DE2713287A1 - Verfahren zum herstellen von scheibenfoermigen siliciumkoerpern - Google Patents

Verfahren zum herstellen von scheibenfoermigen siliciumkoerpern

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Description

  • Verfahren zum Herstellen von scheibenförmigen Siliciumkörpern.
  • Die vorliegende Patentanmeldung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von scheibenförmigen Siliciumkörpern, wie sie insbesondere für Solarzellen verwendet werden.
  • Zur Herstellung von Solarzellen, welche aus großflächigen Siliciumscheiben bestehen, soll möglichst billiges Silicium verwendet werden. Die Anforderungen, die an diese Bauelemente in Bezug auf Reinheit gestellt werden, sind nicht so hoch wie bei den für Schaltungen einsetzbaren Bauelementanordnungen.
  • Es war deshalb ein Weg zu finden, Silicium auf einfache und billige Weise herzustellen, d. h., möglichst ohne Materialverlust.
  • Außerdem sollen die teuren Arbeitsgänge wie Läppen und Sägen eines Stabes in Scheiben entfallen.
  • Ein Verfahren der eingangs genannten Art zum Herstellen von billigen Siliciumscheiben ist aus der DT-OS 25.08.369 ( = VPA 75 P 1021) zu entnehmen. Bei diesem Verfahren wird polykristallines Silicium aufgeschmolzen und durch Walzen in die Form eines die gewünschte Dicke der scheibenförmigen Siliciumkörper aufweisenden Bandes zum Erstarren gebracht und dann dieses Band entsprechend den gewünschten Abmessungen der Siliciumkörper zerteilt. Mit Ausnahme der Zerteilung des Bandes in die einzelnen Siliciumgrundkörper fallen hier keine Säge- oder Läppprozesse an.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in einem einzigen Verfahrensschritt einen Siliciumkörper herzustellen, der als Grund- körper für die Herstellung von Solarzellen verwendet werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß polykristallines Silicium in entsprechender Menge aufgeschmolzen und der gebildete Schmelztropfen unter Verwendung eines Prägestempels in die Form eines die gewünschte Dicke der Scheibe aufweisenden Siliciumkörpers gebracht wird.
  • Dabei liegt es im Rahmen des Erfindungsgedankens, das Aufschmelzen der entsprechenden Siliciummenge entweder durch Wärmeeinwirkung mittels Laserstrahlen auf die nach unten angeordnete Kuppe eines schräg gehalterten Siliciumstabes oder durch eine die nach unten hängende Kuppe eines senkrecht gehalterten Siliciumstabes umgebende Induktionsheizspule zu bewirken.
  • In einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, während des Prägevorgangs sowohl Prägestempel als auch Widerlager zu beheizen. Dabei wird gemäß einem Ausführungsbeispiel nach der Lehre der Erfindung die Temperatur im Bereich von 900 bis 13000C und der Prägedruck auf 50 bis 500 bar eingestellt.
  • Wenn erforderlich, können die geprägten Siliciumscheiben im Anschluß an den Prägeprozeß zur Vergrößerung ihrer polykristallinen Körner noch getempert werde. Dabei empfiehlt es sich, eine Temperatur von größer 13000C einzustellen.
  • Anhand von zwei Ausführungsbeispielen und der Figuren 1 und 2 soll das erfindungsgemäße Verfahren im Folgenden noch näher erläutert werden. Dabei zeigt die Fig. 1 schematisch eine Prägevorrichtung, bei der der Prozeß in lotrechter Richtung ausgeführt wird, während in Fig. 2 eine Anordnung dargestellt ist, bei der der Prägedruck in horizontaler Richtung erfolgt.
  • In Fig. 1 ist eine aus einem axial verschiebbaren (Doppelpfeil 4) Prägestempel 1 und einem festen Widerlager 2 bestehende Anordnung 7 dargestellt, in welche bei geöffneter Anordnung 7 schräg von oben durch gesteuerte Hub-Senk-Bewegungen (s. Doppelpfeil 5) ein polykristalliner Siliciumstab 3 eingeführt wird. Durch fokussierte Laserstrahlung 6 wird die nach unten weisende Kuppe 8 des Siliciumstabes 3 zum Schmelzen gebracht und, sobald der Schmelztropfen 8 die erwünschte Größe erreicht hat, wird der Siliciumstab 3 rasch zurückgezogen (s. Doppelpfeil 5). Dadurch fällt der Schmelztropfen 8 senkrecht nach unten auf das Widerlager 2, wodurch sich bei Berührung durch ein in der Fig. nicht dargestelltes Steuerorgan sofort der Prägestempel 1 schließt (s. Doppepfeil 4). Der Prägestempel 1 und das Widerlager 2 können eine beliebige Form aufweisen und beheizbar ausgestattet sein.
  • Durch Einstellung eines bestimmten Taktes der Hub-Senk-Bewegungen sowohl des Siliciumstabes 3 als auch des Prägestempels 1 sowie einer definiert dosierten Laserstrahlung (6) können nach dem Verfahren nach der Lehre der Erfindung scheibenförmige Siliciumkörper von reproduzierbarer Dicke und Größe hergestellt werden.
  • Die Scheibendicke wird dabei durch den Anschlag 10 für den Prägestempel 1 bestimmt.
  • Das Gleiche gilt auch für die in Fig. 2 gezeigte Anordnung. Hier wird anstelle der Laserstrahlen eine die nach unten hängende Kuppe 18 eines lotrecht gehalterten Siliciumstabes 13 umgebende Induktionsheizspule 17 verwendet. Außerdem erfolgt der Prägeprozeß in horizontaler Richtung. Dabei wird die aus Prägestempel 11 und Widerlager 12 bestehende Anordnung 17 mit Hub-Senk-Bewegungen in Pfeilrichtung 14 beaufschlagt. Der den Schmelztropfen 18 liefernde, lotrecht gehalterte Siliciumstab 13 befindet sich genau senkrecht über der geöffneten Anordnung 17. Sobald der Schmelztropfen 18 die erwünschte Größe hat, wird der Siliciumstab 13 rasch nach oben bewegt (s. Doppelpfeil 15) und der fallende Schmelztropfen 18 bewirkt, sobald er in den Zwischenraum zwischen Prägestempel 11 und Widerlager 12 kommt, durch einen optischen Sensor 19, daß sich die Prägeanordnung 17 sofort schließt und in Funktion tritt. Die Scheibendicke wird durch den Anschlag 20 für den Prägestempel 11 festgelegt.
  • 9 Patentansprüche 2 Figuren Leerseite

Claims (9)

  1. Patentans prüche g Verfahren zum Herstellen von scheibenförmigen Siliciumkörpern, wie sie insbesondere für Solarzellen verwendet werden, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß polykristallines Silicium in entsprechender Menge aufgeschmolzen und der gebildete Schmelztropfen unter Verwendung eines Prägestempels in die Form eines die gewünschte Dicke der Scheibe aufweisenden Siliciumkörpers gebracht wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Aufschmelzen der entsprechenden Siliciummenge durch Wärmeeinwirkung mittels Laserstrahlen auf die nach unten angeordnete Kuppe eines schräg gehalterten Siliciumstabes .bewirkt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Aufschmelzen der entsprechenden Siliciummenge durch eine die nach unten hängende Kuppe eines senkrecht gehalterten Siliciumstabes umgebende Induktionsheizspule bewirkt wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß während des Prägevorgangs sowohl Prägestempel als auch Widerlager beheizt werden.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß eine Temperatur im Bereich von 900 bis 13000C eingestellt wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Prägestempel und der den Schmelztropfen liefernde Stab mit einer Hub-Senk-Bewegung beaufschlagt werden.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Betätigung des Prägestempels durch einen optischen Sensor gesteuert wird, wenn die Prägung in horizontaler Richtung durchgeführt wird.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Prägedruck auf 50 bis 500 bar eingestellt wird.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß zur Vergrößerung der Kornstruktur die ge-#rägten Siliciumscheiben einem nachfolgenden Temperprozeß unterworfen werden.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2695511A1 (fr) * 1992-09-08 1994-03-11 Mitsubishi Electric Corp Pile solaire en film mince, procédé pour sa production, procédé de production d'un lingot semi-conducteur et procédé de production d'un substrat semi-conducteur.

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NICHTS-ERMITTELT *

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