Способ получения пластинчатых кристаллов кремния

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ сойа советскил

Социалистических

Республик (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 08.12.75 (21) 2196602/22-26 (23) Приоритет — (32) 28.02.75 . (31) Р 2508803.3 (33) ФРГ (43) Опубликовано 30.10.79. Бюллетень № 40 (45) Дата опубликования описания 30.10.79 фЬ (51) M. Кл.

В 01J 17/06

Государстееиный комитет (53) УДК 621.315.592:

: 546.28 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

Иностранец

Бернхард Аутир (Италия) Иностранная фирма

«8аКер-Хемитроник, Гезельшафт фюр Электроник-Грундштоффе мбХ» (ear) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛАСТИНЧАТЫХ КРИСТАЛЛОВ

КРЕМНИЯ

Изобретение относится к металлургии полупроводниковых материалов и может быть использовано при получении пластинчатых кристаллов кремния, применяемых для создания на их основе солнечных эле- 5 ментов.

Известен способ получения монокристаллических лент кремния из ограниченного объема расплава при использовании краевого эффекта .(1). Способ позволяет полу- 10 чать ленты кремния, пригодные для изготовления на их основе солнечных элементов с КПД до 10о о.

Основным недостатком данного способа является то, что получение монокристалли- 15 ческих лент связано с большими технологическими трудностями и производственными затратами и требует создания специального оборудования.

Наиболее близким к изобретению техни- 20 ческим решением является способ получения пластинчатых кристаллов кремния со столбчатой структурой, включающий заливку расплава кремния в форму и последующую кристаллизацию расплава в условиях 25 перепада температуры по высоте расплава в направлении, перпендикулярном к поверхности пластины (2).

Однако такой способ не позволяет получать пластинчатых кристаллов высокого совершенства. КПД солнечных элементов, изготовленных на основе полученных по известному способу кристаллов кремния, составляет -1о о.

Цель изобретения — повышение качества кристаллической структуры получаемых кристаллов.

Поставленная цель достигается тем, что перепад температуры поддерживают в пределах 200 †10 С, причем на нижнем уровне расплава — температуру 400 †12 С и на верхнем уровне на 200 — 1000 С выше этой температуры, но ниже температуры плавления кремния, а температуру литейной формы поддерживают ниже 1200 С.

При этом температуру расплава кремния при заливке в форму поддерживают в пределах 1450 — 1600 С.

Пример 1. В кварцевом тигле расплавляют 1000 г высокочистого поликристаллического кремния с добавкой

2.10" см — атомов бора, нагревают до

1500 С и заливают в литейную форму из графита, состоящую из цилиндрического блока диаметром 200 мм, в котором изготовлена фасонная выемка размером

895531

Формула изобретения

Техред Н. Строганова Корректор P. Беркович

Редактор Г. !(узьмина

Заказ 2511/12 Изд. г1 е 61б Тираж 877 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Я(-35, Раушская наб.. д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 )r

100)(100)(70 мм . С помощью индукционного нагревателя из графита в виде трубы нагревают литейную форму перед заливкой в нее расплава и одновременно дно формы охлаждают с помощью медной плиты, охлаждаемой водой, таким образом, чтобы поверхность формы, контактирующая с большей поверхностью расплава, имела температуру около 800 С. Свободную поверхность расплава подвергают воздействию теплового излучения нагретой до

1500 С графитовой пластины, установленной на расстоянии около 2 см от поверхности расплава. Расплав кремния кристаллизуется при этих условиях, не смачивая графитовой формы. 3акристаллизовавшуюся пластину кремния медленно охлаждают до комнатной температуры. В результате получают пластинчатый кристалл кремния со столбчатой структурой из отдельных монокристаллов, ориентированных в направлении, перпендикулярном к поверхности пластины. Из полученного пластинчатого кристалла вырезают пластины толщиной

500 мкм и изготавливают из них солнечные элементы, КПД которых составляет

10 11 о

Пример 2. В кварцевом тигле расплавляют 20 г высокочистого поликристаллического кремния, к которому добавляют

2 10" см — атомов бора, нагревают до

1550 С и заливают в литейную форму, состоящую из графитового блока с поперечным сечением 150р,150 мм2 и высотой

200 мм. Графитовый блок разрезают на две равные части вдоль его продольной оси. В одной из частей создают шлицеобразную выемку, геометрия которой соответствует форме получаемого пластинчатого кристалла кремния. Обе части соединяют друг с другом с помощью болтов из графит-. На верхнем конце шлицеобразную выемку расширяют до воронкообразного отверстия, предназначенного для заливки расплава.

Г1ри заливке расплава температуру одной из больших поверхностей формы поддерживают на уровне 400 С, а противоположной поверхности — на уровне 1100 С. Изготовленные из полученных кристаллов солнечные элементы имеют КПД 8 — 10 /о.

Таким образом, изобретение позволяет получать пластинчатые кристаллы кремния, пригодные для изготовления солнечных элементов с высокими параметрами.

1. Способ получения пластинчатых кристаллов кремния со столбчатой структурой, включающий заливку расплава кремния в форму и последующую кристаллизацию расплава в условиях перепада температуры по высоте расплава в форме в направлении, перпендикулярном к поверхности пластины, отличающийся тем, что, с целью повышения качества кристаллической структуры получаемых кристаллов, перепад температуры поддерживают в пределах 200 †10 С, причем на нижнем уровне расплава — температуру 400 †12 С и на верхнем уровне на 200 — 1000 С выше

30 этой температуры, но ниже температуры плавления кремния, а температуру литейной формы поддерживают ниже 1200 С.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температуру расплава кремния при заливке в форму поддерживают в пределах

1450 †16 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. J. of Electronic Materials, 1975. V. 440 ¹ 2, с. 255.

2. Electronics, 1974, № 4, с, 109 (прототип).