到晶體中的雜質量和晶體缺陷進一步增加，而且在錠凝固至最后之后，從形成在最上部表面部分的雜質高濃度部分發生雜質的反擴散，雜質量進一步增加，因此與區域III相比特性進一步顯著降低。

在上述的說明中，考慮了原料中的雜質和從坩堝中溶出的雜質的影響，但即使在沒有這些雜質的影響的情況下，在區域III和IV，隨著朝向上部，少數成為載流子阱的晶體缺陷也逐漸增加，因此太陽能電池的特性具有降低的傾向。

以往，為了多晶硅錠的高品質化，提出了增大結晶粒徑、使其接近單晶的方法，但近年來，例如如專利文獻1所記載，反而明確了結晶粒徑小者能夠抑制晶體缺陷的生長，整體作為太陽能電池用錠是優選的。

本發明人目前已提出了通過將多晶硅錠開始生長時的溫度變化率設定得較小而促進硅的初期成核、從而生長結晶粒徑小的多晶硅錠的方法(專利文獻1)。

本發明人迄今為止還提出了在多晶硅錠鑄造用鑄模的底板部上表面上以促進硅晶體的成核的方式配置晶粒的方法(專利文獻2)。

另外，在專利文獻3、4中，提出了在多晶硅錠鑄造用鑄模的底上載置成核促進層(anucleation promotion layer)，在其上裝填硅原料，對至少一個熱參數進行控制的方法。作為成核促進層，提出了由粒子具有隨機幾何結構、尺寸小于50mm的多數晶粒和熔點高于1400℃的材質構成、與硅熔液的界面的粗糙度從300微米至1000微米的板作為具體例。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2013-129580號公報

專利文獻2：日本特開2013-177274號公報

專利文獻3：美國專利申請公開第2013-0136918號說明書

專利文獻4：美國專利申請公開第2014-0127496號說明書

發明內容

發明所要解決的問題