DE102018122986B4 - Verfahren zum abscheiden von siliziumrohmaterial, silizium-wafer, solarzelle und pv-modul - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Abscheiden von dotiertem Siliziumrohmaterial, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:Einführen eines ersten Gases, das Silizium umfasst, in eine Reaktorkammer; undEinführen eines zweiten Gases, das mindestens eines von Gallium oder Indium umfasst, in die Reaktorkammer; undAbscheiden von Siliziumrohmaterial, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, auf eine Oberfläche im Innern der Reaktorkammer,wobei das erste Gas und das zweite Gas in die Reaktorkammer als ein Gemisch eingeführt werden, undwobei mindestens ein Teil des ersten Gases einem Material ausgesetzt wird, um das zweite Gas in einer weiteren Reaktorkammer zu generieren, bevor es in die Reaktorkammer eintritt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Diverse Ausführungsformen betreffen im Allgemeinen ein Verfahren zum Herstellen von Siliziumrohmaterial, einen Silizium-Wafer, der durch ein Verfahren erzielt wird, und ein PV-Modul, das durch ein Verfahren erzielt wird.
  • Hintergrund
  • Siliziumrohmaterial, z.B. dotiertes Silizium, wird in der Photovoltaik zum Herstellen von Solarzellen verwendet. Siliziumrohmaterials ist meistens mit Bor dotiert. Bor kann jedoch zusammen mit Sauerstoff einen Bor-Sauerstoff-Komplex bilden, der die Leistung einer Solarzelle verringern kann.
  • Ein geläufiges Verfahren zum Herstellen von dotiertem Siliziumrohmaterial besteht darin, einen Dotierstoff zu geschmolzenem Silizium in einem Schmelztiegel hinzuzufügen. Mögliche Probleme derartiger Verfahren entstehen durch die Fehlerspanne beim Regeln der Menge des Dotierstoffs und somit der Konzentration des Dotierstoffs in dem dotierten Silizium und der Verteilung des Dotierstoffs in dem dotierten Silizium.
  • Agnello et al. offenbaren in „Growth rate enhancement of heavy n- and p-type doped silicon deposited by atmospheric-pressure chemical vapor deposition at low temperatures“. (J. Electrochem. Soc., 140, 1993) eine Untersuchung von n- und p-Dotierungen von epitaktisch aufgewachsenem Silizium. Biebl et al. offenbaren in „In Situ Phosphorus-doped Polysilicon For Integrated Mems“ (Proceedings of the International Solid-State Sensors and Actuators Conference - TRANSDUCERS '95, 1995) eine Studie zur In-situ-Abscheidung von phosphordotiertem Polysilizium.
  • Kurzdarstellung
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Abscheiden von dotiertem Siliziumrohmaterial, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Einführen eines ersten Gases, das Silizium umfasst, in eine Reaktorkammer, Einführen eines zweiten Gases, das mindestens eines von Gallium oder Indium umfasst, in die Reaktorkammer und Abscheiden von Silizium, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, auf eine Oberfläche im Innern der Reaktorkammer, wobei das erste Gas und das zweite Gas in die Reaktorkammer als ein Gemisch eingeführt werden, und wobei mindestens ein Teil des ersten Gases einem Material ausgesetzt wird, um das zweite Gas in einer weiteren Reaktorkammer zu generieren, bevor es in die Reaktorkammer eintritt.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird dotiertes Siliziumrohmaterial durch ein Verfahren erzielt, welches Einführen eines ersten Gases, das Silizium umfasst, in eine Reaktorkammer, Einführen eines zweiten Gases, das mindestens eines von Gallium oder Indium umfasst, in die Reaktorkammer und Abscheiden von Siliziumrohmaterial, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, auf eine Oberfläche im Innern der Reaktorkammer umfasst, wobei das erste Gas und das zweite Gas in die Reaktorkammer als ein Gemisch eingeführt werden, und wobei mindestens ein Teil des ersten Gases einem Material ausgesetzt wird, um das zweite Gas in einer weiteren Reaktorkammer zu generieren, bevor es in die Reaktorkammer eintritt.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird ein Silizium-Wafer durch ein Verfahren erzielt, welches das Herstellen von Siliziumrohmaterial, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, umfasst. Das Herstellen des Siliziumrohmaterials umfasst: Einführen eines ersten Gases, das Silizium umfasst, in eine Reaktorkammer und Einführen eines zweiten Gases, das mindestens eines von Gallium oder Indium umfasst, in die Reaktorkammer und das Abscheiden von Siliziumrohmaterial, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, auf eine Oberfläche im Innern der Reaktorkammer, wobei das erste Gas und das zweite Gas in die Reaktorkammer als ein Gemisch eingeführt werden, und wobei mindestens ein Teil des ersten Gases einem Material ausgesetzt wird, um das zweite Gas in einer weiteren Reaktorkammer zu generieren, bevor es in die Reaktorkammer eintritt. Ferner umfasst das Verfahren zum Erzielen des Silizium-Wafers mindestens Teilschmelzen des Siliziumrohmaterials, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, Senken einer Temperatur des geschmolzenen dotierten Siliziums, um das dotierte Silizium zu einem festen Silizium-Ingot zu kristallisieren, und Zerschneiden des festen Silizium-Ingots in einen oder mehrere Wafer.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird eine Solarzelle durch ein Verfahren erzielt werden, welches das Herstellen von Siliziumrohmaterial, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, umfasst. Das Herstellen des Siliziumrohmaterials umfasst: Einführen eines ersten Gases, das Silizium umfasst, in eine Reaktorkammer, Einführen eines zweiten Gases, das mindestens eines von Gallium oder Indium umfasst, in die Reaktorkammer und das Abscheiden von Siliziumrohmaterial, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, auf eine Oberfläche im Innern der Reaktorkammer, wobei das erste Gas und das zweite Gas in die Reaktorkammer als ein Gemisch eingeführt werden, und wobei mindestens ein Teil des ersten Gases einem Material ausgesetzt wird, um das zweite Gas in einer weiteren Reaktorkammer zu generieren, bevor es in die Reaktorkammer eintritt. Ferner umfasst das Verfahren zum Erzielen der Solarzelle mindestens Teilschmelzen des Siliziumrohmaterials, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, Senken einer Temperatur des geschmolzenen dotierten Siliziums, um das dotierte Silizium zu einem festen Silizium-Ingot zu kristallisieren, Zerschneiden des festen Silizium-Ingots in einen oder mehrere Wafer und Bilden eines Emitters auf oder in dem einen oder den mehreren Wafern.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird ein Photovoltaikmodul (PV-Modul) durch ein Verfahren erzielt, welches das Herstellen von Siliziumrohmaterial, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, umfasst. Das Verfahren zum Herstellen des Siliziumrohmaterials umfasst: Einführen eines ersten Gases, das Silizium umfasst, in eine Reaktorkammer, Einführen eines zweiten Gases, das mindestens eines von Gallium oder Indium umfasst, in die Reaktorkammer und Abscheiden von Siliziumrohmaterial, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, auf eine Oberfläche im Innern der Reaktorkammer, wobei das erste Gas und das zweite Gas in die Reaktorkammer als ein Gemisch eingeführt werden, und wobei mindestens ein Teil des ersten Gases einem Material ausgesetzt wird, um das zweite Gas in einer weiteren Reaktorkammer zu generieren, bevor es in die Reaktorkammer eintritt. Das Verfahren zum Erzielen des Photovoltaikmoduls umfasst ferner mindestens Teilschmelzen des Siliziumrohmaterials, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, Senken einer Temperatur des geschmolzenen dotierten Siliziums, um das dotierte Silizium zu einem festen Silizium-Ingot zu kristallisieren, Zerschneiden des festen Silizium-Ingots in einen oder mehrere Wafer, Bilden eines Emitters auf und/oder in dem einen oder den mehreren Wafern, um eine oder mehrere Solarzellen herzustellen, und das elektrische Kontaktieren der einen oder der mehreren Solarzellen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • In den Zeichnungen beziehen sich die gleichen Bezugszeichen im Allgemeinen auf die gleichen Teile in den verschiedenen Ansichten. Die Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu, da im Allgemeinen mehr Wert darauf gelegt wird, die Grundsätze der Erfindung zu erläutern. In der folgenden Beschreibung werden diverse Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die folgenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
    • 1 ein Verfahren zum Abscheiden von Siliziumrohmaterial;
    • 2 ein Verfahren zum Herstellen eines oder mehrerer Silizium-Wafer;
    • 3 ein Verfahren zum Herstellen einer oder mehrerer Solarzellen;
    • 4 ein Verfahren zum Herstellen eines PV-Moduls;
    • 5A und 5B jeweils einen Reaktor zum Herstellen von dotiertem Siliziumrohmaterial;
    • 6 einen anderen Reaktor zum Herstellen von dotiertem Siliziumrohmaterial;
    • 7A dotiertes Siliziumrohmaterial;
    • 7B einen Silizium-Wafer;
    • 7C eine Solarzelle; und
    • 7D ein PV-Modul.
  • Beschreibung
  • Die folgende ausführliche Beschreibung bezieht sich auf die beiliegenden Zeichnungen, die beispielhaft spezifische Einzelheiten und Ausführungsformen, in denen die Erfindung in die Praxis umgesetzt werden kann, zeigen.
  • Das Wort „beispielhaft“ wird hier verwendet, um „als Beispiel, Beispielfall oder Erläuterung dienend“ zu bedeuten. Alle hier als „beispielhaft“ beschriebenen Ausführungsformen oder Bauformen sind nicht unbedingt als gegenüber anderen Ausführungsformen oder Bauformen bevorzugt oder vorteilhaft anzusehen.
  • Das Wort „über“, das mit Bezug auf ein abgeschiedenes Material verwendet wird, das „über“ eine Seite oder eine Oberfläche gebildet wird, kann hier verwendet werden, um zu bedeuten, dass das abgeschiedene Material „direkt auf‟, z.B. in direktem Kontakt mit, der betreffenden Seite oder Oberfläche gebildet werden kann. Das Wort „über“, das mit Bezug auf ein abgeschiedenes Material verwendet wird, das „über“ eine Seite oder Oberfläche gebildet wird, kann hier verwendet werden, um zu bedeuten, dass das abgeschiedene Material „indirekt auf‟ der betreffenden Seite oder Oberfläche gebildet werden kann, wobei eine oder mehrere zusätzliche Lagen zwischen der betreffenden Seite oder Oberfläche und dem abgeschiedenen Material angeordnet sein kann bzw. können.
  • Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung, z.B. wie mit Bezug auf eine der Figuren beschrieben, besteht darin, dotiertes Siliziumrohmaterial mit einem Dotierstoff, wie etwa Gallium und/oder Indium, herzustellen, wobei sich das Gallium und/oder Indium und das Silizium im Herstellungsprozess in einer gasförmigen Phase befinden, z.B. jeweils in einer chemischen Verbindung, die es ermöglicht, dotiertes Silizium aus einer gasförmigen Phase herzustellen.
  • Ein anderer Aspekt eines Beispiels und/oder einer Ausführungsform, z.B. wie mit Bezug auf eine der Figuren beschrieben, besteht darin, einen oder mehrere Silizium-Wafer, eine oder mehrere Solarzellen und/oder ein oder mehrere PV-Module mit Siliziumrohmaterial mit Gallium- und/oder Indium-Dotierung herzustellen. Der Begriff dotiertes Siliziumrohmaterial kann sich auf dotiertes Silizium beziehen, wie es zum Herstellen von Silizium-Ingots, Wafern, Solarzellen und PV-Modulen verwendet wird. Das dotierte Silizium kann jedoch auch anderweitig verwendet werden, z.B. nicht als Rohmaterial. Ferner ist der Begriff Siliziumrohmaterial als (dotiertes) Silizium/ Rohsilizium vor dem Einschmelzen im Gegensatz zu geschmolzenem Silizium, z.B. in Form eines Silizium-Ingots, zu verstehen.
  • 1 zeigt schematisch ein Verfahren 100 zum Abscheiden von Siliziumrohmaterial. Das Verfahren 100 kann verwendet werden, um dotiertes Siliziumrohmaterial zu erzielen.
  • Bei 102 kann das Verfahren 100 das Einführen eines ersten Gases, das Silizium umfasst, in eine Reaktorkammer umfassen.
  • Das erste Gas kann eine chemische Verbindung umfassen, die Silizium, z.B. Trichlorsilan TCS, umfasst. Eine chemische Verbindung, die Silizium umfasst, kann verwendet werden, um das Silizium bei Prozesstemperaturen in einer gasförmigen Phase zu halten. Das erste Gas kann ein Gemisch sein, z.B. kann das erste Gas kann Wasserstoff und/oder Wasserstoffchlorid (HCl) umfassen. Um das erste Gas oder eine seiner Komponenten in einer gasförmigen Phase zu halten, kann das erste Gas auf einer erhöhten Temperatur, z.B. über einem individuellen Siedepunkt einer seiner Komponenten, gehalten werden.
  • Eine Reaktorkammer kann Teil eines Reaktors sein, z.B. eines Reaktors für ein so genanntes Siemens-Verfahren oder einen Wirbelschichtreaktor FBR. Die Reaktorkammer kann notwendige Grenzflächen zum Einführen des ersten Gases, eines zweiten Gases und wahlweise von anderen Hilfsgasen umfassen. Der Reaktor kann ein Steuergerät umfassen, das beispielsweise einen Massendurchflussregler, Rohre, Ventile usw. steuert, um die Menge, die Temperatur, das Verhältnis eines Gasgemischs und die Zeit für das Einführen des ersten Gases (und des zweiten Gases und wahlweise von Hilfsgasen) in die Reaktorkammer zu regeln. Der Reaktor kann ein Heizgerät umfassen, um die Reaktorkammer und/oder Heizkomponenten im Innern der Reaktorkammer, wie etwa Träger/Oberflächen, auf denen das Silizium abgeschieden wird, zu erhitzen. Ein Heizgerät/Heizsystem kann durch das Steuergerät des Reaktors geregelt werden. Ferner kann der Reaktor ein Kühlsystem umfassen, beispielsweise um die Seitenwände der Reaktorkammer zu kühlen. Bei diversen Beispielen kann ein Reaktor/ eine Reaktorkammer elektrischen Strom/Spannung verwenden, um eine Komponente des Reaktors/ der Reaktorkammer, z.B. das Material und/oder eine Oberfläche des Materials, auf welches das Silizium abgeschieden wird, zu erhitzen. Für diese Fälle kann dieser Reaktor/ diese Reaktorkammer die notwendigen elektrischen Kontakte umfassen, und ein Steuergerät des Reaktors kann konfiguriert sein, um den elektrischen Strom/ die Spannung zu regeln. Beispiele von Reaktoren/Reaktorkammern sind in 5A, 5B und 6 gezeigt.
  • Bei 104 kann das Verfahren 100 das Einführen eines zweiten Gases, das mindestens eines von Gallium oder Indium umfasst, in die Reaktorkammer umfassen.
  • Das zweite Gas kann eine oder mehrere Komponenten umfassen, die aus einer Gruppe gewählt wird bzw. werden, die besteht aus: Galliumtrichlorid, Trimethylgallium, Triethylgallium, Indiumtrimeythl, Indiumtriethyl und Kombinationen davon. Die Komponenten des zweiten Gases, wie etwa organische Bestandteile oder Chlorbestandteile der jeweiligen Moleküle, können aus der Reaktorkammer entleert werden. Gallium und Indium können verwendet werden, um Silizium für elektrische Löcher- bzw. p-Leitung zu dotieren. Das Silizium kann mit Gallium oder mit Indium dotiert werden. Ferner kann eine Kombination von Gallium und Indium verwendet werden. Ein Reaktor, der die Reaktorkammer umfasst, kann ein Steuergerät umfassen, das die Menge (z.B. Rate/Menge pro Zeit) des zweiten Gases, das in die Reaktorkammer einzuführen ist, regelt.
  • Das zweite Gas kann in die Reaktorkammer mit einer derartigen Rate (z.B. durch das Steuergerät geregelt) eingeführt werden, dass dotiertes Silizium auf eine Oberfläche in der Reaktorkammer mit einer Verteilung von Dotierstoffen in dem abgeschiedenen Silizium abgeschieden wird; bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist die Verteilung von Dotierstoffen in dem abgeschiedenen Silizium eine gleichmäßige Verteilung. Ferner kann eine zunehmende oder abnehmende Rate angewendet werden, um eine ungleichmäßige Verteilung von Dotierstoffen in dem Silizium umzusetzen.
  • Bei 106 kann das Verfahren 100 das Abscheiden von Siliziumrohmaterial, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, auf eine Oberfläche im Innern der Reaktorkammer umfassen. In Abhängigkeit von den Komponenten des ersten Gases und des zweiten Gases kann eine chemische Reaktion vorkommen, die Silizium auf eine Oberfläche im Innern der Reaktorkammer abscheidet. Bei dem so genannten Siemens-Verfahren kann die Reaktion folgendermaßen formuliert sein SiHCl3 + H2 → Si + 3HCl.
  • Der Wasserstoff für das Siemens-Verfahren kann in dem ersten Gas enthalten sein, das zweite Gas und/oder der Reaktor/ die Reaktorkammer kann bzw. können eine Grenzfläche zum Einführen eines dritten Gases, in diesem Fall Wasserstoff, in die Reaktorkammer aufweisen. Ein drittes Gas kann als Hilfsgas für eine chemische Reaktion und/oder zum Mäßigen der Reaktion verwendet werden, z.B. durch Regeln der Atmosphäre in der Reaktorkammer, beispielsweise durch Einführen eines Edelgases, wie etwa Argon, in die Reaktorkammer, um die Reaktions-/Prozesszeit zu regeln. Das dritte Gas kann auch ein Gemisch aus zwei oder mehreren Gasen sein.
  • Die Oberfläche in der Reaktorkammer kann die Oberfläche eines Trägers sein, z.B. kann der Träger ein Wafer, ein Block, ein Stab und/oder ein Filament sein, der bzw. das an einem Halter, wie etwa einem Futter, im Innern der Reaktorkammer angebracht werden kann. Ein oder mehrere Träger kann bzw. können sich im Innern der Reaktorkammer befinden. Ferner kann die Oberfläche die Oberfläche von Teilchen sein. Z.B. kann Staub/Pulver, wie etwa Siliziumstaub, in die Reaktorkammer (z.B. bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform über eine andere Grenzfläche der Reaktorkammer und mit einer Rate, die durch das Steuergerät geregelt wird) eingeführt werden, und das dotierte Silizium wird auf die Teilchen/ auf die Oberfläche der Teilchen abgeschieden.
  • Silizium, insbesondere Siliziumrohmaterial zum Herstellen von Solarzellen, kann durch Einschmelzen von Silizium in einem Schmelztiegel und Hinzufügen eines Dotierstoffs und danach Senken der Temperatur der Schmelze, um das (dotierte) Silizium zu kristallisieren, dotiert werden. Das Hinzufügen der richtigen Menge von Dotierstoffen zu der Siliziumschmelze, um die elektrische Leitfähigkeit und andere Parameter (z.B. Ladungsträgerlebensdauer) für das kristallisierte Silizium einzustellen, umfasst eventuelle Risiken und eine entsprechende Fehlerspanne. Des Weiteren umfasst dies das Problem, dass der Dotierstoff verdampfen kann, bevor er sich in der Schmelze auflöst. Ein anderes Problem ist mit der Verteilung des Dotierstoffs in der Schmelze verbunden. Um eine gleichmäßige Verteilung zu erzielen, muss die Schmelze bewegt, z.B. gerührt, werden, oder es werden Konvektionsbewegungen in den Schmelzen verwendet, die vielleicht viel Zeit benötigen, um eine gleichmäßige Verteilung zu erreichen.
  • Das Zubereiten von dotiertem Silizium, z.B. von dotiertem Siliziumrohmaterial, das als einzuschmelzendes Rohmaterial verwendet wird, gemäß dem Verfahren 100 kann eines oder mehrere dieser Probleme angehen. Das abgeschiedene Siliziumrohmaterial gemäß dem Verfahren 100 kann bereits gleichmäßig dotiert sein, was bedeutet, dass bei einem späteren Einschmelzen kein anderer Dotierstoff hinzugefügt werden muss. Das Abscheiden ermöglicht das Anpassen (mit einer geringen Fehlerspanne) der Konzentration des Dotierstoffs in dem Silizium. Wenn das Silizium geschmolzen ist, ist der Dotierstoff auch bereits gleichmäßig verteilt, und es muss keine Verzögerung für Konvektion/Diffusion des Dotierstoffs durch die Schmelze oder Rühren angewendet werden. Gallium und Indium weisen einen geringen Segregationskoeffizienten mit Bezug auf andere Dotierstoffe, wie etwa Bor, auf. In einer Schmelze, die sich im Prozess der Kristallisierung befindet, bedeutet dies, dass es weniger wahrscheinlich ist, dass die Dotierstoffe in die feste kristallisierte Phase eingeführt werden, und dass es wahrscheinlicher ist, dass sie in der flüssigen Phase der Schmelze bleiben. Wenn daher die gesamte Schmelze kristallisiert, ergibt sich eine ungleichmäßige Verteilung des Dotierstoffs in dem festen Silizium.
  • Bei diversen nicht einschränkenden Beispielen beträgt eine Konzentration von Gallium in dem abgeschiedenen dotierten Siliziumrohmaterial mehr als 3×1017 Atome/cm3, z.B. im Bereich von 3×1017 Atome/cm3 bis 2×1018 Atome/cm3. Bei diversen Ausführungsformen, die auch in späteren Beispielen beschrieben werden, kann für den Fall, dass das Siliziumrohmaterial, z.B. in einem Schmelztiegel beispielsweise für ein Czochralski-Ziehverfahren eingeschmolzen wird, um monokristallines und/oder polykristallines Silizium zu erstellen, das Siliziumrohmaterial durch Einschmelzen von undotiertem Silizium und dotiertem Silizium zusammen dotiert werden. Der Dotierstoff in dem dotierten Siliziumrohmaterial verteilt sich in der Schmelze, und die Gesamtkonzentration des Dotierstoffs in der Schmelze ist geringer als in dem dotierten Silizium. Daher muss das dotierte Siliziumrohmaterial eine entsprechend hohe Dotierungskonzentration aufweisen, um eine gewisse Dotierung in der Schmelze und danach in dem fertigen kristallinen Silizium zu erreichen. Für den Fall von Gallium als Dotierstoff ist es beispielsweise auf Grund des Segregationskoeffizienten von Gallium in Silizium schwierig, eine derartige hohe Dotierung zu erreichen. Durch Gallium-Dotieren über das Einführen von Gallium durch eine gasförmige Phase kann eine derartige hohe Dotierung erreicht werden.
  • 2 zeigt schematisch ein Verfahren 200 zum Herstellen eines oder mehrerer Silizium-Wafer. Das Verfahren 200 kann bereitgestellt werden, um einen oder mehrere Silizium-Wafer zu erzielen.
  • Die Bestandteile 202, 204 und 206 des Verfahrens 200 können die gleichen wie die Bestandteile 102, 104 und 106 des Verfahrens 100 sein. Das Verfahren 200 kann als eine Erweiterung des Verfahrens 100 angesehen werden.
  • Bei 202 kann ein erstes Gas, das Silizium umfasst, in eine Reaktorkammer eingeführt werden, und bei 204 kann ein zweites Gas, das mindestens eines von Gallium oder Indium umfasst, in die Reaktorkammer eingeführt werden. Bei 206 wird Siliziumrohmaterial, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, auf eine Oberfläche im Innern der Reaktorkammer abgeschieden.
  • Bei 208 wird das Siliziumrohmaterial, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, mindestens teilweise eingeschmolzen. Bei einem Beispiel wird das dotierte Siliziumrohmaterial auf einen Träger abgeschieden, und das abgeschiedene Siliziumrohmaterial wird zusammen mit dem Träger eingeschmolzen, z.B. kann der Träger Silizium umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Bei diversen Beispielen wird das abgeschiedene Siliziumrohmaterial von dem Träger entfernt. Für den Fall, dass das dotierte Siliziumrohmaterial auf die Oberfläche von Teilchen abgeschieden wird, wachsen die Teilchen und diese werden eingeschmolzen. Das abgeschiedene Siliziumrohmaterial kann zusammen mit anderen Materialien eingeschmolzen werden, beispielsweise kann zusätzliches Siliziumrohmaterial hinzugefügt werden. Der Träger und/oder das zusätzliche Siliziumrohmaterial kann bzw. können z.B. mit dem gleichen Dotierstoff wie das abgeschiedene Silizium dotiert oder undotiert sein.
  • Bei 210 wird eine Temperatur des dotierten Siliziums gesenkt, um das dotierte Silizium zu kristallisieren, z.B. um das dotierte Silizium zu einem festen Silizium-Ingot zu kristallisieren. Das Einschmelzen und Kristallisieren können gemäß diversen bekannten Verfahren erfolgen. Beispielsweise wird das dotierte Silizium in einem Schmelztiegel eingeschmolzen, und eine Kristallisierung wird durch das Czochralski-Ziehverfahren oder das Vertical-Gradient-Freeze-Verfahren erreicht. Das kristallisierte Silizium kann einer weiteren Behandlung unterzogen werden, z.B. kann das kristallisierte Silizium dem Zonenschmelzverfahren unterzogen werden.
  • Bei 212 kann das kristallisierte dotierte Silizium, z.B. ein fester Silizium-Ingot, in einen oder mehrere Wafer zerschnitten werden. Beispielhaft kann das kristallisierte Silizium zu Ingots oder anderen Formen zugeschnitten und danach in Wafer zerschnitten werden. Das Schneiden kann durch bekannte Verfahren, wie etwa (Diamant-) Drahtsägen, erreicht werden. Nach dem Schneiden kann bzw. können ein oder mehrere Wafer einem chemischen und/oder mechanischen Reinigungsprozess unterzogen werden.
  • 3 zeigt schematisch ein Verfahren 300 zum Herstellen einer oder mehrerer Solarzellen.
  • Die Bestandteile 302, 304 und 306 des Verfahrens 300 können die gleichen Bestandteile wie die Bestandteile 202, 204 und 206 des Verfahrens 200 und/oder die Bestandteile 102, 104 und 106 des Verfahrens 100 sein. Das Verfahren 300 kann als eine Erweiterung des Verfahrens 100 oder des Verfahrens 200 angesehen werden.
  • Bei 302 wird ein erstes Gas, das Silizium umfasst, in eine Reaktorkammer eingeführt, und bei 304 wird ein zweites Gas, das mindestens eines von Gallium oder Indium umfasst, in die Reaktorkammer eingeführt, und bei 306 wird Siliziumrohmaterial, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, auf eine Oberfläche im Innern der Reaktorkammer abgeschieden. Bei 308 wird das Siliziumrohmaterial, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, mindestens teilweise eingeschmolzen, und bei 310 wird eine Temperatur des dotierten Siliziums gesenkt, um das dotierte Silizium zu kristallisieren, z.B. um das dotierte Silizium zu einem festen Silizium-Ingot zu kristallisieren. Bei 312 wird das kristallisierte dotierte Silizium in einen oder mehrere Wafer zerschnitten.
  • Bei 314 kann ein Emitter auf und/oder in dem einen oder den mehreren Wafern gebildet werden. Das Prinzip einer Solarzelle beruht auf der Ladungstrennung, die beispielsweise mit einer Diode umgesetzt wird. Das Bilden eines Emitters auf und/oder in dem Wafer kann als das Bilden auf und/oder in dem Wafer eines Bereichs mit einem entgegengesetzten Dotierstoff angesehen werden. Für den Fall von Gallium und/oder Indium als p-Dotierstoffe kann der Emitter durch n-Dotierstoffe, wie etwa Phosphor, gebildet werden. N-dotiertes Silizium kann auf den Wafer abgeschieden werden, und/oder ein n-Dotierstoff kann in den Wafer eingeführt werden, um einen Bereich mit einer n-Dotierung (oder mindestens einer reinen n-Dotierung) zu bilden. Durch das Bilden eines Emitters wird eine Diode erstellt, und im Prinzip wird eine Solarzelle generiert. Mehrere andere Verfahren können auf diese Solarzelle angewendet werden, wie etwa Beschichtungen und das Anbringen von elektrischen Kontakten.
  • 4 zeigt schematisch ein Verfahren 400 zum Herstellen eines PV-Moduls. Das Verfahren 400 kann bereitgestellt werden, um ein PV-Modul zu erzielen.
  • Die Bestandteile 402, 404 und 406 können die gleichen Bestandteile wie die Bestandteile 302, 304 und 306 des Verfahrens 300, die Bestandteile 202, 204 und 206 des Verfahrens 200 und/oder die Bestandteile 102, 104 und 106 des Verfahrens 100 sein. Das Verfahren 400 kann als eine Erweiterung des Verfahrens 100, des Verfahrens 200 und/oder des Verfahrens 300 angesehen werden.
  • Bei 402 wird ein erstes Gas, das Silizium umfasst, in eine Reaktorkammer eingeführt, und bei 404 wird ein zweites Gas, das mindestens eines von Gallium oder Indium umfasst, in die Reaktorkammer eingeführt, und bei 406 wird Siliziumrohmaterial, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, auf eine Oberfläche im Innern der Reaktorkammer abgeschieden. Bei 408 wird das Siliziumrohmaterial, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, mindestens teilweise eingeschmolzen, und bei 410 wird eine Temperatur des dotierten Siliziums gesenkt, um das dotierte Silizium zu kristallisieren, z.B. um das dotierte Silizium zu einem festen Silizium-Ingot zu kristallisieren. Bei 412 wird das kristallisierte dotierte Silizium in einen oder mehrere Wafer zerschnitten, und bei 414 wird ein Emitter auf und/oder in dem einen oder den mehreren Wafern gebildet, um eine oder mehrere Solarzellen herzustellen.
  • Bei 416 wird bzw. werden die eine oder die mehreren Solarzellen elektrisch kontaktiert. Z.B. können zwei oder mehrere Solarzellen auch elektrisch zusammen gekoppelt werden. Bei einem Beispiel werden elektrische Kontakte an der einen oder den mehreren Solarzellen angebracht, und zwei oder mehrere Solarzellen können elektrisch zusammen gekoppelt werden, indem die jeweiligen elektrischen Kontakte gekoppelt werden. Zwei oder mehrere Solarzellen können unter Verwendung einer seriellen oder einer parallelen Schaltung zusammen gekoppelt werden. Durch das elektrische Kontaktieren einer oder mehrerer Solarzellen wird ein Photovoltaik-(PV) Modul erstellt. Die elektrischen Kontakte können auf dem PV-Modul angeordnet sein, um das PV-Modul mit einem Verbraucher zu koppeln. Das PV-Modul kann einen Rahmen/ eine Einfassung umfassen, um die zwei oder mehreren Solarzellen zu schützen.
  • 5A zeigt schematisch einen Reaktor 500 zum Herstellen von dotiertem Siliziumrohmaterial.
  • Der Reaktor 500 kann verwendet werden, um die Verfahren 100, 200, 300 und 400 mindestens teilweise umzusetzen. Die Aussagen in Zusammenhang mit den Verfahren 100, 200, 300 und 400 und die Aussagen in Zusammenhang mit dem Reaktor 500 können sich jeweils entsprechen.
  • Der Reaktor 500 kann eine Reaktorkammer 502 umfassen. In der Reaktorkammer 502 werden verschiedene Beispiele von Oberflächen 504, 506, 508 und 510 gezeigt, auf die Siliziumrohmaterial abzuscheiden ist und die in der Reaktorkammer 502 einzeln/getrennt oder kombiniert vorliegen können. Die Oberfläche 504 kann die Oberfläche eines Trägers sein, z.B. eines Trägers, der durch einen Halter (nicht gezeigt) gehalten wird. Der Träger kann eine beliebige geometrische Form aufweisen, z.B. eine Form, die an die Geometrie des Reaktors angepasst ist, das Gas strömt in den Reaktor und/oder wird an die beabsichtigte Form des abgeschiedenen Siliziums für ein nachfolgendes Einschmelzen angepasst. Der Träger kann dotiertes oder undotiertes Silizium umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Zusätzlich oder anstelle des Trägers kann die Oberfläche die Oberfläche(n) 506 von Teilchen sein, z.B. in Staub oder Pulver. Als Träger können die Teilchen dotiertes oder undotiertes Silizium umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Die Teilchen können in die Reaktorkammer 502 über eine andere Grenzfläche, die von der Grenzfläche des ersten Gases und/oder des zweiten Gases getrennt ist, eingeführt werden. Die Reaktorkammer 502, die beispielsweise durch ein Steuergerät (nicht gezeigt) des Reaktors 500 geregelt wird, kann eine Vorrichtung umfassen, um die Strömung der Teilchen in der Reaktorkammer 502 zu generieren und/oder zu stabilisieren, z.B. einen Durchflussregler.
  • Zusätzlich oder anstelle des Trägers kann eine Oberfläche die Oberfläche 508 eines Stabs und/oder die Oberfläche 510 eines Filaments sein. Der Stab, z.B. auch ein Block, und das Filament können dem Träger entsprechend eine Form aufweisen, die an den Prozess und/oder die geometrische Form des Reaktors 500 angepasst ist, und können dotiertes oder undotiertes Silizium umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen.
  • Der Träger, der Stab und/oder das Filament können mechanisch und elektrisch mit der Reaktorkammer 502, z.B. mit einer Grenzfläche der Reaktorkammer 502, gekoppelt sein. Ein elektrischer Strom/ eine Spannung, der bzw. die beispielsweise durch ein Steuergerät (nicht gezeigt) des Reaktors 500 geregelt wird, kann an den Träger, den Stab und/oder das Filament angelegt werden, um die jeweiligen Materialien zu erhitzen, um eine erhöhte Temperatur an den jeweiligen Oberflächen 504, 508 und 510 zu erreichen. Ferner kann das Erhitzen durch ein Heizgerät (nicht gezeigt) im Innern der Reaktorkammer (502) oder von einer oder mehreren Seitenwänden der Reaktorkammer 502 erfolgen. Falls bei diversen Ausführungsformen die Oberfläche die Oberfläche 506 von Teilchen umfasst, kann ein Heizgerät innerhalb oder außerhalb der Reaktorkammer 502 angewendet werden.
  • Ein erstes Gas, z.B. gemäß den Verfahren 100, 200, 300 und 400 kann in einem ersten Reservoir 512 gelagert werden, und ein zweites Gas, z.B. gemäß den Verfahren 100, 200, 300 und 400, kann in einem zweiten Reservoir 514 gelagert werden. Das erste Gas und das zweite Gas können durch Rohrleitungen und/oder Grenzflächen der Reaktorkammer 502 in die Reaktorkammer 502 eingeführt werden. Die Menge und/oder die Rate des ersten Gases und des zweiten Gases, die in die Reaktorkammer 502 einzuführen sind, können durch ein Steuergerät des Reaktors 500 geregelt werden, z.B. kann das Steuergerät Massendurchflussregler verwenden.
  • Bei diversen Beispielen kann bzw. können das erste Gas und/oder das zweite Gas jeweils ein Gemisch aus verschiedenen Gasen sein. Bei diesen Beispielen kann bzw. können das Reservoir 512 und/oder das Reservoir 514 jeweils als Mischkammern angesehen werden, in denen die Zusammensetzung des ersten Gases und/oder des zweiten Gases erreicht wird, das bzw. die in die Reaktionskammer 502 einzuführen ist bzw. sind.
  • Bei diesem und diversen anderen Beispielen werden das erste Gas und das zweite Gas unter Verwendung von zwei Grenzflächen der Reaktorkammer 502 getrennt in die Reaktorkammer 502 eingeführt. In Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung der Gase und möglicher chemischer Reaktionen zwischen dem ersten Gas und dem zweiten Gas (oder mindestens einer oder mehrerer Komponenten der jeweiligen Gase) können getrennte Grenzflächen nützlich sein, um das Risiko einer derartigen Reaktion im Innern des Versorgungssystems/ der Versorgungsrohre zu der Reaktorkammer 502 zu verringern. Bei diversen Ausführungsformen mit getrennten Grenzflächen können die Menge und die Rate des ersten Gases und des zweiten Gases, die in die Reaktorkammer 502 einzuführen sind, einzeln geregelt werden.
  • Die Reaktorkammer 502 kann auch eine andere Grenzfläche, z.B. eine dritte Grenzfläche, um zusätzliche Gase, wie etwa Hilfsgase, für eine chemische Reaktion für das erste Gas und das zweite Gas einzuführen, um Silizium abzuscheiden umfassen. Beispielsweise kann Wasserstoff über eine dritte Grenzfläche in die Reaktorkammer 502 eingeführt werden, z.B. über ein drittes Reservoir (nicht gezeigt) zugeführt werden, und die Rate und Menge des zusätzlichen Gases, das in die Reaktorkammer 502 einzuführen ist, können ebenfalls durch das Steuergerät des Reaktors 500 geregelt werden.
  • Bei diversen Beispielen wird das zweite Gas in dem ersten Reservoir 512 und/oder dem zweiten Reservoir 514 generiert. Beispielsweise kann sich metallisches Gallium oder Galliumpulver in dem zweiten Reservoir 514 befinden, und ein Gas, wie bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform etwa HCl, kann in das zweite Reservoir 514 eingeführt werden, um Galliumtrichlorid in einer gasförmigen Phase, z.B. durch die chemische Reaktion 2Ga + 6HCl → 2GaCl3 + 3H2 herzustellen.
  • Bei diversen nicht einschränkenden Beispielen, können das erste Reservoir 512 und das zweite Reservoir 514 durch ein jeweiliges Heizgerät erhitzt werden, das z.B. durch ein Steuergerät des Reaktors 500 geregelt wird, um die gasförmige Phase des ersten Gases und des zweiten Gases oder der jeweiligen Komponenten zu generieren oder zu bewahren.
  • 5B zeigt schematisch einen Reaktor 550 zum Herstellen von dotiertem Siliziumrohmaterial.
  • Der Reaktor 550, als der Reaktor 500, kann bereitgestellt werden, um die Verfahren 100, 200, 300 und 400 mindestens teilweise umzusetzen. Die Aussagen in Zusammenhang mit den Verfahren 100, 200, 300 und 400 und die Aussagen in Zusammenhang mit dem Reaktor 500 können sich jeweils entsprechen. Der Reaktor 550 bezieht sich auf eine andere Umsetzung des Reaktors 500. Die Aussagen der Komponenten in Zusammenhang mit dem Reaktor 500 mit dem gleichen Bezugszeichen gelten hier auch.
  • Ein Unterschied zwischen dem Reaktor 500 und dem Reaktor 550 besteht darin, dass das erste Gas und das zweite Gas nicht getrennt in die Reaktorkammer 502 eingeführt werden. Mit anderen Worten können das erste Gas und das zweite Gas mit der gleichen Grenzfläche, d.h. zur gleichen Zeit, in die Reaktorkammer 502 eingeführt werden. Die erste Kammer 552 kann ein Reservoir des ersten Gases oder des zweiten Gases sein, oder die erste Kammer 552 kann als eine Mischkammer bereitgestellt werden, um das erste Gas oder das zweite Gas gemäß der Zusammensetzung zu generieren, die für den Prozess in der Reaktorkammer 502 notwendig ist. Bei diversen Ausführungsformen kann die zweite Kammer 554 ein Reservoir des ersten Gases oder des zweiten Gases sein, oder die zweite Kammer 554 kann als eine Mischkammer bereitgestellt werden, um das erste Gas oder das zweite Gas gemäß der Zusammensetzung, die für den Prozess in der Reaktorkammer 502 notwendig ist, zu generieren.
  • Das erste Gas oder das zweite Gas werden von der ersten Kammer 552 in die zweite Kammer 554 eingeführt, wo es mit dem jeweiligen anderen Gas vermischt wird, und sie können zusammen als ein Gemisch in die Reaktorkammer 502 eingeführt werden. Dadurch, dass die Gase als ein Gemisch in die Reaktorkammer 502 eingeführt werden, benötigt die Reaktorkammer 502 nur eine Grenzfläche. Bei diversen Ausführungsformen, die z.B. durch ein Steuergerät des Reaktors 550 geregelt werden, kann die Zusammensetzung des Gemischs des ersten Gases und des zweiten Gases geregelt werden, bevor sie in die Reaktorkammer 502 eintreten. Ein derartiges Steuergerät kann auch konfiguriert sein, um die Menge/Rate des ersten Gases und/oder des zweiten Gases zu regeln, wenn sie in die erste Kammer 552 und/oder die zweite Kammer 554 eingeführt werden.
  • Bei diversen Beispielen wird ein Material 556 in der zweiten Kammer 554 angewendet. Das Material 556 kann verwendet werden, um das zweite Gas aus dem ersten Gas zu generieren. Bei diversen Ausführungsformen kann das erste Gas HCl enthalten, und das Material 556 kann Gallium sein, und durch eine chemische Reaktion, wie in Zusammenhang mit 5A beschrieben, kann Galliumtrichlorid hergestellt werden. Dadurch dass beispielsweise durch das Steuergerät des Reaktors 500 die Menge/Rate des ersten Gases zu dem Material 556, der Druck und/oder die Temperatur im Innern des zweiten Reservoir 554 geregelt werden, kann die chemische Reaktion, um das zweite Gas zu generieren, geregelt werden. Somit kann die Zusammensetzung des Gemischs des ersten Gases und des zweiten Gases geregelt werden. Dies kann die Wirkung bereitstellen, dass das zweite Gas nicht in einem Behälter als eine gasförmige Phase gelagert werden muss. Auch kann es sein, dass das zweite Gas eine gewisse Temperatur benötigt, um in der gasförmigen Phase zu bleiben, z.B. eine Temperatur von mehr als 200 °C, und dies kann besser geregelt werden, falls das zweite Gas direkt in dem Prozess generiert wird.
  • Bei diversen Beispielen können der Reaktor 500 und der Reaktor 550 und die jeweiligen Gase gemäß einem Siemens-Verfahren konfiguriert sein.
  • 6 zeigt schematisch einen anderen Reaktor 600 zum Herstellen von dotiertem Siliziumrohmaterial. Der Reaktor 600 kann verwendet werden, um die Verfahren 100, 200, 300 und 400 mindestens teilweise umzusetzen. Die Aussagen in Zusammenhang mit den Verfahren 100, 200, 300 und 400 können in Zusammenhang mit dem Reaktor 600 gelten.
  • 6 zeigt schematisch ein Beispiel eines Wirbelschichtreaktors (FBR) 600. Bei diversen Beispielen können andere FBR-Reaktoren verwendet werden. In der Reaktorkammer 602 können Teilchen 606, wie etwa dotiertes oder undotiertes Silizium, vorliegen. Über die Grenzfläche 610 kann bzw. können ein erstes Gas und/oder ein zweites Gas gemäß den Verfahren 100, 200, 300 und/oder 400 in die Reaktorkammer 602 eingeführt werden. Um den Überblick zu behalten, werden bei diesem Beispiel nur die Kammer 608 als ein Reservoir für das erste Gas und/oder das zweite Gas und die Grenzfläche 610 gezeigt. Bei diversen Beispielen kann bzw. können eine oder mehrere Grenzflächen und eine oder mehrere Kammern in dem Reaktor 600 umgesetzt werden. Beispielhaft kann der Reaktor 600/ die Reaktorkammer 602 Kammern/Reservoirs und Grenzflächen gemäß 5A und/oder 5B umfassen, um das erste Gas, das zweite Gas und wahlweise Hilfsgase/ dritte Gase in die Reaktorkammer 602 einzuführen, die anstelle der Kammer 608 und der Grenzfläche 610 umgesetzt werden können. Somit können die Aussagen und Komponenten, die in Zusammenhang mit 5A und/oder 5B beschrieben wurden, auch für den Reaktor 600 gelten.
  • Mögliche zusätzliche/Hilfsgase, wie etwa Wasserstoff und/oder ein Edelgas, um den Druck im Innern der Reaktorkammer 602 zu regeln, können über eine Grenzfläche 612 in die Reaktorkammer 602 eingeführt werden. Gemäß dem Prinzip eines FBR-Reaktors strömen das erste Gas, das zweite Gas und mögliche zusätzliche/Hilfsgase zwischen den Teilchen 606; die Gase können über die Grenzfläche 604 der Reaktorkammer 602 zugeführt werden. Durch das Strömen zwischen den Teilchen 606 verhält sich das Medium (die Teilchen 606 zuzüglich Gase) in der Reaktorkammer ähnlich wie ein Fluid. An der Oberfläche der Teilchen wird dotiertes Silizium abgeschieden, und die Teilchen 606 wachsen. Die Teilchen, die einigermaßen gewachsen 618 sind, können gemäß den Prozessbedingungen über die Grenzfläche 616 aus der Reaktorkammer 602 entfernt werden. Da sich das Medium in der Reaktorkammer 602 ähnlich wie ein Fluid verhält, ist es wahrscheinlich, dass größere Teilchen/ Teilchen 618, auf denen dotiertes Silizium gewachsen ist, auf den Boden der Reaktorkammer 602 sinken.
  • 7A zeigt schematisch dotiertes Siliziumrohmaterial 702. Das dotierte Siliziumrohmaterial 702 kann durch das Verfahren 100 erzielt werden und kann in einem Reaktor generiert werden, wie in Zusammenhang mit 5A, 5B und 6 beschrieben.
  • 7B zeigt schematisch einen Silizium-Wafer 704. Der Silizium-Wafer 704 kann durch das Verfahren 200 erzielt werden, und das dotierte Siliziumrohmaterial für den Silizium-Wafer 704 kann beispielsweise durch das Verfahren 100 erzielt werden und in einem Reaktor generiert werden, wie in Zusammenhang mit 5A, 5B und 6 beschrieben.
  • 7C zeigt schematisch eine Solarzelle 706. Die Solarzelle 706 kann durch das Verfahren 300 unter Verwendung eines Silizium-Wafers erzielt werden, der durch das Verfahren 200 erzielt werden kann, und das dotierte Siliziumrohmaterial für den Silizium-Wafer kann beispielsweise durch das Verfahren 100 erzielt und in einem Reaktor generiert werden, wie in Zusammenhang mit 5A, 5B und 6 beschrieben. Die Solarzelle 706 umfasst eine Hauptfläche 712 mit einer ersten Dotierung, z.B. einer p-Dotierung, und eine Emitter-Fläche 710 mit einer anderen Dotierung, z.B. einer entgegengesetzten Dotierung, wie etwa einer n-Dotierung.
  • 7D zeigt schematisch ein PV-Modul 714. Das PV-Modul 714 kann eine erste Solarzelle 716 und eine zweite Solarzelle 718 umfassen. Bei anderen Beispielen kann ein PV-Modul eine Anzahl von Solarzellen zwischen 1 und 100, 1 und 50 und/oder 1 und 32 aufweisen. Die beiden Solarzellen 716 und 718 können durch das Verfahren 300 unter Verwendung eines Silizium-Wafers, der durch das Verfahren 200 erzielt wird, und des dotierten Siliziumrohmaterials für den Silizium-Wafer, der beispielsweise durch das Verfahren 100 erzielt wird und in einem Reaktor generiert wird, erzielt werden, wie in Zusammenhang mit 5A, 5B und 6 beschrieben. Das PV-Modul 714 kann einen Rahmen und/oder eine Einfassung 722 aufweisen, um die Solarzellen 716, 718 zu schützen. Die beiden Solarzellen 716, 718 können über eine Kopplung 720 elektrisch miteinander gekoppelt sein. Das PV-Modul 714 kann einen elektrischen Kontakt 724 umfassen, der mit den beiden Solarzellen 716, 718 gekoppelt ist, um das elektrische Koppeln der beiden Solarzellen 716,718 mit einem Verbraucher außerhalb des PV-Moduls 714 zu ermöglichen.
  • Nachstehend werden mehrere Beispiele und Ausführungsformen beschrieben.
  • Das Beispiel 1 ist ein Verfahren zum Abscheiden von Siliziumrohmaterial. Das Verfahren weist auf das Einführen eines ersten Gases, das Silizium umfasst, in eine Reaktorkammer und das Einführen eines zweiten Gases, das mindestens eines von Gallium oder Indium umfasst, in die Reaktorkammer und das Abscheiden von Siliziumrohmaterial, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, auf eine Oberfläche im Innern der Reaktorkammer. Das erste Gas und das zweite Gas werden als ein Gemisch in die Reaktorkammer eingeführt und mindestens ein Teil des ersten Gases wird einem Material ausgesetzt, um das zweite Gas in einer weiteren Reaktorkammer zu generieren, bevor es in die Reaktorkammer eintritt.
  • Bei Beispiel 2 kann der Gegenstand von Beispiel 1 wahlweise umfassen, dass, falls das zweite Gas Gallium umfasst, das zweite Gas dann mit einer derartigen Menge eingeführt wird, dass die Konzentration von Gallium in dem abgeschiedenen dotierten Siliziumrohmaterial mehr als 3×1017 Atome/cm3 beträgt.
  • Bei Beispiel 3 kann der Gegenstand von Beispiel 1 und/oder Beispiel 2 wahlweise umfassen, dass das zweite Gas einen oder mehrere Komponenten umfasst, die aus einer Gruppe ausgewählt wird bzw. werden, die besteht aus: Galliumtrichlorid; Trimethylgallium; Triethylgallium; Indiumtrimeythl; Indiumtriethyl; und Kombinationen davon.
  • Bei Beispiel 4 kann der Gegenstand eines der Beispiele 1 bis 3 wahlweise umfassen, dass das zweite Gas auf eine Temperatur von mehr als 200 °C erhitzt wird, bevor das zweite Gas in die Reaktorkammer eingeführt wird.
  • Bei Beispiel 5 wird dotiertes Siliziumrohmaterial, das durch ein Verfahren erzielt wird, welches das Einführen eines ersten Gases, das Silizium umfasst, in eine Reaktorkammer und das Einführen eines zweiten Gases, das mindestens eines von Gallium oder Indium umfasst, in die Reaktorkammer und das Abscheiden von Siliziumrohmaterial, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, auf eine Oberfläche im Innern der Reaktorkammer umfasst. Das erste Gas und das zweite Gas werden als ein Gemisch in die Reaktorkammer eingeführt und mindestens ein Teil des ersten Gases wird einem Material ausgesetzt, um das zweite Gas in einer weiteren Reaktorkammer zu generieren, bevor es in die Reaktorkammer eintritt.
  • Bei Beispiel 6 kann der Gegenstand von Beispiel 5 wahlweise umfassen, dass, falls das zweite Gas Gallium umfasst, dann das zweite Gas mit einer derartigen Menge eingeführt wird, dass die Konzentration von Gallium in dem abgeschiedenen dotierten Siliziumrohmaterial mehr als 3×1017 Atome/cm3 beträgt.
  • Bei Beispiel 7 kann der Gegenstand von Beispiel 5 und/oder Beispiel 6 wahlweise umfassen, dass das zweite Gas eine oder mehrere Komponenten aus einer Gruppe umfasst, die besteht aus: Galliumtrichlorid; Trimethylgallium; Triethylgallium; Indiumtrimeythl; Indiumtriethyl; und Kombinationen davon.
  • Bei Beispiel 8 kann der Gegenstand eines der Beispiele 5 bis 7 wahlweise umfassen, dass das zweite Gas eine Temperatur von mehr als 200 °C vor dem Einführen des zweiten Gases in die Reaktorkammer umfasst.
  • Das Beispiel 9 ist ein Silizium-Wafer, der durch ein Verfahren erzielt wird. Das Verfahren umfasst das Herstellen von Siliziumrohmaterial, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, durch Einführen eines ersten Gases, das Silizium umfasst, in eine Reaktorkammer und Einführen eines zweiten Gases, das mindestens eines von Gallium oder Indium umfasst, in die Reaktorkammer und Abscheiden von Siliziumrohmaterial, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, auf eine Oberfläche im Innern der Reaktorkammer. Das erste Gas und das zweite Gas werden als ein Gemisch in die Reaktorkammer eingeführt und mindestens ein Teil des ersten Gases wird einem Material ausgesetzt, um das zweite Gas in einer weiteren Reaktorkammer zu generieren, bevor es in die Reaktorkammer eintritt. Das Verfahren umfasst ferner mindestens das Teilschmelzen des Siliziumrohmaterials, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, und das Senken einer Temperatur des dotierten Siliziums, um das dotierte Silizium zu einem festen Silizium-Ingot zu kristallisieren, wobei wahlweise das dotierte Siliziumrohmaterial gemäß einem Vertical-Gradient-Freeze-Verfahren oder einem Czochralski-Ziehverfahren kristallisiert wird, und das Zerschneiden des festen Silizium-Ingots in einen oder mehrere Wafer.
  • Bei Beispiel 10 kann der Gegenstand von Beispiel 9 wahlweise umfassen, dass das dotierte Siliziumrohmaterial durch ein Verfahren nach einem der Beispiele 2 bis 4 hergestellt werden kann.
  • Bei Beispiel 11 kann der Gegenstand von Beispiel 9 wahlweise umfassen, dass das dotierte Siliziumrohmaterial nach einem der Beispiele 6 bis 8 erzielt werden kann.
  • Das Beispiel 12 ist eine Solarzelle, die durch ein Verfahren erzielt wird. Das Verfahren umfasst das Einführen eines ersten Gases, das Silizium umfasst, in eine Reaktorkammer und das Einführen eines zweiten Gases, das mindestens eines von Gallium oder Indium umfasst, in die Reaktorkammer und das Abscheiden von Siliziumrohmaterial, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, auf eine Oberfläche im Innern der Reaktorkammer. Das erste Gas und das zweite Gas werden als ein Gemisch in die Reaktorkammer eingeführt und mindestens ein Teil des ersten Gases wird einem Material ausgesetzt, um das zweite Gas in einer weiteren Reaktorkammer zu generieren, bevor es in die Reaktorkammer eintritt. Das Verfahren umfasst ferner mindestens das Teilschmelzen des Siliziumrohmaterials, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, und das Senken einer Temperatur des dotierten Siliziums, um das dotierte Silizium zu einem festen Silizium-Ingot zu kristallisieren, wobei wahlweise das dotierte Siliziumrohmaterial gemäß einem Vertical-Gradient-Freeze-Verfahren oder einem CzochralskiZiehverfahren kristallisiert wird. Ferner umfasst das Verfahren das Zerschneiden des festen Silizium-Ingots in einen oder mehrere Wafer und das Bilden eines Emitters auf und/oder in dem einen oder den mehreren Wafern.
  • Bei Beispiel 13 kann der Gegenstand von Beispiel 12 wahlweise umfassen, dass das dotierte Siliziumrohmaterial durch ein Verfahren nach einem der Beispiele 2 bis 4 hergestellt werden kann.
  • Bei Beispiel 14 kann der Gegenstand von Beispiel 12 wahlweise umfassen, dass das dotierte Siliziumrohmaterial nach einem der Beispiele 6 bis 8 hergestellt werden kann.
  • Das Beispiel 15 ist ein PV-Modul, das durch ein Verfahren erzielt wird, welches das Einführen eines ersten Gases, das Silizium umfasst, in eine Reaktorkammer und das Einführen eines zweiten Gases, das mindestens eines von Gallium oder Indium umfasst, in die Reaktorkammer und das Abscheiden von Siliziumrohmaterial, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, auf eine Oberfläche im Innern der Reaktorkammer umfasst. Das erste Gas und das zweite Gas werden als ein Gemisch in die Reaktorkammer eingeführt und mindestens ein Teil des ersten Gases wird einem Material ausgesetzt, um das zweite Gas in einer weiteren Reaktorkammer zu generieren, bevor es in die Reaktorkammer eintritt. Das Verfahren umfasst ferner mindestens das Teilschmelzen des Siliziumrohmaterials, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, und das Senken einer Temperatur des dotierten Siliziums, um das dotierte Silizium zu einem festen Silizium-Ingot zu kristallisieren, wobei wahlweise das dotierte Siliziumrohmaterial gemäß einem Vertical-Gradient-Freeze-Verfahren oder einem Czochralski-Ziehverfahren kristallisiert wird. Ferner umfasst das Verfahren das Zerschneiden des festen Silizium-Ingots in einen oder mehrere Wafer und das Bilden eines Emitters auf und/oder in dem einen oder den mehreren Wafern, um eine oder mehrere Solarzellen herzustellen, und das elektrische Kontaktieren der einen oder der mehreren Solarzellen.
  • Bei Beispiel 16 kann der Gegenstand von Beispiel 15 wahlweise umfassen, dass das dotierte Siliziumrohmaterial durch ein Verfahren nach einem der Beispiele 2 bis 4 hergestellt werden kann.
  • Bei Beispiel 17 kann der Gegenstand von Beispiel 15 wahlweise umfassen, dass das dotierte Siliziumrohmaterial nach einem der Beispiele 6 bis 8 erzielt werden kann.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Abscheiden von dotiertem Siliziumrohmaterial, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Einführen eines ersten Gases, das Silizium umfasst, in eine Reaktorkammer; und Einführen eines zweiten Gases, das mindestens eines von Gallium oder Indium umfasst, in die Reaktorkammer; und Abscheiden von Siliziumrohmaterial, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, auf eine Oberfläche im Innern der Reaktorkammer, wobei das erste Gas und das zweite Gas in die Reaktorkammer als ein Gemisch eingeführt werden, und wobei mindestens ein Teil des ersten Gases einem Material ausgesetzt wird, um das zweite Gas in einer weiteren Reaktorkammer zu generieren, bevor es in die Reaktorkammer eintritt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zweite Gas Gallium umfasst; wobei das zweite Gas mit einer derartigen Menge eingeführt wird, dass die Konzentration von Gallium in dem abgeschiedenen dotierten Siliziumrohmaterial mehr als 3×1017 Atome/cm3 beträgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das zweite Gas eine oder mehrere Komponenten umfasst, die aus einer Gruppe ausgewählt wird bzw. werden, die besteht aus: Galliumtrichlorid; Trimethylgallium; Triethylgallium; Indiumtrimethyl; Indiumtriethyl; und Kombinationen davon.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das zweite Gas auf eine Temperatur von mehr als 200 °C vor dem Einführen des zweiten Gases in die Reaktorkammer erhitzt wird.
  5. Dotiertes Siliziumrohmaterial, das durch ein Verfahren erzielt wird, das folgende Schritte umfasst: Einführen eines ersten Gases, das Silizium umfasst, in eine Reaktorkammer; Einführen eines zweiten Gases, das mindestens eines von Gallium oder Indium umfasst, in die Reaktorkammer; und Abscheiden von Siliziumrohmaterial, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, auf eine Oberfläche im Innern der Reaktorkammer, wobei das erste Gas und das zweite Gas in die Reaktorkammer als ein Gemisch eingeführt werden, und wobei mindestens ein Teil des ersten Gases einem Material ausgesetzt wird, um das zweite Gas in einer weiteren Reaktorkammer zu generieren, bevor es in die Reaktorkammer eintritt.
  6. Dotiertes Siliziumrohmaterial nach Anspruch 5, wobei das zweite Gas Gallium umfasst; wobei das zweite Gas mit einer derartigen Menge eingeführt wird, dass die Konzentration von Gallium in dem abgeschiedenen dotierten Siliziumrohmaterial mehr als 3×1017 Atome/cm3 beträgt.
  7. Dotiertes Siliziumrohmaterial nach Anspruch 5 oder 6, wobei das zweite Gas eine oder mehrere Komponenten umfasst, die aus einer Gruppe ausgewählt wird bzw. werden, die besteht aus: Galliumtrichlorid; Trimethylgallium; Triethylgallium; Indiumtrimethyl; Indiumtriethyl; und Kombinationen davon.
  8. Dotiertes Siliziumrohmaterial nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das zweite Gas eine Temperatur von mehr als 200 °C vor dem Einführen des zweiten Gases in die Reaktorkammer aufweist.
  9. Silizium-Wafer, der durch ein Verfahren erzielt wird, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Herstellen von Siliziumrohmaterial, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, gemäß einem Verfahren, umfassend: Einführen eines ersten Gases, das Silizium umfasst, in eine Reaktorkammer; und Einführen eines zweiten Gases, das mindestens eines von Gallium oder Indium umfasst, in die Reaktorkammer; und Abscheiden von Siliziumrohmaterial, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, auf eine Oberfläche im Innern der Reaktorkammer, wobei das erste Gas und das zweite Gas in die Reaktorkammer als ein Gemisch eingeführt werden, und wobei mindestens ein Teil des ersten Gases einem Material ausgesetzt wird, um das zweite Gas in einer weiteren Reaktorkammer zu generieren, bevor es in die Reaktorkammer eintritt; mindestens Teilschmelzen des Siliziumrohmaterials, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist; Senken einer Temperatur des geschmolzenen dotierten Siliziums, um das dotierte Silizium zu einem festen Silizium-Ingot zu kristallisieren, wobei wahlweise das dotierte Siliziumrohmaterial gemäß einem Vertical-Gradient-Freeze-Verfahren oder einem Czochralski-Ziehverfahren kristallisiert wird; und Zerschneiden des festen Silizium-Ingots in einen oder mehrere Wafer,.
  10. Solarzelle, die durch ein Verfahren erzielt wird, das folgende Schritte umfasst: Herstellen von Siliziumrohmaterial, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, gemäß einem Verfahren, umfassend: Einführen eines ersten Gases, das Silizium umfasst, in eine Reaktorkammer, Einführen eines zweiten Gases, das mindestens eines von Gallium oder Indium umfasst, in die Reaktorkammer, und Abscheiden von Siliziumrohmaterial, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, auf eine Oberfläche im Innern der Reaktorkammer, wobei das erste Gas und das zweite Gas in die Reaktorkammer als ein Gemisch eingeführt werden, und wobei mindestens ein Teil des ersten Gases einem Material ausgesetzt wird, um das zweite Gas in einer weiteren Reaktorkammer zu generieren, bevor es in die Reaktorkammer eintritt; mindestens Teilschmelzen des Siliziumrohmaterials, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist; Senken einer Temperatur des geschmolzenen dotierten Siliziums, um das dotierte Silizium zu einem festen Silizium-Ingot zu kristallisieren, wobei wahlweise die dotierte Siliziumschmelze gemäß einem Vertical-Gradient-Freeze-Verfahren oder einem Czochralski-Ziehverfahren kristallisiert wird; Zerschneiden des festen Silizium-Ingots in einen oder mehrere Wafer; und Bilden eines Emitters auf oder in dem einen oder den mehreren Wafern.
  11. Photovoltaikmodul, das durch ein Verfahren erzielt wird, das folgende Schritte umfasst: Herstellen von Siliziumrohmaterial, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, gemäß einem Verfahren, umfassend: Einführen eines ersten Gases, das Silizium umfasst, in eine Reaktorkammer, und Einführen eines zweiten Gases, das mindestens eines von Gallium oder Indium umfasst, in die Reaktorkammer, und Abscheiden von Siliziumrohmaterial, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist, auf eine Oberfläche im Innern der Reaktorkammer, wobei das erste Gas und das zweite Gas in die Reaktorkammer als ein Gemisch eingeführt werden, und wobei mindestens ein Teil des ersten Gases einem Material ausgesetzt wird, um das zweite Gas in einer weiteren Reaktorkammer zu generieren, bevor es in die Reaktorkammer eintritt; mindestens Teilschmelzen des Siliziumrohmaterials, das mit mindestens einem von Gallium oder Indium dotiert ist; Senken einer Temperatur des geschmolzenen dotierten Siliziums, um das dotierte Silizium zu einem festen Silizium-Ingot zu kristallisieren, wobei wahlweise das dotierte Siliziumrohmaterial gemäß einem Vertical-Gradient-Freeze-Verfahren oder einem Czochralski-Ziehverfahren kristallisiert wird; Zerschneiden des festen Silizium-Ingots in einen oder mehrere Wafer; Bilden eines Emitters auf oder in dem einen oder den mehreren Wafern, um eine oder mehrere Solarzellen herzustellen; und elektrisches Kontaktieren der einen oder der mehreren Solarzellen.
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