DE2713287C2 - Verfahren zum Herstellen von scheibenförmigen Siliciumkörpern - Google Patents
Verfahren zum Herstellen von scheibenförmigen SiliciumkörpernInfo
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Description
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 DE-OS
08 369 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 Sägeoder
Läppprozesse an.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in einem einzigen Verfahrensschritt einen Siliciumkörper "?.erzustellen,
der als Grundkörper für die Herstellung von
ίο Solarzellen verwendet werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst.
daß polykristallines Silicium in entsprechender Menge zu einem Tropfen aufgeschmolzen wird, der mit einem
Prägestempel 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«-:ies 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 1 3000C 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
werden. Dabei empfiehlt es sich, eine Temperatur von größer 1 3000C einzustellen.
Anhand von zwei Ausführungsbeispielen und der F i g. 1 und 2 soll das erfindungsgeroSße 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
F i g. 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 Figur nicht dargestelltes Steuerorgan sofort der Prägestempel
1 schließt (s. Doppelpfeil 4). Der Prägestempel I
so 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 F i g. 2 gezeigte Anordnung. Hier wird anstelle der Laserstrahlen eine die
nach unten hängende Kuppe 18 eines lotrecht gehalterten Siliciumstabes 13 umgebende Induktionsheizspule
16 verwendet. Außerdem erfolgt der Prägeprozeß in horizontaler Richtung. Dabei wird die aus Prägestempel
11 und Widerlager 12 bestehende Anordnung 17 mit Hub-Senk-Bewegangen 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 gewünschte 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 i2 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
Hier/.u 1 Blatt Zeichnungen
25
30
35
40
45
50
55
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Claims (9)
1. Verfahren zum Herstellen voii scheibenförmigen Siliciumkörpern, insbesondere für Solarzellen,
dadurch gekennzeichnet, daß polykristallines Silicium in entsprechender Menge zu einem
Tropfen aufgeschmolzen wird, der mit einem Prägestempel in die Form eines die gewünschte Dicke der
Scheibe aufweisenden Siliciumkörpers gebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Aufschmelzen durch Wärmeeinwirkung mittels Laserstrahlen auf die nach unten
angeordnete Kuppe eines schräg gehalterten SiIiciumstabes
bewirkt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufschmelzen durch eine die nach
unten hängerde Kuppe eines senkrecht gehalterten Siliciumstahl umgebende Induktionsheizspule bewirkt
wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß während des Prägevorgangs sowohl
Prägestempel als auch Widerlager beheizt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperatur im Bereich von 900
bis 1 3000C eingestellt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet
daß der Prägestempel und der den Schmelztropfen liefernde Stab mit einer Hub-Senk-Bewegung
beaufschlagt werdet..
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Betätigung ies Prägestempels durch einen optischen Sensor gesteuert wird, wenn
die Prägung in horizontaler Richtung durchgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Prägedruck auf 50 bis 500 bar
eingestellt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Vergrößerung der Kornstruktur die geprägten Siliciumscheiben einem nachfolgenden
Temperprozeß unterworfen werden.
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-
1977
- 1977-03-25 DE DE2713287A patent/DE2713287C2/de not_active Expired
Non-Patent Citations (1)
Title |
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NICHTS-ERMITTELT |
Also Published As
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