DE102011082628A1

DE102011082628A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Silizium-Blöcken

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Publication number: DE102011082628A1
Application number: DE201110082628
Authority: DE
Inventors: Dr. Freudenberg Bernhard; Sara Grützner; Marc Dietrich; Kaspars DADZIS; Andreas Krause; Bianca GRÜNDIG-WENDROCK; Doreen NAUERT; Matthias Trempa; Christian Reimann; Jochen Friedrich
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; SolarWorld Innovations GmbH
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2011-09-13
Filing date: 2011-09-13
Publication date: 2013-03-14
Anticipated expiration: 2031-09-14
Also published as: CN102995128A; US9371597B2; DE102011082628B4; CN102995128B; US20130065032A1

Abstract

Vorrichtung (1) zur Herstellung von Silizium-Blöcken (30) für photovoltaische Anwendungen umfassend einen Behälter (2) zur Aufnahme einer Silizium-Schmelze (3) mit einer Bodenwand (5) und mindestens einer Seitenwand (6), Mittel zur Verringerung der Diffusion von Verunreinigungen aus mindestens einer der Wände (5, 6) des Behälters (2) in die Silizium-Schmelze (3), wobei die Mittel zur Verringerung der Diffusion von Verunreinigungen mindestens ein Abdeck-Element (4) zur zumindest teilweisen Abdeckung mindestens einer der Wände (5, 6) des Behälters (1) umfassen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Silizium-Blöcken. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Vorrichtung. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Silizium-Blöcken.
Die Herstellung von großvolumigen Halbleiter-Körpern, insbesondere von Silizium-Blöcken, ist von grundlegender Bedeutung für die Herstellung von Silizium-Solarzellen. Zur Herstellung von Silizium-Blöcken werden üblicherweise Schmelztiegel verwandt, in welchen eine Silizium-Schmelze erstarrt wird. Eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Silizium-Blöcken ist beispielsweise aus der DE 10 2005 013 410 A1 bekannt.
Es besteht fortwährend Bedarf, Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung von Silizium-Blöcken weiter zu entwickeln. Diese Aufgaben werden durch die Ansprüche 1 und 12 gelöst.
Der Kern der Erfindung besteht darin, in einem Tiegel zur Aufnahme einer Silizium-Schmelze eine Diffusionsbarriere anzuordnen. Die Diffusionsbarriere dient der Verringerung der Diffusionen von Verunreinigungen aus dem Tiegel in die Schmelze und in den Kristall. Hierdurch wird die erreichbare Ausbeute erhöht.
Vorzugsweise ist als Diffusionsbarriere ein als Einleg-Platte oder Einleg-Folie ausgebildetes Einleg- oder Abdeck-Element vorgesehen, welches in den Tiegel eingelegt wird. Dies ermöglicht eine besonders einfache Anordnung der Diffusionsbarriere im Tiegel. Die starre Einleg-Platte und die flexible Einleg-Folie werden zusammenfassend als Abdeck-Element bezeichnet.
Die Einleg-Platte kann einteilig ausgebildet sein. Sie kann auch mehrere Teil-Platten umfassen. Im Folgenden sei unter dem Begriff „Einleg-Platte“ auch die mehrteilige Ausführung verstanden. Entsprechendes gilt für die Einleg-Folie.
Das Abdeck-Element, insbesondere die Einleg-Platte ist an die Abmessungen des Behälters angepasst. Sie ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Bodenwand und/oder mindestens eine der Seitenwände, insbesondere sämtliche Seitenwände des Tiegels möglichst vollständig mit ihr abdeckbar ist/sind. Die Bodenwand und/oder die jeweilige Seitenwand/Seitenwände des Tiegels ist/sind insbesondere zu mindestens 90%, insbesondere mindestens 95%, insbesondere mindestens 99%, insbesondere mindestens 99,9%, vorzugsweise vollständig von der Einleg-Platte abdeckbar. Je vollständiger die Bedeckung der Wände des Tiegels mittels der Einleg-Platte ist, umso effektiver wird eine Diffusion von Verunreinigungen aus dem Tiegel in die Schmelze und/oder den Kristall verhindert. Die Einleg-Platte führt zu einer räumlichen Trennung der Silizium-Schmelze bzw. des Silizium-Kristalls von der Bodenwand und/oder Seitenwänden des Tiegels.
Das Abdeck-Element ist vorzugsweise aus einem Material, welches einen Schmelzpunkt aufweist, welcher oberhalb des Schmelzpunkts von Silizium liegt. Hierdurch wird ein Aufschmelzen der Diffusionsbarriere in der Silizium-Schmelze verhindert.
Das Abdeck-Element ist vorzugsweise aus einem Material welches eine geringere Diffusionskonstante von Verunreinigungen (wie z.B. von Übergangsmetallen) in Bezug auf Silizium aufweist. Die Diffusionskonstante des Materials des Abdeck-Elements im Bezug auf Silizium ist bei Temperaturen im Bereich von 20 °C bis 1500 °C, insbesondere im Bereich von 800 °C bis 1412 °C, geringer als die Diffusionskonstanten eines der Elemente ausgewählt aus der Gruppe der oben genannten Verunreinigungen, insbesondere von Eisen, im Bezug auf Silizium. Sie ist insbesondere höchstens 0,5 mal, insbesondere höchstens 0,3 mal, insbesondere höchstens 0,2 mal so groß wie die Diffusionskonstante eines der Übergangsmetalle Titan, Vanadium, Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt oder Nickel im Bezug auf Silizium bei den entsprechenden Temperaturen. Hierdurch wird sichergestellt, dass es zu keiner nennenswerten Diffusion von metallischen Verunreinigungen aus der Diffusionsbarriere in die Silizium-Schmelze bzw. den Silizium-Kristall kommt. Die Diffusion von metallischen Bestandteilen der Diffusionsbarriere in die Silizium-Schmelze bzw. den Silizium-Kristall ist insbesondere auf eine Grenzschicht mit einer Dicke von höchstens 1 µm, insbesondere höchstens 500 nm, insbesondere höchstens 300 nm, begrenzt.
Vorzugsweise ist die Diffusionskonstante der Diffusionsbarriere in Bezug auf die o. g. Übergangsmetalle kleiner als die entsprechende Diffusionskonstante des SiO₂-Schmelztiegels, insbesondere ist die Diffusionskonstante der Diffusionsbarriere kleiner als 10^–11 m²/s.
Vorzugsweise ist das Abdeck-Element aus einem Material, welches eine niedrigere Diffusionskonstante für Übergangsmetalle, insbesondere für Eisen, aufweist als deren Diffusionskonstante im Silizium. Die Diffusionskonstante des Materials des Abdeck-Elements in Bezug auf Übergangsmetalle, insbesondere im Bezug auf Eisen, ist insbesondere so niedrig, dass sichergestellt ist, dass derartige Stoffe beim Erstarren der Silizium-Schmelze nicht durch die Diffusionsbarriere hindurch diffundieren. Hierdurch wird die Barriere-Wirkung des Abdeck-Elements sichergestellt.
Das Abdeck-Element kann beispielsweise aus einem Refraktärmetall insbesondere ausgewählte aus der Gruppe von Molybdän (Mo), Wolfram (W) und Titan (Ti), oder einer Verbindung eines oder mehrerer dieser Stoffe hergestellt sein. Es kann auch aus Quarz, Siliziumdioxid, Siliziumcarbid oder Siliziumnitrid sein. Allgemein weist es zumindest einen Anteil ausgewählt aus der Gruppe der Refraktärmetalle, deren Verbindungen, Quarz, Siliziumdioxid, Siliziumcarbid und Siliziumnitrid sowie anderer Verbindungen aus dem quarternären System Si-C-O-N auf. Das Abdeck-Element kann vollständig aus einem oder mehreren dieser Materialien bestehen.
Prinzipiell ist es auch möglich, die Einleg-Platte aus einem flächig ausgebildeten Träger-Element auszubilden, welches auf mindestens einer Seite, insbesondere auf beiden Seiten, insbesondere vollständig, eine Schicht aus mindestens einem der oben genannten Materialien aufweist.
Als Einleg-Platte kann beispielsweise auch ein Wafer, insbesondere ein Siliziumkarbid-Wafer oder ein Siliziumdioxid-Wafer dienen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Einleg-Platte aus aufgeschmolzenem Siliziumdioxid hergestellt. Sie kann insbesondere aus einem Block aufgeschmolzenen und wiedererstarrten Siliziumdioxids geschnitten sein.
Die Diffusionsbarriere weist vorzugsweise eine Dichte von mindestens 90 mol-% auf. Auch hierdurch wird ihre Funktion als Diffusionsbarriere sichergestellt. Es wird insbesondere wirksam verhindert, dass Verunreinigungen durch Poren der Diffusionsbarriere in die Siliziumschmelze hindurchdiffudieren.
Vorzugsweise weist die Einleg-Platte eine Dichte von mindestens 90 mol-%, insbesondere 95 mol-%, auf. Sie ist insbesondere geschlossen, nichtporös ausgebildet. Hierunter sei insbesondere verstanden, dass die Einleg-Platte geschlossenporig ausgebildet ist.
Die Einleg-Platte weist vorzugsweise eine Dicke im Bereich von 0,001 mm bis 10 mm, insbesondere im Bereich von 0,05 mm bis 5 mm, insbesondere im Bereich von 0,4 mm bis 1 mm auf. Bei dieser Dicke wird eine Diffusion von Verunreinigungen aus der Tiegelwand in die Schmelze wirksam verhindert.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, die Einleg-Platte mit einer Beschichtung aus mindestens einem Stoff aus dem quarternären System Si-C-O-N zu versehen. Hierdurch kann insbesondere das Ansintern der Einleg-Platte am Tiegel verhindert werden.
Zur Herstellung der Vorrichtung wird die Einleg-Platte oder die Einleg-Folie im Tiegel angeordnet.
Die Einleg-Platte oder die Einleg-Folie kann insbesondere derart in den Tiegel eingelegt werden, dass sie die Bodenwand zumindest teilweise, insbesondere möglichst vollständig, insbesondere zumindest zu 90%, insbesondere zumindest zu 95%, insbesondere zumindest zu 99%, vorzugsweise vollständig bedeckt. Die Einleg-Platte kann auch derart im Tiegel angeordnet werden, dass sie eine oder ggf. mehrere der Seitenwände zumindest teilweise, insbesondere möglichst vollständig, insbesondere zumindest zu 50%, insbesondere zumindest zu 70%, bedeckt. Sie kann hierbei insbesondere parallel oder konzentrisch zur Seitenwand ausgerichtet sein. Sie kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass sie den an die Bodenwand angrenzenden Bereich der Seitenwand vollständig bedeckt.
Es kann vorgesehen sein, die Einleg-Platte vor dem Anordnen im Behälter mit einer Beschichtung zu versehen. Als Beschichtung kann insbesondere ein Stoff oder ein Stoffgemisch aus dem quartären System Si-C-O-N vorgesehen sein. Durch eine derartige Beschichtung lässt sich das Ansintern der Einleg-Platte am Tiegel verhindern. Hierdurch kann insbesondere erreicht werden, dass der Tiegel mehrfach verwendbar ist.
Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, die Einleg-Platte nach dem Anordnen im Behälter mit einer Beschichtung zu versehen. Als Beschichtung sind wiederum die oben genannten Stoffe vorgesehen. Durch eine nachträgliche Beschichtung kann insbesondere erreicht werden, dass die Silizium-Schmelze im Behälter vollständig berührungslos zu einer oder mehreren, insbesondere zu sämtlichen Wänden desselben ist. Außerdem kann durch eine nachträgliche Beschichtung der Herstellungsprozess vereinfacht werden.
Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Silizium-Blöcken sei auf die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwiesen.
Weitere Aufgaben der Erfindung bestehen darin, Silizium-Blöcke insbesondere zur Verwendung in fotovoltaischen Anwendungen zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 13 und 14 gelöst.
Der Kern der Erfindung besteht darin, in einem Silium-Block die Erstreckung des Boden- und/oder Umfangsbereichs, welche üblicherweise nicht für photovoltaische Anwendungen verwendet werden können, zu verringern. Durch eine Verringerung der Erstreckung des Randbereichs auf Werte von höchstens 50 mm, insbesondere höchstens 30 mm, insbesondere höchstens 20 mm, insbesondere höchstens 10 mm, insbesondere höchstens 5 mm, insbesondere höchstens 3 mm, insbesondere höchstens 1 mm, wird die Ausbeute des Kristallisationsprozesses deutlich verbessert. Hierbei kann durch eine Diffusionsbarriere am Boden des Tiegels insbesondere die Erstreckung des Bodenbereichs in Längs-Richtung des Silizium-Blocks auf die angegebenen Werte verringert werden. Durch Anordnung einer Diffusionsbarriere im Bereich der Seitenwände des Tiegels kann insbesondere die Erstreckung des Umfangsbereichs in Lateral-Richtung auf die angegebenen Werte reduziert werden. Vorzugsweise können diese Maßnahmen zur Reduzierung der maximalen Erstreckung des Randbereichs miteinander kombiniert werden.
Es konnte nachgewiesen werden, dass die erfindungsgemäß hergestellten Blöcke eine lateral über den Kernbereich gemittelte Ladungsträger-Lebensdauer aufweisen, welche an jeder Höhe des Kernbereichs mindestens 2 µs, insbesondere mindestens 3 µs, insbesondere mindestens 5 µs beträgt. Die erfindungsgemäß hergestellten Silizum-Blöcke haben somit einen erheblich vergrößerten Anteil, welcher zur Verwendung von photovoltaischer Anwendungen weiterverarbeitet werden kann.
Weitere Vorteile und Details der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
1 zeigt schematisch eine Gesamtvorrichtung zur Herstellung von Silizium-Blöcken,
2 einen schematischen Querschnitt durch einen Behälter zur Aufnahme einer Silizium-Schmelze mit einer Diffusionsbarriere gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
3 einen schematischen Querschnitt durch einen Behälter zur Aufnahme einer Silizium-Schmelze mit einer Diffusionsbarriere gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
4 einen schematischen Querschnitt durch einen Behälter zur Aufnahme einer Silizium-Schmelze mit einer Diffusionsbarriere gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
5 einen schematischen Querschnitt durch einen Behälter zur Aufnahme einer Silizium-Schmelze mit einer Diffusionsbarriere gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
6a Lebensdauertopogramm einer aus einem erfindungsgemäß hergestellten Silizium-Block geschnittenen Säule,
6b dem Topogramm gem. 6a entsprechende lateral gemittelte Lebensdauer über die Säulenhöhe,
7 und 8 exemplarischer Vergleich der Ladungsträger Lebensdauer an Vertikalschnitten eines multikristallenen Silizium-Blocks hergestellt ohne bzw. mit Anordnung einer Diffusionsbarriere im Tiegel,
9 und 10 Darstellungen entsprechend der 7 und 8 von monokristallinen Silizium-Blöcken, hergestellt mit einer entsprechenden Keimvorlage im Tiegel.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 eine Vorrichtung 1 zur Herstellung von Silizium-Blöcken 30 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Behälter 2 zur Aufnahme einer Silizium-Schmelze 3 und ein als Einleg-Platte 4 ausgebildetes Abdeck-Element.
Als Behälter 2 dient eine Kokille, insbesondere eine wieder verwendbare Kokille, zur Aufnahme der Silizium-Schmelze 3 oder ein Tiegel, insbesondere ein Schmelztiegel, zum Aufschmelzen von Silizium zur Herstellung der Silizium-Schmelze 3.
Der Behälter 2 weist eine Bodenwand 5 und mindestens eine Seitenwand 6 auf. Er kann einen runden, insbesondere einen kreisförmigen Querschnitt, aufweisen. In diesem Fall ist die Seitenwand 6 hohlzylindrisch ausgebildet. Der Behälter 2 kann auch quaderförmig ausgebildet sein. Er umfasst in diesem Fall vier Seitenwände 6. Im Folgenden sei diese Möglichkeit jeweils im Begriff „die Seitenwand 6“ mit inbegriffen.
Der Behälter 2 hat einen Durchmesser im Bereich von 10 cm bis 2 m, insbesondere im Bereich von 15 cm bis 100 cm. Im Falle eines quaderförmig ausgebildeten Behälters 2 entsprechen diese Angaben den Seitenlängen der Bodenwand 5.
Die Bodenwand 5 ist plan ausgebildet, das heißt sie weist über ihre gesamte Erstreckung eine gleichbleibende Dicke auf. Sie kann auch mit einer Strukturierung versehen sein.
Die Bodenwand 5 und die Seitenwand 6 begrenzen einen einseitig offenen Innenraum 7, welcher der Aufnahme der Silizium-Schmelze dient.
Die Bodenwand 5 hat eine Stärke im Bereich von 0,5 cm bis 5 cm, insbesondere im Bereich von 1 cm bis 3 cm. Die Seitenwand 6 weist eine Wandstärke auf, welche gerade so groß ist, wie die Wandstärke der Bodenwand 5. Die Seitenwand 6 kann auch eine geringere Wandstärke als die Bodenwand 5 haben.
Der Behälter 2 ist vorzugsweise aus Quarz oder Keramik, insbesondere aus einer Verbindung von Silizium mit mindestens einem der Elemente Sauerstoff, Stickstoff oder Kohlenstoff. Der Behälter 2 kann insbesondere aus Siliziumdioxid (SiO₂), Siliziumnitrit (Si₃N₄) oder Siliziumcarbid (SiC) sein. Das Material des Behälters 2 weist insbesondere eine Dichte im Bereich von 75 mol-% bis 85 mol-% auf.
Die Vorrichtung 1 umfasst weiterhin eine Stützkokille 8, welche den Behälter 2 umgibt. Die Stützkokille ist ebenfalls einseitig offen ausgebildet. Sie umfasst eine Grundplatte 9, welche von einem in den Figuren nicht dargestellten Rahmen getragen ist.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung 1 Heiz-Elemente. Hierbei lassen sich Seitenheiz-Elemente 10, ein Deckenheiz-Element 11 und ein Bodenheiz-Element 12 unterscheiden. Es ist ebenso möglich, die Vorrichtung 1 mit einem einzigen Seitenheiz-Element 10 auszubilden. Entsprechend können mehrere Deckenheiz-Elemente 11 und/oder Bodenheiz-Elemente 12 vorgesehen sein. Die Seitenheiz-Elemente 10 umgeben den Behälter 2 seitlich. Das Deckenheiz-Element 11 ist oberhalb des Behälters 2 angeordnet. Das Bodenheiz-Element 12 ist unterhalb des Behälters 2 angeordnet.
Zusätzlich oder alternativ zu den Heiz-Elementen 10, 11, 12 können seitlich, oberhalb und/oder unterhalb des Behälters 2 Kühl-Elemente vorgesehen sein. Vorzugsweise sind die Heiz-Elemente 10, 11, 12 und/oder die Kühl-Elemente steuerbar ausgebildet. Die Heiz-Elemente 10, 11, 12 und die Kühl-Elemente bilden zusammen eine Temperatur-Steuer-Einrichtung zum Steuern des Schmelzens und/oder gerichteten Erstarrens des Siliziums im Behälter 2. Für Details der Temperatur-Steuer-Einrichtung sei beispielsweise auf die DE 10 2005 013 410 B4 verwiesen.
Der Behälter 2 kann außerdem von einer Vielzahl von Isolations-Elementen 13 umgeben sein.
Der Behälter 2 kann insbesondere in einer nach außen abgeschotteten Kristallisationskammer 14 angeordnet sein. Die Kristallisationskammer 14 weist eine Durchführung 15 für ein Spülrohr 16 auf. Über das Spülrohr 16 ist die Kristallisationskammer 14 mittels einer Spülgas-Einrichtung 17 mit Spülgas beaufschlagbar. Als Spülgas ist insbesondere Argon vorgesehen. Alternativ kann auch ein anderes inertes Schutzgas zum Einsatz kommen. Mittels der Spülgas-Einrichtung 17 ist insbesondere die Atmosphäre in der Kristallisationskammer 14 gezielt steuerbar. Auch die Kristallisationskammer 14 und die Spülgas-Einrichtung 17 sind Bestandteile der Vorrichtung 1.
Im Folgenden werden weitere Details der als Diffusionsbarriere dienenden Einleg-Platte 4 beschrieben. Die Einleg-Platte 4 ist mechanisch starr ausgebildet. Dies erleichtert das Einlegen derselben in den Behälter 2. Die Einleg-Platte 4 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie passgenau in den Behälter 2 einlegbar ist. Sie ist insbesondere derart ausgebildet, dass mit ihrer Hilfe die Bodenwand 5 des Behälters 2 möglichst vollständig abdeckbar ist. Die Bodenwand 5 des Behälters 2 ist mittels der Einleg-Platte 4, insbesondere zumindest zu 90%, insbesondere zumindest zu 95%, insbesondere zumindest zu 99%, vorzugsweise vollständig, abdeckbar. Die Einleg-Platte 4 kann in direktem Kontakt mit der Bodenwand 5 stehen. Sie kann auch in direktem Kontakt mit der Seitenwand 6 stehen. Die Einleg-Platte 4 kann zu einer räumlichen Trennung der Silizium-Schmelze 3 und des Silizium-Kristalls von der Bodenwand 5 und/oder den Seitenwänden 6 des Behälters 2 führen. Die Einleg-Platte 4 kann ein- oder mehrteilig ausgebildet sein.
Als Einleg-Platte 4 dient beispielsweise eine hochreine, beschichtete Quarzplatte. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist die Einleg- Platte 4 zumindest einen Anteil Siliziumdioxid (SiO₂) auf. Sie weist insbesondere zumindest eine Schicht aus Siliziumdioxid (SiO₂) auf. Sie kann vorzugsweise vollständig aus Siliziumdioxid (SiO₂) hergestellt sein. Sie kann insbesondere aus aufgeschmolzenem Siliziumdioxid (SiO₂) hergestellt sein, beispielsweise aus einem Block aus aufgeschmolzenem und wiedererstarrten Siliziumdioxid (SiO₂) geschnitten sein. Dies führt zu einer besonders hohen Dichte und Reinheit der Einleg-Platte 4. Die Einleg-Platte 4 kann insbesondere geschlossenporig ausgebildet sein.
Prinzipiell kommen für das Material der Einleg-Platte 4 auch andere Stoffe, insbesondere Silizium-Verbindungen, insbesondere Verbindungen von Silizium mit einem oder mehreren der Elemente Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff, infrage. Allgemein weist das Material der Einleg-Platte 4 einen Diffusions-Koeffizienten für Verunreinigungen im Behälter 2, insbesondere für Metalle auf, welcher kleiner ist als der Diffusions-Koeffizient von reinem Silizium für diese Stoffe. Hierdurch wird die Wirkung der Einleg-Platte 4 als Diffusionsbarriere sichergestellt.
Die Abdeck-Platte 4 ist vorteilhafterweise zumindest bis zur Schmelztemperatur von Silizium, insbesondere bis mindestens 1450° C, hitzebeständig.
Die Einleg-Platte 4 weist weniger als 1%, insbesondere weniger als 0,1%, insbesondere weniger als 0,01%, Verunreinigungen auf.
Die Einleg-Platte 4 kann eine Beschichtung mit mindestens einem Stoff aus dem quarternären System Si-C-O-N aufweisen. Als Beschichtungen kommen insbesondere Siliziumcarbid (SiC), Siliziumnitrit (Si₃N₄) und Siliziumdioxid (SiO₂) infrage.
Die Einleg-Platte 4 hat eine Dicke im Bereich von 1 µm bis 10 mm, insbesondere im Bereich von 50 µm bis 5 mm, insbesondere im Bereich von 0,4 mm bis 3 mm, insbesondere im Bereich bis 1 mm.
Je dünner die Einleg-Platte 4, umso weniger wird der Wärmefluss aus der Silizium-Schmelze 3 durch sie beeinflusst. Je dicker die Einleg-Platte 4, umso zuverlässiger kann sie eine Diffusion von Verunreinigungen aus den Wänden 5, 6 des Behälters 2 in die Silizium-Schmelze 3 verhindern. Die angegebenen Bereiche haben sich als optimaler Kompromiss zur Erfüllung dieser beiden, einander entgegenstehenden Anforderungen herausgestellt.
Um die Diffusion von Verunreinigungen aus dem Behälter 2, insbesondere dessen Bodenwand 5, wirksam zu verhindern, weist die Einleg-Platte 4 eine geringe Porosität auf. Sie ist insbesondere geschlossenporig ausgebildet. Sie weist vorzugsweise eine Dichte von mindestens 90 mol-%, insbesondere mindestens 95 mol-%, auf. Derart hohe Dichtewerte sind durch Beschichtungen, welche üblicherweise aus einer Dispersion auf die Innenseite eines Tiegels aufgebracht werden, und welche eine hohe Porosität aufweisen, nicht erreichbar.
Vorzugsweise weist das Material der Einleg-Platte 4 einen thermischen Ausdehnungs-Koeffizienten auf, welcher sich um höchstens 10%, insbesondere höchstens 5%, insbesondere höchstens 1%, von dem des Materials der Bodenwand 5 des Behälters 2 unterscheidet.
Zur Herstellung der Vorrichtung 1 zur Herstellung von Silizium-Blöcken 30 wird zunächst die Einleg-Platte 4 bereitgestellt. Hierzu kann insbesondere Siliziumdioxid aufgeschmolzen und zu einem Block geeigneter Größe erstarrt werden. Aus diesem Block kann dann die Einleg-Platte 4 geschnitten werden. Sodann wird der Behälter 2 bereitgestellt und die Einleg-Platte 4 in diesem angeordnet.
In unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung kann vorgesehen sein, die Einleg-Platte 4 vor dem Anordnen in dem Behälter 2 oder nach dem Anordnen im Behälter 2 mit einer Beschichtung zu versehen. Für Details der Beschichtung sei auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen. Die Beschichtung kann unterschiedliche Funktionen haben. Sie kann einerseits das Entfernen des Silizium-Blocks aus dem Behälter 2 vereinfachen. Sie kann auch die Kristallisation der Silizium-Schmelze 3 im Behälter 2 beeinflussen. Für Details siehe DE 10 2005 028 435 A1 , DE 10 2005 029 039 A1 und DE 10 2005 032 789 A1 .
Bei einer Aufbringung der Beschichtung nach Anordnen der Einleg-Platte 4 in den Behälter 2 kann die Beschichtung auch dazu dienen, verbleibende Zwischenräume zwischen der Einleg-Platte 4 und den Seitenwänden 6 des Behälters 2 und/oder bei einer mehrteiligen Ausbildung der Einleg-Platte 4 zwischen den einzelnen Bestandteilen derselben abzudichten.
Die Beschichtung hat insbesondere eine Stärke im Bereich von 0,05 mm bis 0,5 mm.
Zur Herstellung von Silizium-Blöcken 30, insbesondere für photovoltaische Anwendungen, wird zunächst die Vorrichtung 1, insbesondere der Behälter 2, mit der Einleg-Platte 4 bereitgestellt und die Einleg-Platte 4 im Behälter 2 angeordnet. Sodann wird die Silizium-Schmelze 3 im Behälter 2 bereitgestellt. Dies kann durch Einfüllen von bereits ausgeschmolzenem Silizium in den Behälter 2 oder durch Aufschmelzen von Silizium im Behälter 2 erfolgen. Die Silizium-Schmelze 3 im Behälter 2 ist durch die Einleg-Platte 4 von der Bodenwand 5 des Behälters 2 getrennt.
Sodann wird die Silizium-Schmelze 3 im Behälter 2 durch geeignete Steuerung der Heiz-/Kühl-Elemente 10, 11, 12 erstarrt. Für Details diesbezüglich sei beispielsweise auf die DE 10 2005 013 410 A1 verwiesen.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 2, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Vielzahl von Einleg-Platten 4 vorgesehen. Diese sind derart ausgebildet, dass sie die Bodenwand 5 im Wesentlichen lückenlos überdecken. Sie können insbesondere eine Parkettierung der Bodenwand 5 bilden. Außerdem ist bei diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen, auch den an die Bodenwand 5 angrenzenden Bereich der Seitenwand 6 mit Einleg-Platten 4 abzudecken. Die Einleg-Platten 4 zur Abdeckung der Seitenwand 6 sind vorzugsweise parallel zu letzterer ausgerichtet. Zwischen den auf der Bodenwand 5 des Behälters 2 angeordneten Einleg-Platten 4 und den an der Seitenwand 6 des Behälters 2 angeordneten Einleg-Platten 4 kann eine Trennfuge 18 verbleiben. Die Trennfuge 18 hat eine freie Weite von höchstens 5 mm, insbesondere höchstens 3 mm, insbesondere höchstens 1 mm.
Zum Verschließen der Trennfuge 18 kann insbesondere im Bereich der Trennfuge 18 eine Beschichtung 19 vorgesehen sein. Für Details der Beschichtung 19 sei auf die vorhergehende Beschreibung der Beschichtung der Einleg-Platte 4 und/oder des Behälters 2 verwiesen. Die Beschichtung 19 bildet einen Schutz gegen ein Hinterlaufen der Einleg-Platten 4 mit der Silizium-Schmelze 3.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, auch die Seitenwand 6 zumindest bereichsweise mit der Beschichtung 19 zu versehen. Die Seitenwand 6 ist insbesondere in dem nicht von den Einleg-Platten abgedeckten Bereich, das heißt im Bereich oberhalb der Einleg-Platten 4, mit der Beschichtung 19 versehen. Die Beschichtung 19 reicht insbesondere mindestens bis zu einer Höhe, welche größer ist als eine maximal zu erwartende Füllhöhe h_max der Silizium-Schmelze 3 im Behälter 2.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei den vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispielen, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird.
Bei dem in 4 dargstellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, zwischen den Wänden 5, 6 des Behälters 2 und den Einleg-Platten 4 eine Beschichtung 20 anzuordnen. Die Beschichtung 20 ist aus einem schwer sinternden Material, beispielsweise Siliziumnitrid (Si₃N₄) oder Silizium-Oxynitrid (Si-O-N).
Die Beschichtung 20 wird aus einer Dispersion, insbesondere eines Pulvers, mit Partikeln, deren Durchmesser im Bereich von 0,1 μm bis 10 μm liegt, auf die Wände 5, 6 des Behälters 2 aufgebracht.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, die Einleg-Platte 4 im Bereich der Seitenwand 6 derart auszubilden, dass sie ausgehend von der Bodenwand 5 senkrecht zu dieser eine Gesamterstreckung aufweist, welche größer ist als die maximal zu erwartende Füllhöhe h_max der Silizium-Schmelze 3 im Behälter 2.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei den vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispielen, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Behälter 2 im Bereich der Seitenwände 6 und im Bereich der Bodenwand 5 mit einer Beschichtung 20 versehen. Als Diffusionsbarriere ist wiederum eine Einlegplatte 4 vorgesehen. Außerdem ist bei diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen, eine Vielzahl von Kristallisationskeimen 21 auf der Einleg-Platte 4 anzuordnen. Die Kristallisatioskeime 21 sind insbesondere parallel zur Bodenwand 5 des Behälters 2 angeordnet. Sie können insbesondere dreieckig, rechteckig, insbesondere quadratisch oder sechseckig ausgebildet sein. Sie sind insbesondere derart ausgebildet, dass die Bodenwand 5 des Behälters 2 mit ihnen parkettierbar, d. h. im Wesentlichen lückenlos abdeckbar ist.
Die Kristallisationskeime 21 sind durch die Einlegplatte 4 von der Bodenwand 5 getrennt.
Es kann vorgesehen sein, einen Spalt 22 zwischen den Kristallisationskeimen 21 und den Seitenwänden 6 des Behälters 2 zu belassen. Der Spalt 22 kann eine Ausdehnung in Richtung senkrecht zur Seitenwand 6 im Bereich von 100 µm bis 30 mm aufweisen.
Prinzipiell kann auch ein einziger Kristallisationskern 21 vorgesehen sein. Dieser kann abgesehen von dem möglichen Spalt 22 vorzugsweise im Wesentlichen Abmessungen aufweisen, derart, dass die Bodenwand 5 vollständig mit ihm abdeckbar ist.
Die Vorrichtung gem. 5 ist insbesondere zur Herstellung monokristalliner Silizium-Blöcke 30 vorteilhaft. Hierbei wird durch eine geeignete Temperatursteuerung im Tiegel Sorge getragen, dass die Temperatur im Bereich der Diffusionsbarriere unterhalb der Temperatur liegt, bei welcher es zur Bildung eines Eutektikum zwischen dem Material der Diffusionsbarriere und Silizium kommt. Vorzugsweise kommt die flüssige Silizium-Schmelze 3 nicht in direkten Kontakt mit der Diffusionsbarriere. Sie ist insbesondere durch die Kristallisationskeime 21 von der Diffusionsbarriere getrennt.
In der 6a ist schematisch ein Lebensdauertopogramm einer Säule 23, welche aus einem nicht-erfindungsgemäß hergestellten Silizium-Block herausgeschnitten wurde, dargestellt. Deutlich unterscheidbar ist ein auch einfach als Boden bezeichneter Boden-Bereich 24 an einem ersten Ende 25 der Säule 23, ein als Kappe 26 bezeichneter oberer Bereich an einem dem ersten Ende 25 entgegen gesetzten zweiten Ende 27 und ein Zwischenbereich 28. Der Bodenbereich 24 weist in einer Längs-Richtung 29 eine Erstreckung von mehr als 60 Millimeter auf.
Die Bereiche 24 und 26 sind definiert über die gemittelte Ladungsträgerlebensdauer in denselben. Als Bodenbereich 24 wird insbesondere der sich vom ersten Ende 25 in Längs-Richtung 29 erstreckende Bereich des Silizium-Blocks 30 bezeichnet, in welchem die lateral, d. h. senkrecht zur Längs-Richtung 29, gemittelte Ladungsträgerlebensdauer weniger als ein vorgegebener Grenzwert von maximal 3 µs, insbesondere maximal 2 µs, beträgt. Entsprechend beträgt die gemittelte Ladungsträgerlebensdauer in der Kappe 26, d. h. in dem sich in Längs-Richtung 29 an das zweite Ende 27 des Silizium-Blocks 30 anschließenden Bereich, weniger als dieser Grenzwert.
In der 6b ist der Verlauf der lateral gemittelten Lebensdauer der Ladungsträger der in 6a dargestellten Säule 23 dargestellt. Während die gemittelte Lebensdauer im Bereich des Bodens 24 und der Kappe 26 im Wesentlichen kleiner als 2 µs ist, liegt die lateral gemittelte Lebensdauer der freien Ladungsträger im Zwischenbereich 28 bei bis zu 8 µs. Sie beträgt insbesondere im Wesentlichen über den gesamten Zwischenbereich 28, d. h. in jeder beliebigen Höhe des Zwischenbereichs 28 mindestens 2 µs, insbesondere mindestens 3 µs, insbesondere mindestens 4 µs, insbesondere mindestens 5 µs, vorzugsweise mindestens 6 µs.
Da der Bodenbereich 24 und die Kappe 26 aufgrund der niedrigen Lebensdauer der Ladungsträger für die Weiterverarbeitung in photovoltaischen Anwendungen als minderwertig eingestuft und daher verworfen werden, beträgt die Ausbeute des nach einem üblichen Verfahren hergestellten Silizium-Blocks höchstens etwa 62%.
In den 7 und 8 ist exemplarisch ein Vergleich der Ladungsträgerlebensdauer an Vertikalschnitten durch multikristalline Silizium-Blöcke 30 dargestellt. Hierbei wurde der in 7 dargestellte Silizium-Block 30 ohne eine erfindungsgemäße Diffusionsbarriere hergestellt. Bei dem in 8 dargestellten Silizium-Block 30 diente als Einleg-Platte 4 ein Siliziumkarbid (SiC)-Wafer, welcher vor Einbringen der Silizium-Schmelze 3 in den Behälter 2 auf die Bodenwand 5 des Behälters 2 gelegt wurde. Der SiC-Wafer ist zur Verdeutlichung in der 8 dargestellt.
Wie in der 6a ist bei dem in 7 dargestellten Silizium-Block 30 wiederum deutlich der Bodenbereich 24, die Kappe 26 und der Zwischenbereich 28 unterscheidbar. Außerdem ist in Lateral-Richtung, d. h. in Richtung senkrecht zur Längs-Richtung 29 ein Zentralbereich 31 und ein diesen umgebender Umfangsbereich 32 unterscheidbar. Zusammengenommen kann man den Schnittbereich zwischen dem Zwischenbereich 28 und dem Zentralbereich 31 zu einem Kernbereich 33 und den Rest des Silizium-Blocks 30 zu einem Umfangsbereich 34 zusammenfassen. Wie die Bereiche 24 und 26 in Längs-Richtung 29 ist der Umfangsbereich 32 über die mittlere Ladungsträger-Lebensdauer definiert. Die gemittelte Ladungsträger-Lebensdauer beträgt im Umfangsbereich 32 weniger als ein vorgegebener Grenzwert von maximal 3 µs, insbesondere maximal 2 µs.
Wie aus der 8 klar ersichtlich ist, führt die Anordnung der Einleg-Platte 4 auf der Bodenwand 5 des Behälters 2 zu einer erheblichen Reduzierung der Erstreckung des Bodenbereichs 24 in Längs-Richtung 29.
Auch der Kernbereich 33 ist über seine Ladungsträger-Lebensdauer definiert. Bei dem erfindungsgemäß hergestellten Silizium-Block 30, d. h. bei Anordnung der Einleg-Platte 4 auf der Bodenwand 5 des Behälters 2 beträgt die lateral gemittelte Ladungsträger-Lebensdauer im Kernbereich 33 an jeder Höhe mehr als ein vorgegebener Mindestwert von mindestens 2 µs, insbesondere mindestens 3 µs, insbesondere mindestens 4 µs, insbesondere mindestens 5 µs. Wie aus der 8 deutlich ersichtlich ist, führt die Anordnung der Einleg-Platte 4 auf der Bodenwand 5 des Behälters 2 zu einer deutlichen Verringerung der Ausdehnung des Bodenbereichs 24 in Längs-Richtung 29 und damit zu einer Vergrößerung des Kernbereichs 33. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Bodenbereich 24 in Längs-Richtung 29 eine Erstreckung h von weniger als 1 cm auf. Allgemein weist der Bodenbereich 24 der erfindungsgemäß hergestellten Silizium-Blöcke 30 in Längs-Richtung 29 ausgehend vom ersten Ende 25 eine Erstreckung von höchstens 50 mm, insbesondere höchstens 30 mm, insbesondere höchstens 10 mm auf.
Entsprechend führt die Anordnung von Einleg-Platten 4 im Bereich der Seitenwände 6 zu einer Verringerung der Erstreckung des Umfangsbereichs 32 in Richtung senkrecht zur Längs-Richtung 29. Der Umfangsbereich 32 weist in lateraler Richtung, d. h. in Richtung senkrecht zur Längs-Richtung 29, eine Stärke von höchstens 50 mm, insbesondere von höchstens 30 mm, von höchstens 10 mm auf.
Durch die Diffusionsbarriere kann insbesondere erreicht werden, dass der Randbereich 34 eine maximale Stärke von höchstens 50 mm, insbesondere von höchstens 30 mm, insbesondere von höchstens 10 mm, insbesondere von höchstens 5 mm, insbesondere von höchstens 3 mm, insbesondere von höchstens 1 mm aufweist.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist daher die Ausbeute erheblich verbesserbar. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist insbesondere eine Ausbeute von mindestens 70%, insbesondere mindestens 75%, insbesondere mindestens 80% erzielbar.
In den 9 und 10 ist exemplarisch entsprechend wie in den 7 und 8 die Ladungsträgerlebensdauer an einem Vertikalschnitt durch monokristallene Silizium-Blöcke 30, welche mit Hilfe einer Vorlage von Kristallisationskeimen 21 erzielt wurden, dargestellt. 9 zeigt hierbei einen Silizium-Block 30, welcher ohne die Anordnung einer Diffusionsbarriere im Tiegel hergestellt wurde. Bei dem in 10 dargestellten Beispiel diente als Einleg-Platte 4 ein SiC-Wafer auf der Bodenwand 5, welcher, wie sich später herausstelle, in den Bereich der in der 10 linken Seitenwand 6 des Behälters 2 verrutschte. Aus den Figuren ist wiederum der deutliche Einfluss der Einlege-Platte 4 auf die Ladungsträgerlebensdauer im Silizium-Block 30 erkennbar.
Selbstverständlich können die Details der einzelnen Ausführungsbeispiele, insbesondere die ein- oder mehrteilige Ausbildung der Einleg-Platte 4, das Anordnen von Einleg-Platten 4 im Bereich der Seitenwand 6 und das Vorsehen von Beschichtungen 19, 20 je nach Bedarf miteinander kombiniert werden.
Prinzipiell ist es auch denkbar, zur Herstellung der Einleg-Platte 4 einen Träger mit einem Material, welches als Diffusionsbarriere für Verunreinigungen im Behälter 2 dient, zu beschichten. Für Details eines derartigen Materials sei auf die Beschreibung der Einleg-Platte 4 verwiesen.
Während die Einleg-Platte 4 bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 2 bis 4 mechanisch starr ausgebildet ist, kann es vorteilhaft sein, die Diffusionsbarriere flexibel, d. h. als Einleg-Folie auszubilden. Die starre Einleg-Platte 4 und die flexible Diffusionsbarriere werden zusammenfassend als Abdeck-Element bezeichnet.
Selbstverständlich kann anstelle der Silizium-Schmelze 3 auch eine Schmelze aus einem anderen Material mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 erstarrt werden. Hierbei kann es sich insbesondere um Nichteisenmetallschmelzen, insbesondere mit einem Anteil an Silizium oder Germanium, handeln.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005013410 A1 [0002, 0066]
DE 102005013410 B4 [0048]
DE 102005028435 A1 [0062]
DE 102005029039 A1 [0062]
DE 102005032789 A1 [0062]

Claims

Vorrichtung (1) zur Herstellung von Silizium-Blöcken (30) für photovoltaische Anwendungen umfassend a. einen Behälter (2) zur Aufnahme einer Silizium-Schmelze (3) mit i. einer Bodenwand (5) und ii. mindestens einer Seitenwand (6), b. Mittel zur Verringerung der Diffusion von Verunreinigungen aus mindestens einer der Wände (5, 6) des Behälters (2) in die Silizium-Schmelze und den Silizium-Kristall (3), c. wobei die Mittel zur Verringerung der Diffusion von Verunreinigungen mindestens ein Abdeck-Element (4; 4a) zur zumindest teilweisen Abdeckung mindestens einer der Wände (5, 6) des Behälters (1) umfassen.
Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Abdeck-Element als Einlege-Element, insbesondere als Einleg-Platte (4) oder Einleg-Folie (4a), zum Einlegen in den Behälter (2) ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeck-Element (4; 4a) derart ausgebildet ist, dass zumindest die Bodenwand (5) des Behälters (2) zu mindestens 90% vom Abdeck-Element (4; 4a) abdeckbar ist.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeck-Element (4; 4a) derart ausgebildet ist, dass zumindest die Seitenwand (5) des Behälters (2) zu mindestens 90% vom Abdeck-Element (4; 4a) abdeckbar ist.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeck-Element (4; 4a) aus einem Material ist, welches einen Schmelzpunkt aufweist, welcher oberhalb des Schmelzpunkts von Silizium liegt.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeck-Element (4; 4a) aus einem Material ist, welches eine Diffusionskonstante in Bezug auf Silizium aufweist, welche bei Temperaturen im Bereich von 20 °C bis 1500 °C höchstens 0,5-mal, insbesondere höchstens 0,3-mal, insbesondere höchstens 0,2-mal so groß ist wie die Diffusionskonstante eines der Übergangsmetalle Titan, Vanadium, Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt oder Nickel in Bezug auf Silizium bei den entsprechenden Temperaturen.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeck-Element (4; 4a) zumindest einen Anteil ausgewählt aus der Gruppe der Refraktärmetalle, deren Verbindungen sowie Siliziumdioxid (SiO₂), Siliziumcarbid (SiC) und Siliziumnitrit (Si₃N₄) aufweist.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeck-Element (4) eine Dichte von mindestens 90 mol-% aufweist.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeck-Element (4; 4a) aus aufgeschmolzenem Siliziumdioxid (SiO₂) hergestellt ist.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeck-Element (4; 4a) eine Dicke im Bereich von 0,001 mm bis 10 mm, insbesondere 0,05 mm bis 5 mm, insbesondere 0,4 mm bis 1 mm aufweist.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeck-Element (4; 4a) eine Beschichtung mit mindestens einem Stoff aus dem quarternären System Si-C-O-N aufweist.
Verfahren zur Herstellung von Silizium-Blöcken 30 umfassend die folgenden Schritte: – Bereitstellen eines Behälters (2) zur Aufnahme einer Silizium-Schmelze (3) mit – einer Bodenwand (5) und – mindestens einer Seitenwand (6), – Bereitstellen mindestens eines Einleg-Elements (4; 4a), – Anordnen des mindestens einen Einleg-Elements (4; 4a) im Behälter (2), derart, dass mindestens eine der Wände (5, 6) des Behälters (2) zu mindestens 50% vom Einleg-Element (4; 4a) abgedeckt ist, – Bereitstellen einer Silizium-Schmelze (3) im Behälter (2), – Erstarren der Silizium-Schmelze (3), – wobei das Einleg-Element (4, 4a) die Diffussion von Verunreinigungen aus der mindestens einen Wand (5, 6) des Behälters in das Silizium vermindert
Silizium-Block (30) hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 12.
Silizium-Block (30) hergestellt durch Erstarren einer Silizium-Schmelze (3) unter Verwendung einer Einleg-Platte (4) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, – wobei der Silizium-Block (30) einen sich in einer Längs-Richtung (29) erstreckenden Kernbereich (33) und einen an diesen angrenzenden Randbereich (34) mit gegenüber dem Kernbereich verminderter Ladungsträger-Lebensdauer aufweist, – wobei die über den Kernbereich (33) gemittelte Ladungsträger-Lebensdauer mindestens 2 µs beträgt, und – wobei an die Einleg-Platte (4) angrenzende Gebiete des Randbereiches (34) eine geringere Stärke aufweisen als nicht-angrenzende Gebiete des Randbereiches (34).