DE3217686A1 - Apparatus for producing large-area strip-type silicon bodies for solar cells - Google Patents

Apparatus for producing large-area strip-type silicon bodies for solar cells

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DE3217686A1
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Richard Dr. 8025 Unterhaching Falckenberg
Bernhard 8000 München Freienstein
Helmut Dr.rer.nat. 8000 München Föll
Josef Dr.rer.nat. 8137 Berg Grabmaier
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Abstract

The invention relates to an apparatus for producing large-area strip-type silicon bodies (30) for solar cells by coating a substrate body (10) which is resistant to the silicon melt (3) but can be wetted by silicon and has a grid-type structure. Provided in the bottom section of the fusion bath (1) of the apparatus is a guide channel (18) which extends over the surface of the melt (3) and has an opening (11) for the strip-type substrate body (10) and which is provided in or at its wall (13) with means (12) which, as a result of capillary forces, ensure that the opening (11), which serves as coating point, in the guide channel (18) is always filled with silicon (3). The apparatus serves to continuously produce silicon strips for solar cells. <IMAGE>

Description

Vorrichtung zum Herstellen von großflächigen, band-Device for the production of large-area, band-

förmigen Siliziumkörern für Solarzellen.shaped silicon cores for solar cells.

Die vorliegende Patentanmeldung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von großflächigen, bandförmigen Siliziumkörpern, wie sie insbesondere zur Weiterverarbeitung für Solarzellen verwendet werden, durch Beschichten eines, gegen die Siliziumschmelze resistenten, aber von Silizium benetzbaren, netzartige Struktur aufweisenden Trägerkörpers mit geschmolzenem Silizium, bei der eine die Siliziumschmelze aufnehmende Schmelzwanne vorgesehen ist, die in ihrem Bodenteil zur Führung des bandförmigen Trägerkörpers einen sich in Richtung Schmelzoberfläche erstreckenden, mit einer spaltförmigen Öffnung versehenen Kanal aufweist, durch den der unterhalb der Schmelzwanne auf einer Vorratsrolle aufgespulte bandförmige Trägerkörper geführt, in der Öffnung von der Schmelze benetzt und nach der Benetzung auf einer, oberhalb der Schmelzwanne im Bereich des Führungskanals angeordneten Speichertrommel wieder aufgespult wird.The present patent application relates to an apparatus for manufacturing of large-area, band-shaped silicon bodies, such as those used in particular for further processing Used for solar cells, by coating one, against the silicon melt resistant, but silicon-wettable, reticulated structure having carrier body with molten silicon, in which a melting tank receiving the silicon melt is provided in its bottom part for guiding the band-shaped support body one extending in the direction of the enamel surface, with a slit-shaped one Has opening provided channel through which the below the melting tank on a supply roll wound up band-shaped support body guided in the opening wetted by the melt and, after wetting, on one above the melting tank The storage drum arranged in the region of the guide channel is rewound.

Die Ausnutzung des fotoelektrischen Effektes zur Direktumwandlung von Sonnenlicht in Elektrizität durch die "Solarzelle" ist von großem Interesse für die Zukunft bei der Suche nach Energiequellen. Der Vorteil der Solarzelle liegt einmal darin, daß sie direkt Elektrizität erzeugt; zum anderen sind ihre Bauteile keinem wesentlichen Verschleiß unterworfen und man kann daher solchen Anlagen eine sehr lange Lebensdauer voraussagen.The use of the photoelectric effect for direct conversion from sunlight to electricity through the "solar cell" is of great interest for the future in the search for energy sources. The advantage of the solar cell lies once in the fact that it directly generates electricity; on the other hand are their components not subject to any significant wear and tear and you can therefore have a predict very long service life.

Diesen Vorteilen steht der Nachteil geringer Energiedichte der Sonneneinstrahlung an der Erdoberfläche gegenüber, nur etwa 1 kW/m2 an einem klaren Tag mit der Sonne im Zenit. Mit Wirkungsgraden um 10 % kann man also im maximalen Sonnenlicht pro Stunde eine kwh Elektrizität aus 10 m2 Solarzelle erhalten.These advantages have the disadvantage of low energy density the Solar radiation on the earth's surface opposite, only about 1 kW / m2 on a clear Day with the sun at its zenith. With efficiencies around 10%, you can achieve the maximum Sunlight received one kWh of electricity per hour from 10 m2 solar cell.

Die technische Nutzung von Solarzellen hängt aber nicht nur von der verfügbaren Sonneneinstrahlung und dem Wirkungsgrad der Energieumwandlung ab, sondern vor allen Dingen von den Kosten für das Material. Diese Kosten werden von zwei Faktoren bestimmt: 1. den Kosten für das aus Silizium bestehende Ausgangsmaterial, 2. den Verfahren zur Herstellung der Solarzellen.The technical use of solar cells does not only depend on the available solar radiation and the efficiency of the energy conversion especially the cost of the material. These costs are due to two factors determines: 1. the cost of the starting material consisting of silicon, 2. the Process for manufacturing the solar cells.

Um bei der Solarzelle den Materialverbrauch auf ein Minimum zu beschränken, ist man bestrebt, die Solarzelle so dünn wie möglich zu machen, und hohe Ausbeuten zu erreichen. Im Falle des Silizium liegt die Minimaldicke, die etwa 95 % Sonnenabsorption erlaubt bei 100 pm. Um hohe Bruchverluste zu vermeiden, wählt man jedoch für die Solarzellenherstellung wesentlich größere Dicken.In order to keep the material consumption of the solar cell to a minimum, one strives to make the solar cell as thin as possible, and high yields to reach. In the case of silicon, the minimum thickness is around 95% solar absorption allowed at 100 pm. In order to avoid high breakage losses, however, one chooses for the Solar cell production much larger thicknesses.

Bisher bestehen Solarzellen aus Siliziumkristallscheiben, die durch einen materialaufwendigen Trennprozeß, entweder aus z. B. nach dem Czochralski-Verfahren hergestellten Einkristallstäben oder aus gegossenen Polykristallen mit einer Vorzugsrichtung der Kristallite, wie in der DE-AS 25 08 803 beschrieben, hergestellt werden.So far, solar cells have consisted of silicon crystal disks, which through a material-intensive separation process, either from z. B. according to the Czochralski method produced single crystal rods or from cast polycrystals with a preferred direction the crystallites, as described in DE-AS 25 08 803, are produced.

Verfahren, bei denen das Silizium gleich in flächenhafter Form und in der gewünschten Dicke anfällt, sind z. B. aus der US-PS 4.171.991 bekannt. Bei dem hier beschriebenen Verfahren werden Gewebe aus mehreren Fadenschichten durch eine Siliziumschmelze gezogen oder in diese eingetaucht, so daß nach dem Erstarren des Silizium ein Siliziumband oder eine -platte entsteht, in welcher das aus dem Gewebe bestehende Trägerkörpermaterial integriert ist. Für die Herstellung eines Siliziumkörpers in Bandform wird dabei eine Vorrichtung verwendet, bei der das Trägerkörpermaterial von einer Rolle abgespult, durch die Schmelze gezogen und anschließend der beschichtete Trägerkörper wieder aufgespult wird (siehe US-PS 4.171.991, Figur 1). Um eine gute Benetzung zu erreichen, wird zusätzlich eine Rolle benutzt, welche das Band in die Schmelze eintaucht.Process in which the silicon is the same in planar form and is obtained in the desired thickness, are, for. B. from US-PS 4,171,991 known. at The process described here is made up of several layers of thread a silicon melt drawn or in this immersed so that After the silicon has solidified, a silicon ribbon or plate is created, in which the carrier body material consisting of the tissue is integrated. For the A device is used to manufacture a silicon body in the form of a ribbon, in which the carrier material is unwound from a roll, drawn through the melt and then the coated carrier body is rewound (see US Pat 4,171,991, Figure 1). In order to achieve good wetting, there is also a role used, which dips the tape into the melt.

Ein Verfahren, das mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art arbeitet, ist aus der DE-OS 30 10 557 A 1 bekannt. Bei diesem Verfahren wird die Beschichtung in Bezug auf die Ziehgeschwindigkeit so geführt, das sich aufgrund der hohen Oberflächenspannung des geschmolzenen Silizium in den Maschen des aus Craphit oder graphitiertem Quarzglasfäden bestehenden Trägerkörpernetzes eine dünne Schicht von weniger als 150 pm Dicke ausbildet.A method that is carried out with a device of the type mentioned at the beginning works is known from DE-OS 30 10 557 A1. In this process, the Coating in relation to the drawing speed so out that due to the high surface tension of the molten silicon in the mesh of the Craphite or graphitized quartz glass threads existing carrier body network a thin Layer of less than 150 μm thick forms.

Das bandförmige Netz wird dabei durch eine spaltförmige Öffnung eines im Bodenteil der Schmelzwanne angebrachten, sich in Richtung Schmelzoberfläche erstreckenden Kanals geführt, wobei die spaltförmige Öffnung den Abmessungen des bandförmigen Netzes (Fadenstärke) angepaßt ist. Durch diese Anpassung wird erreicht, daß eine gleichmäßige Beschichtung möglich ist. Diese Vorrichtung ist aber nur im Labormaßstab anwendbar. Das gleiche gilt auch für die in Figur 4 der DE-O£ 30 10 557 dargestellten Verfahrensweise, bei der der Trägerkörper an einer in der Bodenecke des Schmelztiegels angeordneten Öffnung senkrecht zu dieser Öffnung und im geringen Abstand davon vorbeibewegt wird.The band-shaped network is thereby through a gap-shaped opening of a attached in the bottom part of the melting tank, extending in the direction of the melt surface Channel out, the gap-shaped opening the dimensions of the band-shaped Network (thread size) is adapted. This adaptation ensures that a uniform coating is possible. However, this device is only on a laboratory scale applicable. The same also applies to those shown in FIG. 4 of DE-O £ 30 10 557 Procedure in which the carrier body is attached to one in the bottom corner of the crucible arranged opening perpendicular to this opening and moved past it at a small distance will.

Eine weitere Verfahrensweise ist aus dem Electrochem.Another procedure is from the Electrochem.

Soc., 1980, Bd. V, S. 195 bis 212 (C. Belouet), bekannt, bei der der Trägerkörper-durch eine im Boden des Schmelztiegels befindliche Öffnung geführt wird. Hierbei besteht die Gefahr, daß flüssiges Silizium durch die Öffnung am Tiegelboden ausläuft. Dies führt zum Abbruch der Beschichtung und zur Beschädigung der Vorrichtung.Soc., 1980, Vol. V, pp. 195 to 212 (C. Belouet), in which the Carrier body-through one in the bottom of the Crucible located Opening is guided. There is a risk that liquid silicon through the Opening at the bottom of the crucible. This leads to the breaking off of the coating and to Damage to the device.

Ein weiteres Problem besteht darin, daß bei der Herstellung flächenförmiger Siliziumkörper in großen Längen und in kontinuierlichem Betrieb der Schmelzpegel stets auf gleicher Höhe gehalten und damit die Siliziumschmelze laufend durch neues Material ergänzt werden muß. Dies erfordert einen hohen technologischen Aufwand und wird bei keiner der bekannten Ziehvorrichtungen in befriedigender Weise gelöst.Another problem is that in the manufacture of two-dimensional Silicon bodies in great lengths and in continuous operation of the melt level always kept at the same level and thus the silicon melt is constantly replenished Material must be supplemented. This requires a high level of technological effort and is not solved in any of the known pulling devices in a satisfactory manner.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung| dieses Problem zu lösen und eine Vorrichtung anzugeben, mit der ein hoher Durchsatz bei geringem Materialverbtauch erzielt werden kann.It is therefore the object of the present invention this problem to solve and to provide a device with which a high throughput at low Material consumption can be achieved.

Eine solche Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art sich der Führungskanal in seiner Höhe bis über die Schmelzoberfläche erstreckt und in bzw. an seiner Wandung mit Mitteln versehen ist, welche, bedingt durch Kapillarkräfte, dafür sorgen, daß die spaltförmige Öffnung immer mit Siliziumschmelze gefüllt ist.Such a device is characterized according to the invention that in a device of the type mentioned, the guide channel in his Height extends over the enamel surface and in or on its wall with Means is provided which, due to capillary forces, ensure that the gap-shaped opening is always filled with silicon melt.

In einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß in die Wandung des Führungskanals von außen nach innen schräg in Richtung Öffnung verlaufende Kanäle eingebracht sind und daß die Kanäle im Bereich der Öffnung horizontal in die Öffnung münden.In a further development of the inventive concept it is provided that into the wall of the guide channel from the outside to the inside at an angle in the direction of the opening running channels are introduced and that the channels in the region of the opening are horizontal open into the opening.

Die Entkopplung der mit der Siliziumschmelze gefüllten spaltförmigen Öffnung von der Schmelzwanne kann aber auch durch in die Wandung des Führungskanals eingebrachte Bohrungen oder Schlitze erfolgen.The decoupling of the gap-shaped ones filled with the silicon melt However, opening of the melting tank can also through into the wall of the guide channel Drilled holes or slots are made.

Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel nach der Lehre der Erfindung ist dadurch gegeben, daß für die Zuführung der Schmelze die den Führungskanal bildende Anordnung (Wandung) aus mindestens zwei Teilen besteht, die so zueinander angeordnet sind, daß sie die Zuführungskanäle für die Schmelze zur Beschichtungsstelle bilden.A particularly advantageous embodiment according to the teaching of Invention is given that for the supply of the melt, the guide channel forming arrangement (wall) consists of at least two parts, which are so to each other are arranged so that they are the feed channels for the melt to the coating point form.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß die Schmelzwanne aus zwei Hälften besteht, welche mit Silizium von unterschiedlichem Leitungstyp gefüllt sind. Auf diese Weise kann ein pn-Übergang in das mit Graphtfäden verstärkte Siliziumband bereits während der Beschichtung eingebracht werden.It is within the scope of the invention that the melting tank consists of two halves consists, which are filled with silicon of different conductivity types. on In this way, a pn junction can be made in the silicon strip reinforced with graphite threads can be introduced during the coating process.

Weitere Einzelheiten, wie Ziehgeschwindigkeit, Beschaffenheit des Trägerkörpers, Eigenschaften des hergestellten Siliziumkörpers und.so weiter, sind der DE-OS 30 10 557-A 1 zu entnehmen.Further details, such as pulling speed, nature of the Carrier body, properties of the silicon body produced and so on the DE-OS 30 10 557-A 1 can be found.

Zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nunmehr auf die in der Zeichnung befindlichen Figuren 1 und 2 Bezug genommen. Dabei zeigt die Figur 1 im Prinzip eine bei bekannten Verfahren (siehe C. Belouet) mit einem Spalt im Tiegelboden an der Benetzungsstelle sich ausbildende Schmelzoberfläche, während die Figur 2 den durch die erfindungsgemäße Vorrichtung erzielten Schmelzspiegel und im Prinzip den Transport des bandförmigen Trägerkörpers und seine Benetzung darstellt.To explain the device according to the invention is now on FIGS. 1 and 2 in the drawing are referred to. The Figure 1 in principle one in known processes (see C. Belouet) with a gap enamel surface forming in the crucible bottom at the wetting point, while FIG. 2 shows the melt level achieved by the device according to the invention and in principle the transport of the band-shaped carrier body and its wetting represents.

Figur 1: Entscheidend für die Auslaufsicherheit ist, daß der SiliziumschmelzenMeniskus in der Öffnung immer nach innen gekrümmt ist (siehe Figur 2). Dadurch wird ein Auslaufen der Schmelze sicher vermieden. Bei der bekannten Vorrichtung mit einem Spalt 5 im Boden des Schmelztiegels 1 (Figur 1) ist der Meniskus 2 der Schmelze 3 nach außen gekrümmt, wodurch die Gefahr des Auslaufens gegeben ist, und zwar immer dann, wenn eine kritische Höhe h überschritten wird. Mit d ist die Weite der spaltförmigen Öffnung 5 bezeichnet. Der Pfeil 6 soll die Ziehrichtung anzeigen.Figure 1: It is crucial for the leakage security that the silicon melt meniscus is always curved inwards in the opening (see Figure 2). This becomes a leak the melt safely avoided. In the known device with a gap 5 in The bottom of the crucible 1 (Figure 1) is the meniscus 2 of the melt 3 to the outside curved, which means that there is a risk of leakage, and always when a critical height h is exceeded. With d is the width of the slit-shaped Denotes opening 5. The arrow 6 is intended to indicate the direction of drawing.

Für optimale Geoemtrien, die in vielen Fällen nicht machbar sind, sind maximale .Schmelzenpegelhöhen h z. B.For optimal geometries, which in many cases are not feasible, are maximum .Melt level heights h z. B.

= 1 cm (5r 10 cm) für Schlitzweiten d von 0,58 cm (0,12, 0,058 cm). In vielen Fällen läßt sich aber Auslaufsicherheit nicht erreichen oder nur für den Fall sehr viel kleinerer Schlitzbreiten.= 1 cm (5r 10 cm) for slot widths d of 0.58 cm (0.12, 0.058 cm). In many cases, however, security against leakage cannot be achieved or only for the Case of very much smaller slot widths.

Die Ausbildung des Meniskus 2 in Figur 1 wird bestimmt durch verschiedene Größen: dem Benetzungswinkel g an der Schmelzoberfläche zur Tiegelwandung 1, der Oberflächenspannung t der Siliziumschmelze 3, der Dichte der Schmelze 3, der Füllhöhe h und der Schlitzweite d.The formation of the meniscus 2 in FIG. 1 is determined by various factors Quantities: the wetting angle g at the melt surface to the crucible wall 1, the Surface tension t of the silicon melt 3, the density of the melt 3, the filling level h and the slot width d.

Der Druck am Meniskus 2 ist ! J i (wobei g = 9,81 m/sec2).The pressure on meniscus 2 is! J i (where g = 9.81 m / sec2).

Diesem Druck muß durch den Krümmungsdruck -7 , mit R = Krümmunasradius des Meniskus 2 das Gleichoewicht gehalten werden, das heißt, R ist damit eindeutig gegeben, und Auslaufsicherheit wird nur erreicht, falls ein Meniskus mit Radius R unter Beibehaltung der vorgegebenen Benetzungswinkel in der vorgegebenen Schlitzgeometrie existieren kann.This pressure must be kept the same weight by the curvature pressure -7, with R = radius of curvature of the meniscus 2, that is, R is thus clearly given, and leakage security is only achieved if a meniscus with radius R can exist in the specified slot geometry while maintaining the specified wetting angle.

Figur 2: -Gemäß der Erfindung ist nun die Vorrichtung im Bereich der Benetzungsstelle (spaltförmige Öffnung 5 in Figur 1) so ausgebildet, daß, wie in Figur 2 dargestellt, der Siliziumschmelzen-Yeniskua 2 in der Öffnung 11 immer nach innen gekrümmt ist. Dies wird dadurch erreicht, daß die mit Silizium gefüllte Öffnung 11 von der Schmelzwanne 1 entkoppelt wird und um die Höhe 19 höher liegt als der Schmelzenpegel. Die Füllung der Öffnung 11 mit schmelzflüssigem Silizium 3 aus der Schmelzwanne 1 erfolgt durch Kapillarkräfte in Kanälen 12. Diese Kanäle 12 sind in der Wandung 13 des Führungskanals 18 angebracht, der sich bis über die Schmelzoberfläche 3 erstreckt. Wie aus der Figur 2 zu entnehmen ist, verlaufen die Kanäle 12 in der Wandung 13 des Führungskanals 18 von außen nach innen schräg in Richtung der Öffnung 11 und münden in die Öffnung 11 in horizontaler Richtung. Mögliche Schlitzbreiten sind z. B. 2 mm für h c 20 mm oder 0,5 mm für h S 200 mm.Figure 2: -According to the invention, the device is now in the area of Wetting point (gap-shaped opening 5 in Figure 1) designed so that, as in Figure 2 shown, the silicon melt Yeniskua 2 in the opening 11 always after is curved inside. This is achieved in that the opening is filled with silicon 11 is decoupled from the melting tank 1 and is higher by the height 19 as the melt level. The filling of the opening 11 with molten silicon 3 from the melting tank 1 takes place by capillary forces in channels 12. These channels 12 are mounted in the wall 13 of the guide channel 18, which extends over the melt surface 3 extends. As can be seen from Figure 2, the channels 12 run in the Wall 13 of the guide channel 18 from the outside to the inside obliquely in the direction of the opening 11 and open into the opening 11 in the horizontal direction. Possible slot widths are z. B. 2 mm for h c 20 mm or 0.5 mm for h S 200 mm.

Die Benetzung wird auf folgende Weise durchgeführt: Ein bandförmiges Graphitfasernetz 10 wird durch den im Boden der Schmelzwanne 1 befindlichen Kanal 18, der in Richtung Schmelzoberfläche in die spaltfömige Öffnung 11 mündet, geführt und an der Benetzungsstelle 11 mit der in den Kanälen 12 aufsteigenden Siliziumschmelze 3 benetzt und dann in Pfeilrichtung 14 weggezogen. Dabei wird das Graphitnetz 10 von einer Vorratsrolle 15 abgespult und das beschichtete Graphitnetz 30 auf einer Speichertrommel 16 (Trommeldurchmesser ca. 1 m) wieder aufgespult. Seitlich von der Schmelzwanne 1 kann die Schmeize 3 durch eine Zuführung 17 mit festem oder flüssigem Silizium ergänzt werden, so daß der Schmelzpegel in der Schmelzwanne 1 immer auf konstanter Höhe bleibt. Dieses Transportprinzip ist auch in der DE-OS 30 10 557 beschrieben.The wetting is carried out in the following way: A tape-shaped Graphite fiber network 10 is through the channel located in the bottom of the melting tank 1 18, which opens into the gap-like opening 11 in the direction of the enamel surface and at the wetting point 11 with the silicon melt rising in the channels 12 3 wetted and then pulled away in the direction of arrow 14. The graphite mesh 10 unwound from a supply roll 15 and the coated graphite mesh 30 on a Storage drum 16 (drum diameter approx. 1 m) rewound. Sideways from the melting tank 1, the melt 3 can through a feed 17 with solid or liquid Silicon can be supplemented so that the melt level in the melting tank 1 always increases remains constant. This transport principle is also in DE-OS 30 10 557 described.

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Claims (6)

Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Herstellen von großflächigen, bandförmigen Siliziumkörpern (30), wie sie insbesondere zur Weiterverarbeitung für Solarzellen verwendet werden, durch Beschichten eines, gegen die Siliziumschmelze (3) resistenten, aber von Silizium benetzbaren, netzartige Struktur aufweisenden Trägerkörpers (10) mit geschmolzenem Silizium (3), bei der eine die Siliziumschmelze (3) aufnehmende Schmelzwanne (1) vorgesehen ist, die in ihrem Bodenteil zur Führung des bandförmigen Trägerkörpers (10) einen, sich in Richtung Schmelzoberfläche erstreckenden, mit einer spaltförmigen Öffnung (11) versehenen Kanal (18) aufweist, durch den der unterhalb der Schmelzwanne (1) auf einer Vorratsrolle (15) aufgespulte bandförmige Trägerkörper (10) in der Öffnung (11) geführt, von der Schmelze (3) benetzt und nach der Benetzung auf einer oberhalb der Scmelzwanne (1) im Bereich des Führungskanals (18, 11) angeordneten Speichertrommel (16) wieder aufgespult wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sich der Führung kanal (18) in seiner Höhe (19) bis über die Schmelzoberfläche (3) erstreckt und in bzw. an seiner Wandung (13) mit Mitteln (12) versehen ist, welche, bedingt durch Kapillarkräfte, dafür sorgen, daß die spaltförmige Öffnung (11) immer mit Siliziumschmelze (3) gefüllt ist.Claims 1. Device for producing large-area, band-shaped Silicon bodies (30), such as those used in particular for further processing for solar cells be used by coating a, against the silicon melt (3) resistant, but carrier body (10) which can be wetted by silicon and has a reticulated structure with molten silicon (3), in which one the silicon melt (3) receiving Melting tank (1) is provided, which in its bottom part for guiding the band-shaped Carrier body (10) with a, extending in the direction of the melt surface a gap-shaped opening (11) provided channel (18) through which the underneath of the melting tank (1) on a supply roll (15) wound in band-shaped carrier bodies (10) guided in the opening (11), wetted by the melt (3) and after wetting on one above the melting tank (1) in the area of the guide channel (18, 11) The storage drum (16) is wound up again so that it is possible to use it n e t that the guide channel (18) in its height (19) to above the melt surface (3) and is provided with means (12) in or on its wall (13), which, due to capillary forces, ensure that the gap-shaped opening (11) is always filled with silicon melt (3). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t , daß in die Wandung (13) des Führungskanals (18) von außen nach innen schräg in Richtung Öffnung (11) verlaufende Kanäle (12) eingebracht sind.2. Apparatus according to claim 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t that in the wall (13) of the guide channel (18) obliquely from the outside to the inside In the direction of the opening (11) extending channels (12) are introduced. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kanäle (12) im Bereich der Öffnung (ii) horizontal in die Öffnung (11) münden.3. Apparatus according to claim 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the channels (12) in the region of the opening (ii) horizontally into the opening (11) flow out. 4. Vorrichtung 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 in der Wandung (13) des Führungskanals (18) für die Zuführung der Schmelze (3) Bohrungen oder Schlitze eingebracht sind.4. Apparatus according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that in the wall (13) of the guide channel (18) for the supply of the Melt (3) holes or slots are introduced. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t r daß für die Zuführung der Schmelze (3) die den Führungskanals (18) bildende Anordnung (13) aus mindestens zwei Teilen besteht, die so zueinander angeordnet sind, daß sie die Zuführungskanäle (12) für die Schmelze (3) zur Beschichtungsstelle (11) bilden.5. Apparatus according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t r that for the supply of the melt (3) the guide channel (18) forming Arrangement (13) consists of at least two parts which are arranged in relation to one another are that they are the feed channels (12) for the melt (3) to the coating point (11) form. 6. Vorrichtung 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 die Schmelzwanne (1) aus zwei Hälften besteht, welche mit Silizium von unterschiedlichem Leitungstyp gefüllt sind.6. Apparatus according to claim 1 to 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the melting tank (1) consists of two halves, which are made of silicon are filled with different line types.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3806001A1 (en) * 1988-02-25 1989-09-07 Siemens Ag ARRANGEMENT FOR COMPLETELY EMPTYING QUARTZ TUBES OR PADS FILLED WITH MELTING SILICONE AFTER THE SILICON STRIP
EP0844318A1 (en) * 1996-11-25 1998-05-27 Ebara Corporation Method of and apparatus for continuously producing a solid material

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5252184A (en) * 1975-10-24 1977-04-26 Mitsubishi Electric Corp Apparatus for producing single crystal
JPS5480283A (en) * 1977-12-12 1979-06-26 Agency Of Ind Science & Technol Growing apparatus for silicon ribbon crystal
DE3010557A1 (en) * 1980-03-19 1981-09-24 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Silicon body prodn. with large surface area, esp. for solar cell mfr. - by coating fibre mesh with melt to give thin film

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5252184A (en) * 1975-10-24 1977-04-26 Mitsubishi Electric Corp Apparatus for producing single crystal
JPS5480283A (en) * 1977-12-12 1979-06-26 Agency Of Ind Science & Technol Growing apparatus for silicon ribbon crystal
DE3010557A1 (en) * 1980-03-19 1981-09-24 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Silicon body prodn. with large surface area, esp. for solar cell mfr. - by coating fibre mesh with melt to give thin film

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3806001A1 (en) * 1988-02-25 1989-09-07 Siemens Ag ARRANGEMENT FOR COMPLETELY EMPTYING QUARTZ TUBES OR PADS FILLED WITH MELTING SILICONE AFTER THE SILICON STRIP
US4913199A (en) * 1988-02-25 1990-04-03 Siemens Aktiengesellschaft Arrangement for the complete emptying of quartz tanks or crucibles filled with a silicon melt following silicon band drawing
EP0844318A1 (en) * 1996-11-25 1998-05-27 Ebara Corporation Method of and apparatus for continuously producing a solid material
US5820649A (en) * 1996-11-25 1998-10-13 Ebara Corporation Method of and apparatus for continuously producing a solid material

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