DE102012100147A1 - Process for the preparation of mono-, quasi-mono- or multicrystalline metal or semimetal bodies - Google Patents

Process for the preparation of mono-, quasi-mono- or multicrystalline metal or semimetal bodies Download PDF

Info

Publication number
DE102012100147A1
DE102012100147A1 DE102012100147A DE102012100147A DE102012100147A1 DE 102012100147 A1 DE102012100147 A1 DE 102012100147A1 DE 102012100147 A DE102012100147 A DE 102012100147A DE 102012100147 A DE102012100147 A DE 102012100147A DE 102012100147 A1 DE102012100147 A1 DE 102012100147A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
crucible
quartz glass
mono
metal
thin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102012100147A
Other languages
German (de)
Inventor
Dietmar Jockel
Dr. Müller Matthias
Frieder Kropfgans
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Schott Solar AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schott Solar AG filed Critical Schott Solar AG
Priority to DE102012100147A priority Critical patent/DE102012100147A1/en
Publication of DE102012100147A1 publication Critical patent/DE102012100147A1/en
Priority to PCT/EP2013/050428 priority patent/WO2013104729A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D27/00Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/04Influencing the temperature of the metal, e.g. by heating or cooling the mould
    • B22D27/045Directionally solidified castings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B11/00Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • C30B11/002Crucibles or containers for supporting the melt
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B28/00Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B28/04Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure from liquids
    • C30B28/06Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure from liquids by normal freezing or freezing under temperature gradient
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02Elements
    • C30B29/06Silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B35/00Apparatus not otherwise provided for, specially adapted for the growth, production or after-treatment of single crystals or of a homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B35/002Crucibles or containers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00Crucible or pot furnaces
    • F27B14/08Details peculiar to crucible or pot furnaces

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mono-, quasimono- oder multikristallinen Metall- oder Halbmetallkörpers durch gerichtetes Erstarren aus einer Schmelze 3, insbesondere von mono-, quasimono- oder mulitkristallinen Siliziumkörpern nach dem Vertical-Gradient-Freeze-Verfahren (VGF-Verfahren). Bei dem Verfahren erstarrt die Schmelze in einem Schmelztiegel 2 unter Einwirkung eines Temperaturgradienten, der in einer vertikalen Richtung und vom oberen Ende des Schmelztiegels 2 zu dessen unterem Ende verläuft, zu dem mono-, quasimono- oder multikristallinen Metall- oder Halbmetallkörper gerichtet. Vor dem Einbringen oder vor dem Erzeugen der Schmelze 3 in dem Schmelztiegel 2 wird der Boden des Schmelztiegels mit einer dünnen Trennschicht 35, 36 bedeckt. Erfindungsgemäß ist die dünne Trennschicht 35, 36 aus Quarzglas ausgebildet, insbesondere aus einem hochreinen, auch synthetisch hergestellten Quarzglas. So hergestellte Ingots zeigen über ihr gesamtes Volumen sehr homogene Eigenschaften und weisen auch in den Randbereichen nur einen sehr geringen Verunreinigungsgehalt auf.The invention relates to a method for producing a mono-, quasimono- or multicrystalline metal or semi-metal body by directional solidification from a melt 3, in particular mono-, quasimono- or multi-crystalline silicon bodies using the vertical gradient freeze method (VGF method ). In the process, the melt solidifies in a crucible 2 under the action of a temperature gradient which runs in a vertical direction and from the upper end of the crucible 2 to its lower end, directed towards the mono-, quasimono- or multicrystalline metal or semimetal body. Before the melt 3 is introduced into the crucible 2 or before it is generated, the bottom of the crucible is covered with a thin separating layer 35, 36. According to the invention, the thin separating layer 35, 36 is formed from quartz glass, in particular from a highly pure, also synthetically produced quartz glass. Ingots produced in this way show very homogeneous properties over their entire volume and also have only a very low level of contamination in the edge areas.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Herstellung von vergleichsweise großen mono-, quasimono- und multikristallinen Materialrohlingen nach dem Vertical-Gradiant-Freeze-Verfahren (nachfolgend auch VGF-Verfahren genannt), insbesondere von mono-, quasimono- und multikristallinen Metall- oder Halbmetallkörpern, bevorzugt von mono-, quasimono- und multikristallinem Silizium für Anwendungen in der Photovoltaik oder von mono-, quasimono- und multikristallinem Germaniumkristallen.The present invention generally relates to the production of comparatively large mono-, quasi-mono- and multicrystalline material blanks according to the vertical-gradiant-freeze method (also referred to below as VGF method), in particular of mono-, quasimono- and multicrystalline metal or semimetal bodies. preferably of mono-, quasi-mono- and multicrystalline silicon for applications in photovoltaics or mono-, quasimono- and multicrystalline germanium crystals.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Solarzellen sollen einen möglichst hohen Wirkungsgrad bei der Umwandlung von Sonnenstrahlung in Strom aufweisen. Dieser ist von mehreren Faktoren abhängig, wie unter anderem von der Reinheit des Ausgangsmateriales, dem Eindringen von Verunreinigungen während der Kristallisation von den Berührungsflächen des Kristalls mit dem Tiegel in das Kristallinnere, dem Eindringen von Sauerstoff und Kohlenstoff aus der umgebenden Atmosphäre in das Kristallinnere und auch von der Wachstumsrichtung der einzelnen Kristallkörner.Solar cells should have the highest possible efficiency in the conversion of solar radiation into electricity. This depends on several factors, among others, the purity of the starting material, the penetration of impurities during the crystallization from the contact surfaces of the crystal with the crucible into the interior of the crystal, the penetration of oxygen and carbon from the surrounding atmosphere into the interior of the crystal and also from the growth direction of the individual crystal grains.

Neben der Herstellung von monokristallinem Silizium nach dem Czochralski-Verfahren ist aus dem Stand der Technik auch die Herstellung von großvolumigen mono-, quasimono- und multikristallinen Silizium-Ingots durch gerichtetes Erstarren von schmelzflüssigem Silizium in einem Schmelztiegel bekannt. Dabei wird der Kristallschmelze an ihrem Boden Wärme entzogen, so dass ein Kristall von unten nach oben wachst. Es entsteht ein Block, aus mono-, quasimono- oder multikristallinem Silizium.In addition to the production of monocrystalline silicon by the Czochralski process, the prior art also discloses the production of large-volume mono-, quasi-mono- and multicrystalline silicon ingots by directed solidification of molten silicon in a crucible. The crystal melt is deprived of heat at its bottom, so that a crystal grows from bottom to top. The result is a block of mono-, quasi-mono- or multicrystalline silicon.

Dabei ist auf eine Ausrichtung der Isothermen des Temperaturfeldes eben und parallel zur Grundfläche des Schmelztiegels, d. h. horizontal, zu achten, was in einer ebenen Phasengrenze resultiert, sodass die einzelnen Kristalle dann senkrecht von unten nach oben wachsen.In this case, an orientation of the isotherms of the temperature field is flat and parallel to the base of the crucible, d. H. horizontally, which results in a flat phase boundary so that the individual crystals then grow vertically from bottom to top.

Die Deutsche Patentanmeldung DE 10 2007 038 851 A1 der Anmelderin, deren Inhalt hiermit im Wege der Bezugnahme ausdrücklich mit beinhaltet sei, offenbart ein Verfahren zur Herstellung von monokristallinem Silizium nach dem VGF-Verfahren. Der Boden eines aus Quarzglas hergestellten Schmelztiegels wird zur Erzielung eines monokristallinen Kristallwachstums mit einer dünnen Platte aus monokristalllinem Silizium bedeckt. Diese Platte kann auch aus mehreren kleineren Platten aus monokristalllinem Silizium bestehen und wird Teil des herzustellenden monokristallinen Siliziums. Die Schmelztiegel werden üblicherweise vom Hersteller zugekauft und bestehen üblicherweise aus einem Quarglas, das einen Verunreinigungsgrad von > 50 ppm aufweist. Diese Verunreinigungen diffundieren währen der Kristallisation in den Si-Ingot und machen so relativ große Randbereiche des Si-Ingots für die spätere Verwendung für hochreine Si-Solarzellen unbrauchbar.The German patent application DE 10 2007 038 851 A1 The assignee, the contents of which are expressly incorporated herein by reference, discloses a method of producing monocrystalline silicon by the VGF method. The bottom of a crucible made of quartz glass is covered with a thin plate of monocrystalline silicon to achieve monocrystalline crystal growth. This plate can also consist of several smaller plates of monocrystalline silicon and becomes part of the monocrystalline silicon to be produced. The crucibles are usually purchased from the manufacturer and usually consist of a quartz glass having a degree of contamination of> 50 ppm. These impurities diffuse into the Si ingot during crystallization and thus make relatively large edge regions of the Si ingot unusable for later use for high-purity Si solar cells.

WO 2010/088046 A1 offenbart ein vergleichbares Verfahren. WO 2010/088046 A1 discloses a comparable method.

Bei der Herstellung von multikristallinem Silizium nach dem vorstehenden Verfahren sind zwar die Keimkristallplatten auf dem Boden des Schmelztiegels nicht notwendig. Allerdings ist auch hier insbesondere der Boden des multikristallinen Si-Ingots mit Verunreinigungen durchsetzt, was eine inakzeptabel hohe Verunreinigung zur Folge hat.In the production of multicrystalline silicon according to the above method, although the seed crystal plates are not necessary at the bottom of the crucible. However, here too the soil of the multicrystalline Si ingot in particular is permeated with impurities, which results in an unacceptably high level of contamination.

EP 0 748 885 A1 offenbart die Verwendung eines aus Quarzglas natürlicher Herkunft (fused quartz) ausgebildeten Schmelztiegels zur Herstellung von monokristallinem Silizium nach dem Czochralski-Verfahren. Zur Vermeidung der Bildung von Cristobalit-Schichten nahe der Oberfläche des Schmelztiegels wird dessen Oberfläche mit zumindest einer entglasungsfördernden Beschichtung versehen. EP 0 748 885 A1 discloses the use of a crucible formed from fused quartz to produce monocrystalline silicon by the Czochralski process. To avoid the formation of cristobalite layers near the surface of the crucible whose surface is provided with at least one devitrification-promoting coating.

EP 1 304 399 B1 offenbart die Beschichtung der Innenoberflächen eines Quarzglas-Schmelztiegels mit einer Beschichtung zur Kristallisationsförderung an der Oberfläche. EP 1 304 399 B1 discloses the coating of the inner surfaces of a quartz glass crucible with a coating for promoting crystallization at the surface.

DE 1 138 514 offenbart einen aus einem schwer schmelzbaren Metall, wie beispielsweise Tantal, Wolfram oder Molybdän, ausgebildeten Schmelztiegel, dessen Innenoberfläche zur Reduzierung der Abgabe von Verunreinigungen mit einer aus Quarzglas bestehenden Oberfläche fest verbunden ist. DE 1 138 514 discloses a crucible formed of a refractory metal, such as tantalum, tungsten or molybdenum, whose inner surface is fixedly bonded to a quartz glass surface to reduce the release of contaminants.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein effizienteres Verfahren zur Herstellung eines mono-, quasimono- oder multikristallinen Metall- oder Halbmetallkörpers durch gerichtetes Erstarren aus einer Schmelze mit hoher Reinheit bereitzustellen.It is therefore an object of the present invention to provide a more efficient process for producing a mono-, quasi-mono- or multicrystalline metal or semimetal body by directional solidification from a high purity melt.

Diese und weitere Aufgaben werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der rückbezogenen Unteransprüche.These and other objects are achieved according to the present invention by a method having the features of claim 1. Further advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Somit geht die vorliegende Erfindung von einem Verfahren zur Herstellung eines mono-, quasimono- oder multikristallinen Metall- oder Halbmetallkörpers durch gerichtetes Erstarren aus einer Schmelze aus, insbesondere von monokristallinen Siliziumkörpern nach dem Vertical-Gradient-Freeze-Verfahren (VGF-Verfahren), bei welchem Verfahren die Schmelze in einem Schmelztiegel unter Einwirkung eines Temperaturgradienten, der in einer vertikalen Richtung und vom oberen Ende des Schmelztiegels zu dessen unterem Ende verläuft, zu dem mono-, quasimono- oder multikristallinen Metall- oder Halbmetallkörper gerichtet erstarrt, wobei vor dem Einbringen oder vor dem Erzeugen der Schmelze in dem Schmelztiegel der Boden des Schmelztiegels mit einer dünnen Trennschicht bedeckt wird.Thus, the present invention relates to a process for producing a mono-, quasi-mono- or multicrystalline metal or Semi-metal body by directed solidification of a melt, in particular of monocrystalline silicon bodies according to the vertical gradient freeze method (VGF method), in which method the melt in a crucible under the action of a temperature gradient, in a vertical direction and from the top of the crucible extends to the lower end, directionally solidified to the mono-, quasi-mono- or multicrystalline metal or semimetal body, wherein prior to introduction or before the production of the melt in the crucible, the bottom of the crucible is covered with a thin separation layer.

Erfindungsgemäß ist die dünne Trennschicht aus Quarzglas ausgebildet. Quarzglas ist in hoher Reinheit und mit einem geringen Verunreinigungsgehalt kostengünstig erhältlich, insbesondere auch in Standardabmessungen, die der Bodenfläche des Schmelztiegels oder einem ganzzahligen Bruchteilsverhältnis davon entsprechen. Somit kann eine effiziente Trennschicht kostengünstig bereitgestellt werden. Aufgrund der Eigenschaften von Quarzglas, insbesondere des hohen Schmelzpunkts, kann die Quarzglas-Trennschicht insbesondere sehr dünn bereitgestellt werden und kann den hohen Temperaturen und der in dem Schmelztiegel aufgenommenen Schmelze dennoch ausreichend widerstehen, sodass sich insgesamt eine sehr hohe Ausbeute an mono-, quasimono- oder multikristallinen Metall- oder Halbmetallkörper ergibt. Nach dem Erstarren und Herauslösen des Ingots aus dem Schmelztiegel braucht einfach nur die sehr dünne Trennschicht am unteren Ende des Ingots abgetrennt zu werden.According to the invention, the thin separating layer is made of quartz glass. Quartz glass is inexpensive to obtain in high purity and low impurity content, especially in standard dimensions corresponding to the bottom area of the crucible or an integral fraction ratio thereof. Thus, an efficient separation layer can be provided inexpensively. Due to the properties of quartz glass, in particular the high melting point, the quartz glass separating layer can in particular be provided very thinly and can still sufficiently withstand the high temperatures and the melt received in the crucible, so that overall a very high yield of mono-, quasimono- or multicrystalline metal or semimetal body. After solidification and dissolution of the ingot from the crucible just needs to be separated only the very thin separation layer at the bottom of the ingot.

Die unmittelbar darüber befindliche Schicht weist bereits den gewünschten nahezu verschwindenden Verunreinigungsgehalt auf. Dabei kann der Schmelztiegel insbesondere auch aus einem Quarzglas mit einem höheren Verunreinigungsgehalt ausgebildet sein. Dieser kann, beispielsweise zum Zwecke einer mechanischen Abstützung bei den hohen Prozesstemperaturen in einem diesen umgebenden Graphittiegel aufgenommen sein, sodass der Schmelztiegel insgesamt vergleichsweise kostengünstig und einfach aufgebaut ist. Dennoch lässt sich erfindungsgemäß ein sehr hoher Prozentsatz an verwertbarem mono-, quasimono- oder multikristallinen Metall- oder Halbmetallingot mit einem geringen Verunreinigungsgehalt erzielen.The layer immediately above it already has the desired almost vanishing impurity content. In this case, the crucible can in particular also be formed from a quartz glass with a higher impurity content. This can be added, for example, for the purpose of mechanical support at the high process temperatures in a surrounding graphite crucible, so that the crucible is constructed overall comparatively inexpensive and simple. Nevertheless, according to the invention, a very high percentage of recoverable mono-, quasi-mono- or multicrystalline metal or metallo-metal ingot with a low impurity content can be achieved.

Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass die dünne(n) Quarzglasplatte(n) nicht, jedenfalls nicht nennenswert, in der in dem Schmelztiegel aufgenommenen Schmelze aufschwimmen.Surprisingly, it has been found that the thin (n) quartz glass plate (s) do not, at least not appreciably, float in the melt received in the crucible.

Anders als nach dem Stand der Technik wird erfindungsgemäß die dünne Trennschicht aus dem Quarzglas nicht als Keimplatte zur Induzierung einer Kristallorientierung des Ingots in einer Richtung parallel zur vertikalen Richtung des Schmelztiegels verwendet. Das Quarzglas dient im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht einer Induzierung einer bevorzugten Kristallisationsrichtung, sondern dient lediglich einer Trennung der Schmelze von dem Boden, ggf. auch von Seitenwänden, des Schmelztiegels. Ein Ingot mit homogenen Eigenschaften über sein gesamtes Volumen und insbesondere auch über dessen Randbereiche kann somit erfindungsgemäß kostengünstiger bereitgestellt werden, insbesondere mit einem geringeren Verunreinigungsgehalt.Unlike the prior art, according to the present invention, the thin separation layer of quartz glass is not used as a seed plate for inducing crystal orientation of the ingot in a direction parallel to the vertical direction of the crucible. For the purposes of the present invention, the quartz glass does not serve to induce a preferred crystallization direction, but merely serves to separate the melt from the bottom, if appropriate also from side walls, of the crucible. An ingot with homogeneous properties over its entire volume and in particular also over its edge regions can thus be provided more cheaply according to the invention, in particular with a lower impurity content.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Quarzglas ein hochreines synthetisches Quarzglas, das mit einem nahezu verschwindenden Verunreinigungsgehalt oder mit einem maximal zulässigen Verunreinigungsgehalt, der auf die jeweils gewünschte Anforderung abgestimmt ist, kostengünstig erhältlich ist oder kostengünstig hergestellt werden kann.According to a further embodiment, the quartz glass is a high-purity synthetic quartz glass which can be obtained cost-effectively with a virtually vanishing impurity content or with a maximum permissible impurity content, which is matched to the respective desired requirement, or can be produced inexpensively.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform beträgt ein Verunreinigungsgehalt des Tiegels an Eisen (Fe) und anderen Elementen maximal 30 ppmw (parts per million by weight). Der Verunreinigungsgehalt des Quarzglases an Eisen (Fe) und anderen Elementen beträgt dem gegenüber weniger als 30 ppbw (parts per billion by weight). Somit können bereits die unmittelbar an die dünne Trennschicht angrenzenden Abschnitte des mono-, quasimono- oder multikristallinen Metall- oder Halbmetallingots einen nahezu verschwindenden Verunreinigungsgehalt aufweisen.According to another embodiment, an impurity content of the crucible of iron (Fe) and other elements is at most 30 ppmw (parts per million by weight). The impurity content of the quartz glass on iron (Fe) and other elements is less than 30 ppbw (parts per billion by weight). Thus, already directly adjacent to the thin separation layer portions of the mono-, quasi-mono- or multicrystalline metal or Halbmetallingots have a nearly vanishing impurity content.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Temperatur des Bodens des Schmelztiegels auf einer Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Metalls oder Halbmetalls gehalten, um ein Schmelzen der dünnen Trennschicht jedenfalls bis hinab zum Boden des Schmelztiegels zu verhindern. Bevorzugter wird die Temperatur des Bodens des Schmelztiegels so gesteuert oder geregelt, dass ein Schmelzen der dünnen Trennschicht jedenfalls bis hinab zu einer Restdicke der dünnen Trennschicht von wenigstens 30 μm verhindert ist.According to a further embodiment, the temperature of the bottom of the crucible is maintained at a temperature below the melting temperature of the metal or semi-metal in order to prevent melting of the thin separating layer at least down to the bottom of the crucible. More preferably, the temperature of the bottom of the crucible is controlled or controlled so that melting of the thin separating layer is prevented, at least down to a residual thickness of the thin separating layer of at least 30 microns.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform bedeckt die dünne Trennschicht den Boden des Schmelztiegels vollständig. Dabei kann die dünne Trennschicht einstückig ausgebildet sein. Dünne Quarzglasscheiben mit Abmessungen, die den Innenabmessungen von handelsüblichen zur Herstellung von Metall- oder Halbmetallingots mit Standardabmessungen verwendeten Schmelztiegeln aus Quarzglas entsprechen, sind im Handel kostengünstig erhältlich. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass derartige Quarzglasscheiben beim gerichteten Erstarren von Metall- oder Halbmetallingots aus einer Schmelze die Erzielung einer höheren Ausbeute in einfacher und kostengünstiger Weise ermöglichen.According to another embodiment, the thin release layer completely covers the bottom of the crucible. In this case, the thin separating layer can be formed in one piece. Thin quartz glass panes having dimensions corresponding to the internal dimensions of commercial quartz glass crucibles used to make standard sized metal or semi-metal ingots are commercially available inexpensively. Surprisingly, it has been found that such quartz glass panes in the directional solidification of metal or Halbmetallingots from a melt to achieve a higher Allow yield in a simple and cost-effective manner.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die dünne Trennschicht von einer Mehrzahl von dünnen Quarzglasplatten ausgebildet, die unmittelbar aneinander angrenzend angeordnet werden, um den Boden des Schmelztiegels vollständig zu bedecken. Dies kann beispielsweise aus Kostengründen von Vorteil sein, wenn Quarzglasplatten nur mit kleineren Abmessungen als den Innenabmessungen des zum gerichteten Erstarren verwendeten Schmelztiegels verfügbar sind. Für eine solche Anordnung der Quarzglasplatten unmittelbar aneinander angrenzend auf dem Boden des Schmelztiegels eignen sich einfache geometrische Formen, die einander zu geschlossenen Flächen gut ergänzen, wie insbesondere rechteckförmige, quadratische oder gleichseitige drei- bzw. sechseckige Grundflächen der Keimplatten.According to another embodiment, the thin separation layer is formed by a plurality of thin fused quartz plates which are placed immediately adjacent to each other to completely cover the bottom of the crucible. This may be advantageous for cost reasons, for example, if quartz glass plates are available only with smaller dimensions than the internal dimensions of the crucible used for directional solidification. For such an arrangement of quartz glass plates directly adjacent to each other on the bottom of the crucible are simple geometric shapes that complement each other well to closed surfaces, such as in particular rectangular, square or equilateral triangular or hexagonal bases of the germ plates.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Metall- oder Halbmetallkörper ein monokristalliner Metall- oder Halbmetallkörper, der durch Sägen entlang von sich in der vertikalen Richtung erstreckenden Sägelinien in eine Mehrzahl von monokristallinen Metall- oder Halbmetallkörpern unterteilt wird, wobei die Mehrzahl von Quarzglasplatten so auf dem Boden des Schmelztiegels angeordnet werden, dass Ränder der Quarzglasplatten den Beginn der späteren Sägelinien festlegen. Diese können insbesondere auf die typischen Abmessungen von Bauelementen abgestimmt sein, beispielsweise auf die Abmessungen von Solarzellen zur Verwendung in der Photovoltaik, sodass diese durch einfaches Sägen entlang der durch die Ränder der Quarzglasscheiben vorgegebenen Sägelinien in den gewünschten Abmessungen vorgegeben werden können, ggf. nach weiterer Bearbeitung an den Rändern Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Mehrzahl von dünnen Quarzglasplatten eine konstante Dicke auf, sodass man beim Abtrennen des unteren Endes des Ingots einfach nur eine Schicht mit der maximalen Stärke der verwendeten Quarzglasplatten abzutrennen braucht.According to another embodiment, the metal or semimetal body is a monocrystalline metal or semimetal body which is divided into a plurality of monocrystalline metal or semimetal bodies by sawing along saw lines extending in the vertical direction, the plurality of quartz glass plates thus being on the ground be arranged of the crucible that edges of the quartz glass plates set the beginning of the later sawing lines. These can in particular be matched to the typical dimensions of components, for example, the dimensions of solar cells for use in photovoltaics, so that they can be specified by simply sawing along the predetermined by the edges of the quartz glass saw lines in the desired dimensions, possibly after further Processing at the edges According to a further embodiment, the plurality of thin quartz glass plates has a constant thickness, so that when separating the lower end of the ingot, it is simply necessary to separate only one layer with the maximum thickness of the quartz glass plates used.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die dünne Trennschicht eine Dicke von zumindest 50 μm auf, bevorzugter von zumindest 1000 μm. Experimente der Erfinder haben ergeben, dass insbesondere beim gerichteten Erstarren von Si-Ingots die vorgenannte Dicke ausreichend für eine ausreichende mechanische Stabilität der Trennschicht aus Quarzglas ist, insbesondere ein vollständiges Aufweichen der Quarzglasschicht verhindert ist, jedenfalls bis zu einer als minimal erachteten Restdicke von 30 μm. Nach oben ist die Dicke nur durch die Verfügbarkeit von dicken Glasplatten begrenzt, dennoch ist es sinnvoll, die Dicke so klein wie möglich zu gestalten.According to a further embodiment, the thin separating layer has a thickness of at least 50 μm, more preferably of at least 1000 μm. Experiments by the inventors have shown that, in particular in the directional solidification of Si ingots, the aforementioned thickness is sufficient for sufficient mechanical stability of the separating layer of quartz glass, in particular complete softening of the quartz glass layer is prevented, at least up to a residual thickness of 30 μm considered to be minimal , Upwards, the thickness is limited only by the availability of thick glass plates, yet it makes sense to make the thickness as small as possible.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Quarzglas mit einem Trennmittel beschichtet, was ein einfaches Abtrennen bzw. Ablösen des Ingots von der Trennschicht nach dem gerichteten Erstarren ermöglicht. Trennmittel mit einem geringen Verunreinigungsgehalt sind verfügbar und aus dem Stand der Technik bekannt.According to a further embodiment, the quartz glass is coated with a release agent, which allows easy separation or detachment of the ingot from the release layer after directional solidification. Release agents with a low impurity content are available and known in the art.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden vor dem Einbringen oder vor dem Erzeugen der Schmelze in dem Schmelztiegel ergänzend auch Seitenwände des Schmelztiegels mit einer dünnen Trennschicht aus dem Quarzglas in der vorstehend beschriebenen bedeckt, um eine Verunreinigung auch der Seitenwandbereiche des Ingots zu unterbinden.According to a further embodiment, prior to the introduction or before the production of the melt in the crucible, side walls of the crucible are additionally covered with a thin separating layer of the quartz glass in the above-described manner in order to prevent contamination of the sidewall regions of the ingot.

Ein weiterer bevorzugter Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens zur Herstellung eines monokristallinen Silizium-Ingots mittels eines Vertical-Gradient-Freeze-Kristallziehverfahrens (VGF-Verfahrens) als Ausgangsmaterial für Bauelemente in der Photovoltaik, wie beispielsweise Solarzellen zur Ausbildung von Photovoltaik-Modulen.Another preferred aspect of the present invention relates to the use of the method described above for producing a monocrystalline silicon ingot by means of a vertical gradient freeze crystal pulling (VGF) process as a starting material for photovoltaic devices, such as photovoltaic solar cells modules.

Zur Ausführung des vorgenannten Verfahrens kann insbesondere eine Vorrichtung mit einem feststehenden Schmelztiegel und einer Heizeinrichtung zum Aufschmelzen des in dem Tiegel befindlichen Siliziums eingesetzt werden. Dabei sind/ist die Heizeinrichtung und/oder eine thermische Dämmung der Vorrichtung so ausgelegt, um in dem Tiegel einen Temperaturgradienten in der Längsrichtung bzw. vertikalen Richtung auszubilden. Dies erfolgt normalerweise dadurch, dass der Boden des Tiegels auf einer niedrigeren Temperatur gehalten wird als das obere Ende desselben. Ferner weist bei einer solchen Vorrichtung die Heizeinrichtung einen Mantelheizer zur Unterdrückung eines Wärmeflusses senkrecht zur Längsrichtung, das heißt horizontal auswärts gerichtet, auf.In particular, a device having a stationary crucible and a heating device for melting the silicon present in the crucible can be used to carry out the aforementioned method. In this case, the heating device and / or a thermal insulation of the device are / is designed so as to form a temperature gradient in the longitudinal direction or vertical direction in the crucible. This is normally done by keeping the bottom of the crucible at a lower temperature than the top of the same. Furthermore, in such a device, the heating device has a jacket heater for suppressing a heat flow perpendicular to the longitudinal direction, that is directed horizontally outward on.

Dabei ist der Mantelheizer bevorzugt ein Einzonenheizer, der so ausgelegt ist, dass seine Heizleistung in der Längsrichtung bzw. vertikalen Richtung von dem oberen Ende zu dem unteren Ende des Schmelztiegels hin abnimmt, um zur Aufrechterhaltung des in dem Schmelztiegel ausgebildeten Temperaturgradienten zumindest beizutragen. Mit anderen Worten, durch Variieren der Heizleistung des Mantelheizers in Längsrichtung des Tiegels in stetiger oder diskreter Weise wird die Ausbildung eines vorbestimmten Temperaturgradienten in dem Tiegel zumindest unterstützt. Dieser Temperaturgradient wird in dem Schmelztiegel durch unterschiedliche Temperaturen eines Deckelheizers und einer Bodenheizers in an sich bekannter Weise vorgegeben. Dabei ist die Temperatur des Bodenheizers am Boden des Schmelztiegels niedriger, insbesondere unterhalb der Schmelztemperatur des zu verarbeitenden Siliziums. Zweckmäßig erstreckt sich dabei der Bodenheizer nicht zwangsläufig über die gesamte Grundfläche des Tiegels. Die Ausbildung einer ebenen Phasengrenzen in dem zu kristallisierenden Material, beispielsweise Silizium, ist mit einem sich über die Grundfläche des Tiegels erstreckenden Bodenheizer zwar am exaktesten realisierbar, aber eine in der Praxis ausreichend ebene Phasengrenze kann auch noch mit einem ringförmigen Bodenheizer erzielt werden, der in der Kristallisationsphase bezüglich seiner Temperaturabsenkung über die Prozesszeit sehr gut an das Temperaturprofil des Mantelheizers abgestimmt ist.In this case, the jacket heater is preferably a single-zone heater which is designed so that its heating power in the longitudinal direction or vertical direction decreases from the upper end to the lower end of the crucible in order to at least contribute to the maintenance of the temperature gradient formed in the crucible. In other words, by varying the heat output of the jacket heater in the longitudinal direction of the crucible in a continuous or discrete manner, the formation of a predetermined temperature gradient in the crucible is at least supported. This temperature gradient is predetermined in the crucible by different temperatures of a lid heater and a bottom heater in a conventional manner. The temperature of the bottom heater at the bottom of the crucible is lower, in particular below the melting temperature of the silicon to be processed. Suitably, the bottom heater does not necessarily extend over the entire base of the crucible. The formation of a planar phase boundaries in the material to be crystallized, for example silicon, with a bottom heater extending over the bottom surface of the crucible, although the most accurate feasible, but in practice sufficiently flat phase boundary can also be achieved with an annular bottom heater, the in the crystallization phase with respect to its temperature drop over the process time is very well matched to the temperature profile of the jacket heater.

FigurenübersichtLIST OF FIGURES

Nachfolgend wird die Erfindung in beispielhafter Weise und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, woraus sich weitere Merkmale, Vorteile und zu lösende Aufgaben ergeben werden. Es zeigen:The invention will now be described by way of example and with reference to the accompanying drawings, from which further features, advantages and objects to be achieved will result. Show it:

1 in einer schematischen Schnittdarstellung eine Vorrichtung zur Herstellung von monokristallinem Silizium gemäß der vorliegenden Erfindung; 1 in a schematic sectional view of an apparatus for producing monocrystalline silicon according to the present invention;

2a in einer schematischen Draufsicht gemäß einer ersten Ausführungsform die Anordnung von insgesamt vier Quarzglasplatten zur Ausbildung einer dünnen Trennschicht auf dem Boden eines Schmelztiegels sowie die Orientierung von Sägelinien, entlang denen der Ingot nach dem gerichteten Erstarren in kleinere Blöcke unterteilt wird; 2a in a schematic plan view according to a first embodiment, the arrangement of a total of four quartz glass plates to form a thin separation layer on the bottom of a crucible and the orientation of sawing lines along which the ingot is divided into smaller blocks after directional solidification;

2b in einer schematischen Draufsicht gemäß einer zweiten Ausführungsform die Anordnung von insgesamt zwei Quarzglasplatten zur Ausbildung einer dünnen Trennschicht auf dem Boden eines Schmelztiegels sowie die Orientierung einer Sägelinie, entlang der der Ingot nach dem gerichteten Erstarren in zwei kleinere Blöcke unterteilt wird; und 2 B in a schematic plan view according to a second embodiment, the arrangement of a total of two quartz glass plates to form a thin separation layer on the bottom of a crucible and the orientation of a sawing line along which the ingot is divided into two smaller blocks after directional solidification; and

2c einer schematischen Draufsicht gemäß einer dritten Ausführungsform die Bedeckung des gesamten Bodens des Schmelztiegels mit einer einzigen, einstückig ausgebildeten Quarzglasplatte zur Ausbildung einer dünnen Trennschicht gemäß der vorliegenden Erfindung. 2c a schematic plan view according to a third embodiment, the covering of the entire bottom of the crucible with a single, integrally formed quartz glass plate to form a thin separating layer according to the present invention.

In den Figuren bezeichnen identische Bezugszeichen identische oder im Wesentlichen gleich wirkende Elemente oder Elementgruppen.In the figures, identical reference numerals designate identical or essentially identically acting elements or groups of elements.

Ausführliche Beschreibung von bevorzugten AusführungsbeispielenDetailed description of preferred embodiments

Die 1 zeigt ein Beispiel für eine Vertical-Gradiant-Freeze-Kristallisationsanlage, die bei einem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt wird, das nachfolgend beispielhaft anhand eines Verfahrens zur Herstellung eines Silizium-Ingots beschrieben wird. Die insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnete Anlage weist einen Tiegel mit viereckigem Querschnitt auf. Gemäß der 1 ist der Tiegel von einem als Schmelztiegel dienenden Quarzglastiegel 2 ausgebildet, der zur mechanischen Abstützung in einem korrespondierend ausgebildeten Graphitbehälter 4 eng anliegend aufgenommen ist. Die in dem Quarzglastiegel 2 aufgenommene Schmelze 3, insbesondere eine Silizium-Schmelze, gelangt somit nicht in Anlage zu dem Graphitbehälter 4. Der Schmelztiegel ist aufrecht stehend angeordnet, so dass die Schmelztiegelwände entlang der Richtung der Schwerkraft verlaufen. Der Schmelztiegel 2 ist ein kommerziell erhältlicher Quarzglastiegel mit einer Grundfläche von beispielsweise 550 × 550 mm, 680 × 680 mm oder 1000 × 1000 mm und kann mit einem Trennmittel beschichtet sein, dass als Trennschicht zwischen den Seitenwänden des Schmelztiegels aus dem o. g. Quarzglas und der Schmelze, insbesondere der Silizium-Schmelze, dienen kann.The 1 shows an example of a vertical-degree freeze-crystallization plant, which is used in a method according to the invention, which is described below by way of example by a method for producing a silicon ingot. The total with the reference numeral 1 designated plant has a crucible with a square cross-section. According to the 1 is the crucible of a quartz glass crucible serving as a crucible 2 formed, the mechanical support in a correspondingly formed graphite container 4 is closely attached. The in the quartz glass crucible 2 absorbed melt 3 , in particular a silicon melt, thus does not come into contact with the graphite container 4 , The crucible is placed upright so that the crucible walls run along the direction of gravity. The melting pot 2 is a commercially available quartz glass crucible with a footprint of, for example 550 × 550 mm, 680 × 680 mm or 1000 × 1000 mm and may be coated with a release agent that serves as a release layer between the side walls of the crucible of the above-mentioned quartz glass and the melt, in particular Silicon melt, can serve.

Oberhalb und unterhalb des so ausgebildeten Tiegels befindet sich ein Deckelheizer 6 bzw. ein Bodenheizer 5, wobei zwischen dem Tiegel und dem Bodenheizer 5 eine Tiegelaufstellplatte 40, beispielsweise aus Graphit, angeordnet ist, die in der Darstellung nur schematisch angedeutet ist. Dabei ist die eigentliche Halterung des vorgenannten Tiegels so ausgebildet, dass zwischen dem Bodenheizer 5 und der den Tiegel abstützenden Tiegelaufstellplatte 40 ein schmaler Spalt ausgebildet ist. Umgeben wird die Kernzone des Tiegels von einem flächigen Heizelement, nämlich einem Mantelheizer 7, der in den Eckbereichen des Schmelztiegels insbesondere so ausgebildet sein kann, wie ausführlich in der Deutschen Patentschrift DE 10 2006 017 621 B4 der Anmelderin beschrieben ist, deren Inhalt hiermit im Wege der Bezugnahme zu Offenbarungszwecken ausdrücklich mit beinhaltet sei. Der Mantelheizer erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Höhe des Tiegels. Bei dem VGF-Kristallisationsverfahren sind alle Heizer 57 temperaturgeregelt. Dazu werden die Oberflächentemperaturen der Heizer durch Pyrometer 9a9c an geeigneter Stelle, wie beispielhaft in der 1 dargestellt, erfasst und in eine Steuerungseinheit eingegeben, die den durch die Heizer 57 fließenden Strom geeignet steuert oder regelt.Above and below the crucible formed in this way is a lid heater 6 or a bottom heater 5 , being between the crucible and the bottom heater 5 a crucible mounting plate 40 , For example, graphite, is arranged, which is indicated only schematically in the illustration. Here, the actual holder of the aforementioned crucible is formed so that between the bottom heater 5 and the crucible mounting plate supporting the crucible 40 a narrow gap is formed. The core zone of the crucible is surrounded by a planar heating element, namely a jacket heater 7 which can be formed in particular in the corner regions of the crucible, as described in detail in the German patent DE 10 2006 017 621 B4 the applicant is described, whose content is hereby expressly incorporated by reference for disclosure purposes. The jacket heater extends substantially over the entire height of the crucible. In the VGF crystallization process, all are heaters 5 - 7 temperature-controlled. To do this, the surface temperatures of the heaters are determined by pyrometers 9a - 9c in an appropriate place, as exemplified in the 1 shown, recorded and entered into a control unit, which is controlled by the heater 5 - 7 controls or regulates flowing electricity.

Alternativ oder ergänzend kann die mit dem Bezugszeichen 5 bezeichnete Platte auch als Kühlplatte ausgebildet sein, die von einem Kühlmittel unter Einwirkung einer geeigneten Steuerung oder Regelung durchströmt werden kann. Die Tiegelaufstellplatte 40 kann dann als Isolationsplatte ausgebildet sein, beispielsweise aus Graphit. Dabei ist die eigentliche Halterung des Tiegels so ausgebildet, dass zwischen der den Tiegel abstützenden Tiegelaufstellplatte 40 und der Kühlplatte 5 ein schmaler Spalt ausgebildet ist.Alternatively or additionally, the reference numeral 5 designated plate may also be formed as a cooling plate, which can be flowed through by a coolant under the action of a suitable control or regulation. The crucible mounting plate 40 can then be formed as an insulation plate, for example made of graphite. In this case, the actual holder of the crucible is formed so that between the crucible supporting crucible mounting 40 and the cooling plate 5 a narrow gap is formed.

Nach dem VGF-Verfahren wird zunächst ein Ausgangsmaterial in den Schmelztiegel 2 eingebracht und anschließend in diesem aufgeschmolzen. Insbesondere kann hierzu die Vorgehensweise befolgt werden, wie in der DE 10 2007 038 851 A1 der Anmelderin offenbart, deren gesamter Inhalt hiermit zum Zwecke der Offenbarung ausdrücklich mit beinhaltet sei. Anschließend wird die Temperatur eines jeden der drei dargestellten Heizer parallel zu den anderen Heizern heruntergefahren, so dass die Schmelze in dem Tiegel kontinuierlich nach oben erstarren kann, wobei die Phasengrenze zwischen dem schon auskristallisierten und dem noch geschmolzenen Material horizontal, also senkrecht zur Richtung der Schwerkraft, verläuft.After the VGF process, a starting material is first placed in the crucible 2 introduced and then melted in this. In particular, the procedure can be followed, as in the DE 10 2007 038 851 A1 The applicant discloses the entire content of which is hereby expressly included for the purpose of disclosure. Subsequently, the temperature of each of the three heaters shown is lowered in parallel to the other heaters, so that the melt in the crucible can solidify continuously upward, the phase boundary between the already crystallized and the still molten material horizontal, ie perpendicular to the direction of gravity , runs.

Zur gerichteten Abkühlung und Erstarrung des flüssigen Siliziums in dem Schmelztiegel 2 zu einem mono- oder quasimonokristallinen Silizium-Ingot wird der Bodenheizer auf einer definierten Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Siliziums gehalten, beispielsweise auf einer Temperatur von mindestens 10 K unterhalb der Schmelztemperatur. Am Boden des Schmelztiegels kommt es nun zur Initiierung des Kristallwachstums. Nach kurzer Zeit stellt sich ein Gleichgewichtstemperaturprofil ein und das initiierte Kristallwachstum kommt zum Erliegen. In diesem Zustand haben Decken- und Bodenheizer den gewünschten Temperaturunterschied, welcher gleich dem Temperaturunterschied zwischen oben und unten im Mantelheizer ist. Jetzt wird die Heizleistung der Heizer 57 reduziert und zwar jeweils parallel zueinander. Es kommt zu einem kolumnaren Wachstum eines mono- oder quasimonokristallinen Si-Blocks. Entsprechend der horizontalen Phasengrenze erfolgt das Wachstum parallel und senkrecht von unten nach oben. Der so erhaltene monokristalline Si-Ingot wird dann auf Raumtemperatur abgekühlt und entnommen.For directional cooling and solidification of the liquid silicon in the crucible 2 to a mono- or quasi-monocrystalline silicon ingot, the bottom heater is maintained at a defined temperature below the melting temperature of the silicon, for example at a temperature of at least 10 K below the melting temperature. At the bottom of the crucible, the crystal growth is now initiated. After a short time, an equilibrium temperature profile sets in and the initiated crystal growth comes to a standstill. In this condition, ceiling and floor heaters have the desired temperature difference, which is equal to the temperature difference between the top and bottom of the jacket heater. Now the heating power of the heater 5 - 7 reduced and in each case parallel to each other. There is a columnar growth of a mono- or quasi-monocrystalline Si block. According to the horizontal phase boundary, the growth is parallel and perpendicular from bottom to top. The monocrystalline Si ingot thus obtained is then cooled to room temperature and taken out.

Wie der 1 entnommen werden kann, ist der gesamte Boden des Quarzglastiegels 2 mit einer als Trennschicht zwischen dem Tiegel und der Schmelze 3 wirkenden dünnen Platte 35 aus einem Quarzglas bedeckt. Das Quarzglas kann dabei auch ein hochreines synthetisches Quarzglas sein.Again 1 can be taken, is the entire bottom of the quartz glass crucible 2 with a separating layer between the crucible and the melt 3 acting thin plate 35 covered by a quartz glass. The quartz glass can also be a high-purity synthetic quartz glass.

Bevorzugt beträgt der Verunreinigungsgehalt des Quarzglases an Eisen (Fe) maximal 30 ppbw und/oder beträgt der Verunreinigungsgehalt des Quarzglases an Natrium (Na) maximal 30 ppbw und/oder beträgt der Verunreinigungsgehalt des Quarzglases an Chrom (Cr), Nickel (Ni), Wolfram (W), Molybdän (Mo) oder Vanadium maximal 1 ppbw.Preferably, the impurity content of the quartz glass of iron (Fe) is at most 30 ppbw and / or the impurity content of the quartz glass of sodium (Na) is at most 30 ppbw and / or the impurity content of the quartz glass is chromium (Cr), nickel (Ni), tungsten (W), molybdenum (Mo) or vanadium maximum 1 ppbw.

Wie in den 2a und 2b gezeigt, kann die dünne Trennschicht 35 von einer Mehrzahl von dünnen Quarzglasplatten 36a36d ausgebildet sein, die unmittelbar aneinander angrenzend angeordnet werden, um den Boden des Schmelztiegels 2 vollständig zu bedecken. Die dünnen Quarzglasplatten 36a36d weisen dabei bevorzugt eine konstante Dicke auf. Bevorzugt weist die dünne Trennschicht 35 eine Dicke von zumindest 50 μm, bevorzugter von zumindest 500 um auf. Das Quarzglas kann dabei mit einem Trennmittel beschichtet sein.As in the 2a and 2 B shown, the thin release layer 35 from a plurality of thin quartz glass plates 36a - 36d be formed, which are arranged immediately adjacent to each other to the bottom of the crucible 2 completely cover. The thin quartz glass plates 36a - 36d preferably have a constant thickness. Preferably, the thin release layer 35 a thickness of at least 50 μm, more preferably at least 500 μm. The quartz glass can be coated with a release agent.

Wenngleich in der 1 nicht dargestellt, können vor dem Einbringen oder vor dem Erzeugen der Schmelze 3 in dem Schmelztiegel 2 ergänzend auch Seitenwände des Schmelztiegels 2 in entsprechender Weise mit einer dünnen Trennschicht aus dem Quarzglas bedeckt werden.Although in the 1 not shown, may prior to introduction or before the production of the melt 3 in the crucible 2 in addition, side walls of the crucible 2 be covered in a corresponding manner with a thin separation layer of the quartz glass.

Die 2a zeigt die Anordnung von insgesamt vier dünnen Quarzglasplatten 36a36d auf dem Boden des Schmelztiegels in einer Draufsicht, um in diesem Bereich eine dünne Trennschicht zwischen dem Schmelztiegel und der darin aufgenommenen Schmelze auszubilden. Erkennbar ist, dass die Kanten der Quarzglasplatten 36a36d unmittelbar aneinander anstoßen, sodass der Boden des Schmelztiegels vollständig bedeckt ist, und zwar auch in den Eckbereichen desselben. Die Linien 37 und 38 bezeichnen in Draufsicht Sägelinien, entlang denen der Si-Ingot mit quadratischen Querschnitt nach dem gerichteten Erstarren in vier kleinere, quadratische Blöcke mit identischen Grundflächen unterteilt wird, beispielsweise durch Sägen mittels einer Drahtsäge. Natürlich können je nach Größe des Ingots durch entsprechendes Sägen mittels Drahtsäge auch mehrere quadratische Blöcke entstehen (z. B. 25 5''-Blöcke oder 16 6''-Blöcke oder entsprechend der Grundfläche des Ingots andere Stückzahlen). Wie der 2a entnommen werden kann, verlaufen die Sägelinien exakt entlang den Kanten der Quarzglasplatten 36a36d. Auf diese Weise werden die in einer horizontalen Schnittebene des Ingots bzw. der Blöcke detektierbaren Versetzungen weiter reduziertThe 2a shows the arrangement of a total of four thin quartz glass plates 36a - 36d on the bottom of the crucible in a plan view to form in this area a thin separation layer between the crucible and the melt received therein. It can be seen that the edges of the quartz glass plates 36a - 36d abut one another directly so that the bottom of the crucible is completely covered, even in the corners thereof. The lines 37 and 38 indicate in plan view sawing lines along which the square-section Si ingot after directional solidification is divided into four smaller square blocks having identical bases, for example sawing by a wire saw. Of course, depending on the size of the ingot by appropriate sawing by means of a wire saw also several square blocks can be formed (eg 25 5 '' blocks or 16 6 '' blocks or other numbers according to the base of the ingot). Again 2a can be removed, the saw lines run exactly along the edges of the quartz glass plates 36a - 36d , In this way, the dislocations detectable in a horizontal sectional plane of the ingot or blocks are further reduced

Die 2b zeigt in entsprechender Weise die Anordnung von insgesamt zwei dünnen Quarzglasplatten 36c, 36d auf dem Boden des Schmelztiegels in einer Draufsicht, um in diesem Bereich eine dünne Trennschicht zwischen dem Schmelztiegel und der darin aufgenommenen Schmelze auszubilden. Durch Sägen des erstarrten Ingos entlang der Sägelinie 37 und in vertikaler Richtung lassen sich so in entsprechender Weise zwei kleinere weitestgehend versetzungsfreie Ingots der halben Größe erzielen.The 2 B shows in a corresponding manner the arrangement of a total of two thin quartz glass plates 36c . 36d on the bottom of the crucible in a plan view to form in this area a thin separation layer between the crucible and the melt received therein. By sawing the solidified Ingos along the saw line 37 and in the vertical direction can be achieved in a corresponding manner two smaller largely dislocation-free ingots of half size.

Die 2c zeigt schließlich in einer Draufsicht, dass der gesamte Boden des Schmelztiegels mit einer einzigen dünnen Quarzglasplatte bedeckt ist, die als dünne Trennschicht 35 zwischen dem Schmelztiegel und der darin aufgenommenen Schmelze wirkt.The 2c Finally, in a plan view shows that the entire bottom of the crucible is covered with a single thin quartz glass plate, as a thin separating layer 35 between the crucible and the melt received therein acts.

Ausführungsbeispiel embodiment

Zur Herstellung eines multikristallinen Silizium-Ingots wurde ein Quarztiegel mit einer quadratischen Grundform der Abmessungen 680 × 680 mm und einer Höhe von 450 mm verwendet. Der Boden des Schmelztiegels wurde mit einer aus vier einzelnen Quarzglasplatten ausgebildeten dünnen Trennschicht bedeckt. Auf diese Trennschicht wurde dann ein Silizium-Granulat feiner oder mittlerer Körnung bis zum oberen Rand des Schmelztiegels nachgefüllt. Das Si-Granulat wurde von oben her durch einen Deckelheizer aufgeschmolzen. Dabei waren die Mantelheizer ebenfalls eingeschaltet, während der Boden des Schmelztiegels nicht beheizt wurde. Es wurde mit einer Abschmelzrate von 5 cm/h gearbeitet, die gemäß anderen Versuchsreihen im Bereich zwischen 1 cm/h und 10 cm/h variiert werden konnte. Beim Aufschmelzen wurde die Phasengrenze fest/flüssig zuerst über den Tiegel von oben nach unten abgesenkt. Dabei war der Wärmeeintrag von oben her vergleichsweise groß während die Wärmeverluste am Boden des Schmelztiegels relativ gering waren, um so ein geeignet rasches, energieeffizientes Aufschmelzen zu ermöglichen.To produce a multicrystalline silicon ingot, a quartz crucible having a square basic shape measuring 680 × 680 mm and a height of 450 mm was used. The bottom of the crucible was covered with a thin separating layer formed of four individual quartz glass plates. On this separation layer was then a silicon granules fine or medium grain size refilled to the top of the crucible. The Si granules were melted from above through a lid heater. The mantle heaters were also on, while the bottom of the crucible was not heated. It was worked with a Abschmelzrate of 5 cm / h, which could be varied according to other series in the range between 1 cm / h and 10 cm / h. During melting, the phase boundary solid / liquid was first lowered over the crucible from top to bottom. The heat input from the top was relatively large while the heat losses at the bottom of the crucible were relatively low, so as to allow a suitable rapid, energy-efficient melting.

In einem zweiten Schritt wurde die Wärmeabfuhr am Boden des Schmelztiegels erhöht und gleichzeitig der Wärmeeintrag von oben her herabgesetzt. Dadurch wird die Bewegungsrichtung der Phasengrenze fest/flüssig wieder umgekehrt. Es konnte die gerichtete Erstarrung eines monokristallinen Si-Ingots beobachtet werden, dessen kristalline Struktur durch die der Keimplatten vorgegeben war. Dabei entscheidet das Verhältnis zwischen Wärmeeintrag von oben her und Wärmeabfuhr am Boden des Schmelztiegels über die Erstarrungsgeschwindigkeit.In a second step, the heat removal at the bottom of the crucible was increased and at the same time the heat input from above reduced. As a result, the direction of movement of the phase boundary is solid / liquid reversed again. It was possible to observe the directional solidification of a monocrystalline Si ingot whose crystalline structure was predetermined by that of the seed plates. The ratio between heat input from above and heat removal at the bottom of the crucible determines the rate of solidification.

Selbst bei Verwendung von Quarzglasplatten mit einer Dicke von nur 50 μm brauchte nur der unterste Bereich des Ingots bis zu einer Dicke, die der Ausgangsdicke der verwendeten Quarzglasplatten entsprach, von dem Ingot abgetrennt werden, um einen homogenen Ingot mit einem geringen Verunreinigungsgehalt auch in dessen Randbereichen, insbesondere an dessen unterem Ende, zu erhalten. Dementsprechend war die Ausbeute sehr hoch.Even with the use of quartz glass plates having a thickness of only 50 μm, only the lowermost portion of the ingot to a thickness corresponding to the starting thickness of the quartz glass plates used had to be separated from the ingot to produce a homogeneous ingot with a low impurity content even in its periphery , especially at its lower end. Accordingly, the yield was very high.

VergleichsbeispielComparative example

Bei entsprechenden Verfahrensbedingungen wurde ein Si-Ingot ohne Anordnung von Quarzglasplatten auf dem Boden des Schmelztiegels hergestellt. Dieser wies in den Randbereichen, insbesondere aber an seinem unteren Ende, einen erheblichen Verunreinigungsgehalt auf, der insbesondere auch in Abständen von 5 mm vom Rand des Si-Ingots noch deutlich höher war als in dem obigen Ausführungsbeispiel.Under appropriate process conditions, a Si ingot was made without placing quartz glass plates on the bottom of the crucible. This had in the edge areas, but in particular at its lower end, a significant impurity content, which was still significantly higher, especially at intervals of 5 mm from the edge of the Si ingot as in the above embodiment.

Wie dem Fachmann bei Studium der vorstehenden Beschreibung ohne weiteres ersichtlich sein wird, kann mit Solarzellen, die aus einem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Si-Ingot hergestellt werden, aufgrund des deutlich niedrigeren Verunreinigungsgehaltes insbesondere auch in den Randbereichen des Ingots und die dadurch bedingte höhere Homogenität, ein höherer Wirkungsgrad erzielt werden. Da weniger Verschnitt zur Herstellung von Solarzellen und anderen Bauelementen anfällt, ist die Ausbeute bei Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens höher, was Kosten sparen hilft. Abschätzungen der Erfinder deuten auf einen Kostenvorteil von bis zu 10% hin.As those skilled in studying the above description will be readily apparent, can be made with solar cells, which are made of a Si-ingot produced by the inventive method, due to the much lower impurity content in particular in the edge regions of the ingot and the consequent higher homogeneity , a higher efficiency can be achieved. Since less waste is produced for the production of solar cells and other components, the yield is higher when using the method according to the invention, which helps to save costs. Estimates by the inventors indicate a cost advantage of up to 10%.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Kristallisationsanlagecrystallization system
22
Quarzglastiegelquartz glass crucible
33
Schmelzemelt
44
Graphittiegelgraphite crucible
55
Bodenheizerbottom heater
66
Deckelheizercover heater
77
Mantelheizer/flächige seitliche HeizeinrichtungSheath heater / flat side heater
9a–9c9a-9c
Temperaturfühlertemperature sensor
3535
Trennschicht aus QuarzglasSeparating layer of quartz glass
36a–36d36a-36d
hochreine Quarzglasscheibehigh-purity quartz glass pane
3737
Trennlinieparting line
3838
Trennlinieparting line
4040
Isolationsschicht/TiegelaufstellplatteInsulation layer / crucible mounting

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102007038851 A1 [0005, 0039] DE 102007038851 A1 [0005, 0039]
  • WO 2010/088046 A1 [0006] WO 2010/088046 A1 [0006]
  • EP 0748885 A1 [0008] EP 0748885 A1 [0008]
  • EP 1304399 B1 [0009] EP 1304399 B1 [0009]
  • DE 1138514 [0010] DE 1138514 [0010]
  • DE 102006017621 B4 [0037] DE 102006017621 B4 [0037]

Claims (13)

Verfahren zur Herstellung eines mono-, quasimono- oder multikristallinen Metall- oder Halbmetallkörpers durch gerichtetes Erstarren aus einer Schmelze (3), insbesondere von monokristallinen Siliziumkörpern nach dem Vertical-Gradient-Freeze-Verfahren (VGF-Verfahren), bei welchem Verfahren die Schmelze in einem Schmelztiegel (2) unter Einwirkung eines Temperaturgradienten, der in einer vertikalen Richtung und vom oberen Ende des Schmelztiegels (2) zu dessen unterem Ende verläuft, zu dem mono- oder multikristallinen Metall- oder Halbmetallkörper gerichtet erstarrt, wobei vor dem Einbringen oder vor dem Erzeugen der Schmelze (3) in dem Schmelztiegel (2) der Boden des Schmelztiegels mit einer dünnen Trennschicht (35, 36) bedeckt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die dünne Trennschicht (35, 36) aus Quarzglas ausgebildet ist.Process for producing a mono-, quasimono- or multicrystalline metal or semimetal body by directional solidification from a melt ( 3 ), in particular of monocrystalline silicon bodies according to the vertical gradient freeze method (VGF method), in which method the melt is heated in a crucible ( 2 ) under the influence of a temperature gradient, which in a vertical direction and from the upper end of the crucible ( 2 ) extends to the lower end, directionally solidifies the mono- or multicrystalline metal or semi-metal body, wherein prior to introduction or before the production of the melt ( 3 ) in the crucible ( 2 ) the bottom of the crucible with a thin separating layer ( 35 . 36 ), characterized in that the thin release layer ( 35 . 36 ) is formed of quartz glass. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Quarzglas ein hochreines synthetisches Quarzglas ist.The method of claim 1, wherein the quartz glass is a high purity synthetic silica glass. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Verunreinigungsgehalt des Quarzglases an Eisen (Fe) maximal 30 ppbw beträgt und/oder wobei ein Verunreinigungsgehalt des Quarzglases an Natrium (Na) maximal 30 ppbw beträgt und/oder wobei ein Verunreinigungsgehalt des Quarzglases an Chrom (Cr), Nickel (Ni), Wolfram (W), Molybdän (Mo) oder Vanadium maximal 1 ppbw beträgt.A method according to claim 1 or 2, wherein an impurity content of the fused silica to iron (Fe) is at most 30 ppbw and / or wherein an impurity content of the fused silica to sodium (Na) is at most 30 ppbw and / or wherein an impurity content of the fused silica to chromium (Cr ), Nickel (Ni), tungsten (W), molybdenum (Mo) or vanadium is at most 1 ppbw. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die dünne Trennschicht (35, 36) den Boden des Schmelztiegels (2) vollständig bedeckt.Method according to one of the preceding claims, wherein the thin separating layer ( 35 . 36 ) the bottom of the crucible ( 2 completely covered. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die dünne Trennschicht (35, 36) von einer Mehrzahl von dünnen Quarzglasplatten (36a36d) ausgebildet wird, die unmittelbar aneinander angrenzend angeordnet werden, um den Boden des Schmelztiegels (2) vollständig zu bedecken.Method according to one of the preceding claims, wherein the thin separating layer ( 35 . 36 ) of a plurality of thin quartz glass plates ( 36a - 36d ) are arranged, which are arranged directly adjacent to each other to the bottom of the crucible ( 2 ) completely cover. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Metall- oder Halbmetallkörper ein monokristalliner Metall- oder Halbmetallkörper ist, der durch Sägen entlang von sich in der vertikalen Richtung erstreckenden Sägelinien (37, 38) in eine Mehrzahl von monokristallinen Metall- oder Halbmetallkörpern unterteilt wird und die Mehrzahl von Quarzglasplatten (36a36d) so auf dem Boden des Schmelztiegels (2) angeordnet werden, dass Ränder der Quarzglasplatten (36a36d) den Beginn der späteren Sägelinien festlegen.A method according to claim 5, wherein the metal or semimetal body is a monocrystalline metal or semimetal body which is sawed along sawing lines extending in the vertical direction (US Pat. 37 . 38 ) is divided into a plurality of monocrystalline metal or semi-metal bodies and the plurality of quartz glass plates ( 36a - 36d ) so on the bottom of the crucible ( 2 ), that edges of the quartz glass plates ( 36a - 36d ) determine the beginning of the later sawing lines. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Mehrzahl von dünnen Quarzglasplatten (36a36d) eine konstante Dicke aufweisen.Method according to claim 5 or 6, wherein the plurality of thin quartz glass plates ( 36a - 36d ) have a constant thickness. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die dünne Trennschicht (35, 36) eine Dicke von zumindest 50 μm, bevorzugter von zumindest 500 μm aufweist.Method according to one of the preceding claims, wherein the thin separating layer ( 35 . 36 ) has a thickness of at least 50 μm, more preferably of at least 500 μm. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Quarzglas mit einem Trennmittel beschichtet ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the quartz glass is coated with a release agent. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schmelztiegel (2) einen rechteckförmigen oder quadratischen Querschnitt aufweist.Method according to one of the preceding claims, wherein the crucible ( 2 ) has a rectangular or square cross-section. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor dem Einbringen oder vor dem Erzeugen der Schmelze (3) in dem Schmelztiegel (2) ergänzend auch Seitenwände des Schmelztiegels mit einer dünnen Trennschicht aus dem Quarzglas bedeckt werden.Method according to one of the preceding claims, wherein before the introduction or before the production of the melt ( 3 ) in the crucible ( 2 ) in addition, side walls of the crucible are covered with a thin separating layer of quartz glass. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Halbmetall Silizium ist und die Temperatur des Bodens des Schmelztiegels unterhalb von 1400°C, bevorzugter unterhalb von 1380°C gehalten wird.A method according to any one of the preceding claims, wherein the semimetal is silicon and the temperature of the bottom of the crucible is maintained below 1400 ° C, more preferably below 1380 ° C. Verwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung eines mono-, quasimono- oder multikristallinen Silizium-Ingots mittels eines Vertical-Gradient-Freeze-Kristallziehverfahrens (VGF-Verfahrens) als Ausgangsmaterial für photovoltaische Bauelemente, insbesondere Solarzellen für Photovoltaik-Module.Use of the method according to one of the preceding claims for producing a mono-, quasi-mono- or multicrystalline silicon ingot by means of a vertical gradient freeze crystal pulling method (VGF method) as starting material for photovoltaic components, in particular solar cells for photovoltaic modules.
DE102012100147A 2012-01-10 2012-01-10 Process for the preparation of mono-, quasi-mono- or multicrystalline metal or semimetal bodies Ceased DE102012100147A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012100147A DE102012100147A1 (en) 2012-01-10 2012-01-10 Process for the preparation of mono-, quasi-mono- or multicrystalline metal or semimetal bodies
PCT/EP2013/050428 WO2013104729A1 (en) 2012-01-10 2013-01-10 Vertical gradient freeze method for producing crystals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012100147A DE102012100147A1 (en) 2012-01-10 2012-01-10 Process for the preparation of mono-, quasi-mono- or multicrystalline metal or semimetal bodies

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102012100147A1 true DE102012100147A1 (en) 2012-12-13

Family

ID=47220681

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102012100147A Ceased DE102012100147A1 (en) 2012-01-10 2012-01-10 Process for the preparation of mono-, quasi-mono- or multicrystalline metal or semimetal bodies

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102012100147A1 (en)
WO (1) WO2013104729A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014147262A1 (en) 2013-03-22 2014-09-25 Schott Ag Blank made of silicon, method for the production thereof and use thereof
DE102013107189A1 (en) 2013-03-22 2014-09-25 Schott Ag Blank of silicon, process for its preparation and use thereof
WO2016046213A1 (en) * 2014-09-26 2016-03-31 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Crucible for directional solidification of multicrystalline or quasi-monocrystalline silicon by growth on a seed
CN111675222A (en) * 2020-07-13 2020-09-18 昆明理工大学 Method for producing industrial silicon by using low-grade silica
DE102020213639A1 (en) 2020-10-29 2022-05-05 Carl Zeiss Smt Gmbh Optical element, in particular for reflecting EUV radiation, optical arrangement and method for producing an optical element

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114507900B (en) * 2022-03-04 2023-04-07 季华实验室 Reaction cavity inner surface protection device, epitaxial reaction monitoring device and method

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1138514B (en) 1956-06-13 1962-10-25 Siemens Ag Crucible for melting high-purity semiconductor materials
EP0748885A1 (en) 1995-06-14 1996-12-18 MEMC Electronic Materials, Inc. Crucible for improved zero dislocation single crystal growth
DE102005062916A1 (en) * 2004-12-29 2006-07-27 Corning Inc. Synthetic silica glass with high transmission and process for its preparation
EP1304399B1 (en) 2001-10-16 2007-08-29 Japan Super Quartz Corporation Surface modification process of quartz glass crucible
DE60316812T2 (en) * 2002-07-31 2008-07-17 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg QUARTZ GLASS HOLDER FOR THE DRAWING OF SILICON INCLUDED CRYSTALS AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
DE102006017621B4 (en) 2006-04-12 2008-12-24 Schott Ag Apparatus and method for producing multicrystalline silicon
DE102007038851A1 (en) 2007-08-16 2009-02-19 Schott Ag Process for the preparation of monocrystalline metal or semimetal bodies
WO2010088046A1 (en) 2009-01-30 2010-08-05 Bp Corporation North America Inc. Seed layers and process of manufacturing seed layers
DE102009056751A1 (en) * 2009-12-04 2011-06-09 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Method of making a quartz glass crucible
DE102010021696A1 (en) * 2010-05-27 2011-12-01 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Process for the production of a quartz glass crucible with a transparent inner layer of synthetically produced quartz glass

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6712901B2 (en) 2001-10-16 2004-03-30 Japan Super Quartz Corporation Surface modification process of quartz glass crucible
DE102004044709A1 (en) 2004-09-15 2006-03-16 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Process for the simultaneous recrystallization and doping of semiconductor layers and semiconductor layer systems produced by this process
US7589039B2 (en) 2004-12-29 2009-09-15 Corning Incorporated Synthetic silica having low polarization-induced birefringence, method of making same and lithographic device comprising same
EP1739209A1 (en) * 2005-07-01 2007-01-03 Vesuvius Crucible Company Crucible for the crystallization of silicon
TWI534307B (en) * 2010-06-15 2016-05-21 中美矽晶製品股份有限公司 Method of manufacturing crystalline silicon ingot
EP2589687A1 (en) * 2011-11-04 2013-05-08 Vesuvius France (S.A.) Crucible and method for the production of a (near ) monocrystalline semiconductor ingot

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1138514B (en) 1956-06-13 1962-10-25 Siemens Ag Crucible for melting high-purity semiconductor materials
EP0748885A1 (en) 1995-06-14 1996-12-18 MEMC Electronic Materials, Inc. Crucible for improved zero dislocation single crystal growth
EP1304399B1 (en) 2001-10-16 2007-08-29 Japan Super Quartz Corporation Surface modification process of quartz glass crucible
DE60316812T2 (en) * 2002-07-31 2008-07-17 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg QUARTZ GLASS HOLDER FOR THE DRAWING OF SILICON INCLUDED CRYSTALS AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
DE102005062916A1 (en) * 2004-12-29 2006-07-27 Corning Inc. Synthetic silica glass with high transmission and process for its preparation
DE102006017621B4 (en) 2006-04-12 2008-12-24 Schott Ag Apparatus and method for producing multicrystalline silicon
DE102007038851A1 (en) 2007-08-16 2009-02-19 Schott Ag Process for the preparation of monocrystalline metal or semimetal bodies
WO2010088046A1 (en) 2009-01-30 2010-08-05 Bp Corporation North America Inc. Seed layers and process of manufacturing seed layers
DE102009056751A1 (en) * 2009-12-04 2011-06-09 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Method of making a quartz glass crucible
DE102010021696A1 (en) * 2010-05-27 2011-12-01 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Process for the production of a quartz glass crucible with a transparent inner layer of synthetically produced quartz glass

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014147262A1 (en) 2013-03-22 2014-09-25 Schott Ag Blank made of silicon, method for the production thereof and use thereof
DE102013107189A1 (en) 2013-03-22 2014-09-25 Schott Ag Blank of silicon, process for its preparation and use thereof
WO2016046213A1 (en) * 2014-09-26 2016-03-31 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Crucible for directional solidification of multicrystalline or quasi-monocrystalline silicon by growth on a seed
FR3026414A1 (en) * 2014-09-26 2016-04-01 Commissariat Energie Atomique CREUSET FOR CRYSTALLIZING MULTI-CRYSTALLINE SILICON OR QUASI-MONOCRYSTALLINE BY REPEATING ON GERM
CN111675222A (en) * 2020-07-13 2020-09-18 昆明理工大学 Method for producing industrial silicon by using low-grade silica
DE102020213639A1 (en) 2020-10-29 2022-05-05 Carl Zeiss Smt Gmbh Optical element, in particular for reflecting EUV radiation, optical arrangement and method for producing an optical element
WO2022089885A1 (en) 2020-10-29 2022-05-05 Carl Zeiss Smt Gmbh Optical element, in particular for reflecting euv radiation, optical arrangement, and method for manufacturing an optical element

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013104729A1 (en) 2013-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2028292B1 (en) Method for manufacturing monocrystalline metal or semi-metal bodies
DE102006017621B4 (en) Apparatus and method for producing multicrystalline silicon
DE102006017622B4 (en) Method and device for producing multicrystalline silicon
DE2508803C3 (en) Process for the production of plate-shaped silicon crystals with a columnar structure
DE102012100147A1 (en) Process for the preparation of mono-, quasi-mono- or multicrystalline metal or semimetal bodies
EP0021385B1 (en) Process for making silicon bars
DE102012102597B4 (en) Process for producing a directionally solidified material body made of silicon or germanium, wafer made of silicon or germanium, and uses thereof
DE102010029741A1 (en) Method for producing silicon wafers and silicon solar cell
EP2379783A1 (en) Method and device for producing thin silicon rods
DE102008029951A1 (en) Heat-insulating arrangement for crucibles and their use, as well as apparatus and method for the production of monocrystalline or multicrystalline materials
EP0160294B1 (en) Process for removing solid reaction products from silicon produced in an arc furnace
DE102007035756B4 (en) Process for the production of non-ferrous metal blocks
DE2324376C2 (en) Directionally solidified superalloy casting
DE102016124181B4 (en) Production method for SiC single crystal
DE3532131A1 (en) METHOD FOR TARGETING THE METAL MELT
DE102011087759B4 (en) Process for the production of silicon ingots and silicon ingots
DE3107596A1 (en) "METHOD FOR PRODUCING SEMICONDUCTOR DISC"
EP0120395B1 (en) Method for producing macrocrystalline silicon
DE102009044893B4 (en) Manufacturing method for producing a crystal body from a semiconductor material
DE102009015113A1 (en) Device for growing large-volume single crystals, comprises crucible, which is surrounded by jacket heating element and disposes on both sides over movable insulation elements, where the jacket heating element is upwardly movably arranged
DE1941968A1 (en) Method and device for the production of single crystals
EP3464688B1 (en) Method for producing a semiconductor wafer of monocrystalline silicon and device for producing a semiconductor wafer of monocrystalline silicon
DE102011076860B4 (en) Process for the directed crystallization of ingots
WO2014147262A1 (en) Blank made of silicon, method for the production thereof and use thereof
DE3031747C2 (en) Device for group growth of single crystals

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R230 Request for early publication
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANG, DE

Free format text: FORMER OWNER: SCHOTT SOLAR AG, 55122 MAINZ, DE

Effective date: 20130808

R082 Change of representative

Representative=s name: 2K PATENTANWAELTE BLASBERG KEWITZ & REICHEL PA, DE

Effective date: 20130808

Representative=s name: 2K PATENTANWAELTE BLASBERG KEWITZ & REICHEL, P, DE

Effective date: 20130808

R016 Response to examination communication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final
R003 Refusal decision now final

Effective date: 20150110