NO20140830A1

NO20140830A1 - Multikrystallinsk silisiumbarre, dens produksjonsanordning, dens produksjonsfremgangsmåte og dens anvendelse

Info

Publication number: NO20140830A1
Application number: NO20140830A
Authority: NO
Inventors: Ryuichi Oishi; Kimihiko Kajimoto; Kazuya Ueno
Original assignee: Sharp Kk
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2014-06-30
Publication date: 2014-06-30
Also published as: WO2013080624A1; JP5238871B2; CN103974904A; JP2013112593A

Abstract

Formålet med den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe en produksjonsanordning for multikrystallinske silisiumbarrersom kan produsere en multikrystallinsk silisiumbarre som har færre SiC- fremmedlegemer, og som har en stor størrelse. Produksjonsanordningen for multikrystallinske silisiumbarrer inkluderer en digel med en øvre åpning, en oppvarmingsseksjon som tilveiebringes på en ytre periferi på digelen for å varme opp og smelte et silisiumråmateriale oppbevart i digelen, en bevegelig mekanisme som beveger digelen og oppvarmingsseksjonen relativt i en loddrett retning, et deksel som har et innløpshull for inert gass, og som dekker digelens øvre åpning for å kunne åpne og lukke den øvre åpningen, og et tilførselsrør for inert gass som tilfører en inert gass til innløpshullet for inert gass.

Description

TEKNISK OMRÅDE

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en multikrystallinsk silisiumbarre som lett kan tilpasses et solbatteri, dens produksjonsanordning, dens produksjonsfremgangsmåte og dens anvendelse.

BAKGRUNNSTEKNIKK

Fornybar energi har tiltrukket seg oppmerksomhet de siste årene i forbindelse med globale miljøproblemer, og et solbatteri har særlig tiltrukket seg mye oppmerksomhet. Det finnes flere typer solbatterier, inkludert bulktyper, tynnfilmtyper og fargestoffsensibiliserte typer. I disse typene har et multikrystallinsk silisiumsolbatteri med en multikrystallinsk silisiumskive høyest kostnad/yteevne, og vinner størst markedsandel. Det multikrystallinske silisiumsolbatteriets kostnad er derfor forventet å bli redusert for å oppfordre til ytterligere utbredelse av det multikrystallinske silisiumsolbatteriet.

En pn-overgangstype med en pn-overgang er mest populær i det krystallinske silisiumsolbatteriet. Pn-overgangen dannes ved å danne et sjikt av n-typen med en fremgangsmåte for diffusjon på en overflate på et silisiumsubstrat av p-typen til hvilken en liten mengde av grunnstoff i III-gruppen, slik som B (bor) eller Ga (gallium), doteres. Det finnes i tillegg krystallinske silisiumsolbatterier av forskjellige strukturer, inkludert det ene innrettet ved å danne et sjikt av p-typen på en overflate på et silisiumsubstrat av n-typen til hvilken en liten mengde av grunnstoff i V-gruppen, slik som P (fosfor), er dotert, det ene dannet ved å dyrke et sjikt av n- eller p-typen på et p- eller n-substrat ved en tynnfilmvekst, og det ene i hvilket n+- og p+-regioner dannes på en bakre overflate på et silisiumsubstrat av n-typen, og elektroder samles på den bakre overflaten.

Multikrystallinsk silisium som anvendes for et solbatteri, kan oppnås ved å produsere silisiumbånd eller sfærisk silisium, men det produseres generelt ved en produksjonsfremgangsmåte kalt en

støpefremgangsmåte. I støpefremgangsmåten fastholdes smeltet

silisium i en silikadigel, og det smeltede silisiumet herdes deretter i én retning fra digelens bunn til det flytende nivået, hvorved en multikrystallinsk silisiumbarre produseres. Den multikrystallinske silisiumbarren bearbeides deretter generelt til en prismatisk blokk med en egnet størrelse med en båndsag, og blokken sages deretter opp med en trådsag, hvorved en skive oppnås. En multikrystallinsk silisiumsolcelle produseres ved å anvende den således produserte multikrystallinske silisiumskiven, og en solcellemodul produseres ved å danne en flerhet solceller til en modul.

I den foreliggende beskrivelsen betegnes et konsept inkludert en "solcelle" og en "solcellemodul" simpelthen et "solbatteri" nedenfor. Hvis det er en beskrivelse av et "multikrystallinsk silisiumsolbatteri" i beskrivelsen, inkluderer denne beskrivelsen derfor for eksempel betydningene en "multikrystallinsk silisiumsolcelle" og en "multikrystallinsk silisiumsolcellemodul".

Fremmedlegemer av silisiumkarbid (SiC-fremmedlegemer) som er til stede i den multikrystallinske silisiumbarren, forårsaker forskjellige maskineringsfeil under en prosess med å danne en blokk av en multikrystallinsk silisiumbarre og en prosess for å sage opp en blokk. Idet SiC er hardere enn silisium, ødelegges en trådsag under prosessen med å sage opp en blokk. En skive med defekt form dannes alternativt på grunn av et problem med en dannelse av et trinn på skiven eller et problem med en økning i en tykkelsesfordeling på samme plan. For å forhindre at en trådsag ødelegges under en oppsagingsprosess, er det nødvendig innledningsvis å sage av et parti av en blokk når det gjenkjennes at partiet har SiC-fremmedlegemer på sin overflate. Et utbytte forringes imidlertid vesentlig av prosessen med å sage av dette partiet.

Når SiC-fremmedlegemer er til stede i en multikrystallinsk silisiumskive, får også en karakteristisk defekt kalt Id-defekt et utbytte til å forringes under en prosess med å produsere et solbatteri. Her er Id-defekten definert slik at en tilbakestrøm som strømmer ved en påføring av en egnet tilbakespenning til et solbatteri under mørke forhold, overskrider en referanseverdi. Den egnede tilbakespenningen og tilbakestrømmens referanseverdi bestemmes ifølge en struktur av en solcellemodul og et antall seriekoblede solceller, og bestemmes for å undertrykke dannelse av varme i tilfelle noen av de seriekoblede solcellene er i skyggen.

For å redusere kostnaden ved et multikrystallinsk silisiumsolbatteri er det nødvendig å unngå forringelsen i bearbeidingsutbyttet og forringelsen i solcellebatteriets karakteristiske utbytte som beskrevet ovenfor, og for dette formål er det nødvendig å redusere SiC-fremmedlegemer i en multikrystallinsk silisiumbarre.

Det anses at årsaken til at SiC-fremmedlegemer dannes, er at karbonurenheter opprinnelig er inkludert i et silisiumråmateriale, eller at karbonurenheter blandes inn i smeltet silisium under støpefremgangsmåten. Også når et polysilisiumråmateriale med lav karbonkonsentrasjon anvendes, dannes SiC-fremmedlegemer i en barre. Reduksjonen i karbonurenheter blandet under støpingen er derfor uunngåelig. En mulig vei gjennom hvilken karbonurenheter blandes under støpingen, er slik at SiO fordampet fra smeltet silisium reagerer med et grafittmateriale varmet opp til en høy temperatur i en ovn (f.eks. grafittoppvarmingsseksjon, karbonvarmeisoleringsmateriale osv.) for å danne CO-gass, og denne CO gassen tas inn i det smeltede silisiumet.

Som produksjonsanordning for multikrystallinske silisiumbarrer for å redusere karbonurenhetskonsentrasjon har det vært foreslått en anordning inkludert en digel, øvre oppvarmingsseksjon og nedre oppvarmingsseksjon som er anbrakt henholdsvis over og under digelen, et gassrør som tilfører inert gass mot smeltet silisium og et platelignende deksel tilveiebrakt mellom det smeltede silisiumet og den øvre oppvarmingsseksjonen, hvori et gjennomføringshull gjennom hvilket gassrøret settes inn, er dannet i nærheten av et midtpunkt på dekselet og en gasspasserbar åpning er dannet på en perifer kant på dekselet (se for eksempel patentdokument 1).

KJENT DOKUMENT

PATENTDOKUMENT

Patentdokument 1: Japansk patentnr. 4099884

KORT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

PROBLEMER TIL LØSNING IFØLGE OPPFINNELSEN

For å oppnå et solbatteri med høy effekt herdes smeltet silisium generelt i én retning for å produsere en multikrystallinsk silisiumbarre av høy kvalitet, og barrer av denne typen har vært anvendt i stor utstrekning.

Produksjonsanordningen for multikrystallinske silisiumbarrer beskrevet i patentdokument 1 har imidlertid lav grad av frihet til å optimalisere en krystallvekstbetingelse, slik at denne anordningen ikke kan produsere en multikrystallinsk silisiumbarre av høy kvalitet. Idet dekselet er festet til en posisjon lik høyden på digelens øvre åpning, har denne anordningen også et problem med å begrense en mengde av silisiumråmateriale som kan være lastet inn i digelen.

Den foreliggende oppfinnelsen oppnås i lys av de foregående problemene, og formålet er hovedsakelig å tilveiebringe en produksjonsanordning for multikrystallinske silisiumbarrer som kan produsere en multikrystallinsk silisiumbarre av høy kvalitet og stor størrelse med færre SiC-fremmedlegemer.

LØSNING PÅ PROBLEMENE

Ifølge ett aspekt tilveiebringer den foreliggende oppfinnelsen en produksjonsanordning for multikrystallinske silisiumbarrer inkludert en digel med en øvre åpning; en oppvarmingsseksjon som tilveiebringes på en ytre periferi av digelen for å varme opp og smelte et silisiumråmateriale oppbevart i digelen; en bevegelig mekanisme som beveger digelen og oppvarmingsseksjonen relativt i en loddrett retning; et deksel som har et innløpshull for inert gass, og som dekker digelens øvre åpning for å kunne åpne og lukke den øvre åpningen; og et tilførselsrør for inert gass som tilfører inert gass til innløpshullet for inert gass.

Ifølge et annet aspekt tilveiebringer den foreliggende oppfinnelsen en produksjonsfremgangsmåte for multikrystallinske silisiumbarrer inkludert å: dyrke en multikrystallinsk silisiumbarre, samtidig som inert gass tilføres ved å anvende produksjonsanordningen for multikrystallinske silisiumbarrer.

Ifølge enda et annet aspekt tilveiebringer den foreliggende oppfinnelsen en multikrystallinsk silisiumbarre produsert ved

produksjonsfremgangsmåten for multikrystallinske silisiumbarrer, en multikrystallinsk silisiumbarre oppnådd ved å bearbeide den multikrystallinske silisiumbarren, en multikrystallinsk silisiumskive oppnådd ved å bearbeide den multikrystallinske silisiumbarren og et multikrystallinsk silisiumsolbatteri produsert ved å anvende den multikrystallinske silisiumskiven.

I den foreliggende beskrivelsen betegnes et konsept inkludert en "silisiumblokk" og en "silisiumskive" et "silisiummateriale". Hvis det er en beskrivelse av et "multikrystallinsk silisiummateriale" i beskrivelsen, inkluderer denne beskrivelsen derfor for eksempel betydningene en "multikrystallinsk silisiumblokk" og en "multikrystallinsk silisiumskive".

OPPFINNELSENS VIRKNING

Ifølge produksjonsanordningen for multikrystallinske silisiumbarrer ifølge den foreliggende oppfinnelsen kan en multikrystallinsk silisiumbarre som har færre SiC-fremmedlegemer, produseres med lav kostnad. Kostnaden ved et silisiummateriale produsert fra den multikrystallinske silisiumbarren og kostnaden ved et solbatteri kan følgelig reduseres, hvilket kan akselerere utbredelsen av et multikrystallinsk silisiumsolbatteri.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Fig. 1 er et tverriss som illustrerer en tilstand i hvilken et råmateriale smeltes i en produksjonsanordning for multikrystallinske silisiumbarrer ifølge en første utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen. Fig. 2 er et tverriss som illustrerer en tilstand i hvilken herding fullføres i produksjonsanordningen for multikrystallinske silisiumbarrer ifølge den første utførelsesformen. Fig. 3 er et perspektivriss som illustrerer en digel i produksjonsanordningen for multikrystallinske silisiumbarrer ifølge den første utførelsesformen. Fig. 4A er et frontriss som illustrerer et første plateelement på et deksel i produksjonsanordningen for multikrystallinske silisiumbarrer ifølge den første utførelsesformen. Fig. 4B er et frontriss som illustrerer et andre plateelement på dekselet i produksjonsanordningen for multikrystallinske silisiumbarrer ifølge den første utførelsesformen. Fig. 5 er et perspektivriss som illustrerer et deksellegeme på dekselet i produksjonsanordningen for multikrystallinske silisiumbarrer ifølge den første utførelsesformen. Fig. 6 er et perspektivriss som illustrerer dekselet og en del av et tilførselsrør for inert gass i produksjonsanordningen for multikrystallinske silisiumbarrer ifølge den første utførelsesformen. Fig. 7 er et delvis forstørret riss som illustrerer en tilførselsseksjon for inert gass i en produksjonsanordning for multikrystallinske silisiumbarrer ifølge en andre utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen. Fig. 8 er et tverriss som illustrerer en tilstand i hvilken et råmateriale smeltes i en produksjonsanordning for multikrystallinske silisiumbarrer ifølge en tredje utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen. Fig. 9 er et tverriss som illustrerer en tilstand i hvilken herding fullføres i produksjonsanordningen for multikrystallinske silisiumbarrer ifølge den tredje utførelsesformen. Fig. 10A er et først riss som illustrerer en solcelledannelsesprosess i eksempel 1. Fig. 10B er et andre riss som illustrerer solcelledannelsesprosessen i eksempel 1. Fig. 10C er et tredje riss som illustrerer solcelledannelsesprosessen i eksempel 1. Fig. 10D er et fjerde riss som illustrerer solcelledannelsesprosessen i eksempel 1. Fig. 10E er et femte riss som illustrerer solcelledannelsesprosessen i eksempel 1. Fig. 10F er et sjette riss som illustrerer solcelledannelsesprosessen i eksempel 1. Fig. 10G er et sjuende riss som illustrerer solcelledannelsesprosessen i eksempel 1. Fig. 10H er et åttende riss som illustrerer solcelledannelsesprosessen i eksempel 1. Fig. 101 er et niende riss som illustrerer solcelledannelsesprosessen i eksempel 1. Fig. 11 er et partielt tverriss som illustrerer en multikrystallinsk silisiumsolcellemodul produsert i eksempel 1.

UTFØRELSESFORMER AV OPPFINNELSEN

Produksjonsanordningen for multikrystallinske silisiumbarrer ifølge den foreliggende oppfinnelsen inkluderer en digel med en øvre åpning; en oppvarmingsseksjon som tilveiebringes på en ytre periferi på digelen for å varme opp og smelte et silisiumråmateriale oppbevart i digelen; en bevegelig mekanisme som beveger digelen og oppvarmingsseksjonen relativt i en loddrett retning; et deksel som har et innløpshull for inert gass, og som dekker digelens øvre åpning for å kunne åpne og lukke den øvre åpningen; og et tilførselsrør for inert gass som tilfører inert gass til innløpshullet for inert gass.

En ofte anvendt grafittdigel eller kvarts (SiC>2)-digel kan anvendes som digel.

En varmer av motstandsoppvarmingstypen kan anvendes for oppvarmingsseksjonen. I stedet for en slik varmer kan den være innrettet slik at en varmegenerator fremstilt av et materiale med høy konduktivitet, slik som grafitt eller karbon, tilveiebringes på en ytre periferi på digelen, og varmegeneratoren varmes opp ved en induksjonsoppvarmingsspole for å varme opp digelen.

Den bevegelige mekanismen kan være innrettet for å bevege digelen i forhold til oppvarmingsseksjonen, eller for å bevege

oppvarmingsseksjonen i forhold til digelen. Det er foretrukket at den bevegelige mekanismen som beveger digelen i forhold til oppvarmingsseksjonen, benyttes med hensyn til å forenkle strukturen til produksjonsanordningen for multikrystallinske silisiumbarrer. Den bevegelige mekanismen kan for eksempel bevege digelen opp og ned ved en pneumatisk eller hydraulisk sylindermekanisme, en koblingsmekanisme eller en kuleskruemekanisme.

Dekselets materiale er ikke særlig begrenset, så lenge det er refraktært og tilstrekkelig sterkt. Eksempel på materialet inkluderer grafitti, SiC*2 og silisiumkarbid (SiC). Blant disse materialene er SiC foretrukket med hensyn til oksideringsresistens, holdbarhet og urenhetsinntrengning i Si. Dekselet og tilførselsrøret for inert gass vil bli nærmere beskrevet senere.

Produksjonsanordningen for multikrystallinske silisiumbarrer ifølge den foreliggende oppfinnelsen kan være innrettet som beskrevet nedenfor.

(1) Tilførselsrøret for inert gass kan være tøyelig eller bøyelig. Ifølge denne utførelsen, selv om digelen og oppvarmingsseksjonen beveger seg relativt i loddrett retning, kan inert gass tilføres kontinuerlig til et rom over digelen som er dekket av dekselet. Det partielle CO-gasstrykket i digelen kan derfor holdes lavt inntil barren er herdet. Selv om silisiumråmaterialet i tillegg fylles til posisjonen høyere enn digelens øvre åpning, blir tilførselsrøret for inert gass ikke noe hinder.

Tilførselsrøret for inert gass kan være innrettet som i (2) eller (3) angitt nedenfor. (2) Tilførselsrøret for inert gass kan være innrettet for å inkludere et første rør i hvilket inert gass tilført fra en tilførselskilde for inert gass mates, og et andre rør forbundet skyvbart i loddrett retning med det første røret for å tilføre inert gass til innløpshullet for inert gass på dekselet, og for å kunne følge digelens og oppvarmingsseksjonens relative loddrette bevegelse. I dette tilfellet kan det første røret være skyvbart satt inn i det andre røret, eller det andre røret kan motsatt være skyvbart satt inn i det første røret. Et materiale for det første røret og det andre røret er ikke særlig begrenset, så lenge det er refraktært og tilstrekkelig sterkt. Eksempel på materialet inkluderer SiC, AI2O3, Si02og grafitt. Blant disse materialene er SiC særlig foretrukket med hensyn til oksideringsresistens, holdbarhet og urenhetsinntrengning i Si. (3) En del av eller hele tilførselsrøret for inert gass kan være fremstilt av et fleksibelt rør for å kunne følge digelens og oppvarmingsseksjonens relative loddrette bevegelse. (4) Produksjonsanordningen for multikrystallinske silisiumbarrer ifølge den foreliggende oppfinnelsen kan videre inkludere et støtteelement tilveiebrakt på digelens ytre periferi for å støtte en nedre ende av dekselet. I dette tilfellet er ikke et materiale for støtteelementet særlig begrenset, så lenge det er refraktært og tilstrekkelig sterkt, og materialene for digelen kan anvendes. Støtteelementet kan være en ytre digel som huser digelen. Når støtteelementet støtter dekselet, er det mulig å unngå et problem med akselerasjon av en deformasjon av digelen på grunn av en vekt av dekselet ved montering av dekselet på digelen. (5) Dekselet kan inkludere en perifer vegg som stiger langs en kant på en øvre åpning på digelen, og et deksellegeme som har innløpshullet for inert gass, og som er avtakbart montert på den perifere veggen. Ifølge en slik utførelse av dekselet kan silisiumråmaterialet enkelt lastes inn i digelen til en høyere posisjon enn digelens øvre åpning, og silisiumråmaterialets lastemengde kan økes ved å fjerne deksellegemet fra den perifere veggen. Med denne tilstanden er i tillegg den øvre åpningen på den perifere veggen dekket av deksellegemet, silisiumråmaterialet smeltes med den inerte gassen som tilføres til digelen, og det smeltede silisiumet herdes i én retning, hvorved den multikrystallinske silisiumbarren kan produseres. En multikrystallinsk silisiumbarre av høy kvalitet og stor størrelse med mindre SiC-fremmedlegemer kan følgelig oppnås.

Kostnaden per enhetsvekt ved den multikrystallinske silisiumbarren av høy kvalitet kan følgelig reduseres. Et multikrystallinsk silisiummateriale dannet ved å bearbeide den multikrystallinske silisiumbarren, dvs. en multikrystallinsk silisiumbarre dannet ved å bearbeide den multikrystallinske silisiumbarren og en multikrystallinsk silisiumskive dannet ved å bearbeide den multikrystallinske silisiumbarren, kan derfor produseres idet lav kostnad og høy kvalitet opprettholdes. Et multikrystallinsk silisiumsolbatteri produsert ved å anvende det multikrystallinske silisiummaterialet, dvs. en multikrystallinsk silisiumsolcelle produsert ved å anvende det multikrystallinske silisiummaterialet og en multikrystallinsk silisiumsolcellemodul produsert ved å anvende den multikrystallinske silisiumsolcellen, kan i tillegg produseres idet lav kostnad og høy kvalitet opprettholdes. (6) Den perifere veggen kan dannes slik at dens indre overflate anbringes inne i en indre overflate på kanten på digelens øvre åpning. Ifølge denne utførelsen renner det klebede smeltede silisiumet ned i digelen selv om det smeltede silisiumet er klebet på den perifere veggen. Denne utførelsen kan også forhindre at silisiumråmaterialet renner ned for å la det smeltede silisiumet støtes ut av digelen. Denne utførelsen kan følgelig unngå et problem med anordningen og kan forhindre reduksjon i silisiummengden i digelen. (7) Kanten på digelens øvre åpning kan være rektangulær. I dette tilfellet kan produksjonsanordningen for multikrystallinske silisiumbarrer ifølge den foreliggende oppfinnelsen være innrettet som beskrevet nedenfor. Dekselets perifere vegg inkluderer spesifikt et par første plateelementer som stiger langs to motsatte sider på den rektangulære kanten på digelens øvre åpning, og et par andre plateelementer som stiger langs to andre motsatte sider på den rektangulære kanten på digelens øvre åpning, hvori paret med de første plateelementene har en oppadgående utskjæring i begge ender i langsgående retning, mens paret med de andre plateelementene har en nedadgående utskjæring i begge ender i langsgående retning, idet den perifere veggen er montert i et gitter ved å tilpasse hver utskjæring av paret med de andre plateelementene i hver utskjæring av paret med de første plateelementene. Ifølge denne utførelsen kan den perifere veggen enkelt monteres. (8) Dekselelementets deksellegeme kan inkludere en flerhet plateelementer som kan være delt. Denne utførelsen letter monteringen av deksellegemet og gjør det enkelt å håndtere deksellegemet ved å laste silisiumråmaterialet inn i digelen.

Utførelsesformer av produksjonsanordningen for multikrystallinske silisiumbarrer ifølge den foreliggende oppfinnelsen vil bli beskrevet nærmere nedenfor under henvisning til tegningene.

(Første utførelsesform)

Fig. 1 er et tverriss som illustrerer en tilstand i hvilken et råmateriale smeltes i en produksjonsanordning for multikrystallinske silisiumbarrer ifølge en første utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen, og fig. 2 er et tverriss som illustrerer en tilstand i hvilken herding fullføres i produksjonsanordningen for multikrystallinske silisiumbarrer ifølge den første utførelsesformen. Fig. 3 er et perspektivriss som illustrerer en digel i produksjonsanordningen for multikrystallinske silisiumbarrer ifølge den første utførelsesformen,

fig. 4A er et frontriss som illustrerer et første plateelement i et deksel i produksjonsanordningen for multikrystallinske silisiumbarrer ifølge den

første utførelsesformen, og fig. 4B er et frontriss som illustrerer et andre plateelement i dekselet i produksjonsanordningen for multikrystallinske silisiumbarrer ifølge den første utførelsesformen. Fig. 5 er et perspektivriss som illustrerer et deksellegeme på dekselet i produksjonsanordningen for multikrystallinske silisiumbarrer ifølge den første utførelsesformen, og fig. 6 er et perspektivriss som illustrerer dekselet og en del av et tilførselsrør for inert gass i

produksjonsanordningen for multikrystallinske silisiumbarrer ifølge den første utførelsesformen.

(Produksjonsanordning for multikrystallinske silisiumbarrer)

En produksjonsanordning for multikrystallinske silisiumbarrer Fl inkluderer en digel 1, en ytre digel 2, en varmer (oppvarmingsseksjon) 3, en hydraulisk sylindermekanisme (bevegelig mekanisme) 4, et deksel 5, et tilførselsrør for inert gass 6 og et varmeisolasjonshus 7, hvori minst digelen 1, den ytre digelen 2 og varmeren 3 er huset i varmeisolasjonshuset 7.

Digelen 1 har en øvre åpning. Den ytre digelen 2 har en øvre åpning og huser digelen 1. Varmeren 3 tilveiebringes rundt digelen 1 og den ytre

digelen 2 for å varme opp og smelte et silisiumråmateriale Ms oppbevart i digelen 1. Den hydrauliske sylindermekanismen 4 beveger digelen 1 og den ytre digelen 2 opp og ned i forhold til varmeren 3. Dekselet 5 har et innløpshull for inert gass 5Bai og dekker digelens 1 øvre åpning slik at den øvre åpningen kan åpnes og lukkes. Tilførselsrøret 6 tilfører inert gass til innløpshullet for inert gass 5Bai. Disse komponentene er montert i et ikke-illustrert kammer som er forseglet, og som kan tømmes.

Digelen 1 er dannet med en kubisk form med en øvre åpning la (se

fig. 3). Den ytre digelen 2 er dannet med en kubisk form med større størrelse enn digelen 1. Når digelen 1 er huset i den ytre digelen 2, blir en kant 2 b på den ytre digelens 2 øvre åpning litt høyere enn en kant lb på digelens 1 øvre åpning.

Sylindermekanismen 4 inkluderer et hydraulisk sylinderlegeme 4a som har et stag 4ai, og et løftebord 4b koblet til en fremre ende (øvre ende) av staget 4ai. Den ytre digelen 2 som huser digelen 1, er plassert på løftebordet 4b. Et konkavt parti 4bi som forhindrer det synkende løftebordet 4b i å kollidere mot det hydrauliske sylinderlegemet 4a, er dannet på løftebordets 4b nedre ende (se fig. 2).

Varmeisolasjonshuset 7 er fremstilt av et

karbonvarmeisolasjonsmateriale og er understøttet over det hydrauliske sylinderlegemet 4a av et støtteelement (ikke illustrert) i kammeret. Varmeisolasjonshuset 7 er dannet med et hull 7a i hvilket løftebordet 4b settes inn, og en utløpsåpning for inert gass 7b på dens bunnvegg på den nedre enden. Utløpsåpningen for inert gass 7b kan fjernes, og gass kan slippes ut fra en åpning i hullet 7a.

I den første utførelsesformen er et sylindrisk rom 7c i hvilket et andre rør 6b av tilførselsrøret for inert gass 6, beskrevet senere, kan bevege seg i loddrett retning, dannet på en øvre del av varmeisolasjonshuset 7. Det er klart at en dør som anvendes for å laste silisiumråmaterialet Ms inn i digelen 1 og for å ekstrahere den produserte multikrystallinske silisiumbarren Mi fra digelen 1, er tilveiebrakt i varmeisolasjonhuset 7 og kammeret.

Selv om det ikke er illustrert, er et varmeelement anbrakt nær midtpunktet av løftebordets 4b øvre overflate for å detektere en temperatur av silisiumråmaterialet Ms i digelen 1. Løftebordet 4b er også forsynt med en posisjonsdetektor for å detektere digelens 1 loddrette posisjon. Et reguleringsvanneelement tilveiebringes også for å detektere varmerens 3 temperatur. Utdataene fra varmelementene og posisjonsdetektoren mates inn i en styreanordning (ikke illustrert), hvorved varmerens 3 oppvarmingsbetingelse styres.

Dekselet 5 inkluderer en perifer vegg 5A som stiger langs en kant på lb på digelens 1 øvre åpning, og et deksellegeme 5B som har innløpshullet for inert gass 5Bai, og som er avtakbart montert på den perifere veggen 5A.

Som illustrert i fig. 4A, 4B og 6 inkluderer dekselets 5 perifere vegg 5A nærmere bestemt et par første plateelementer 5Aa som stiger langs to motsatte sider av den firkantede kanten på lb på digelens 1 øvre åpning, og et par andre plateelementer 5Ab som stiger langs to andre motsatte sider av den firkantede kanten lb på digelens 1 øvre åpning. Det første og andre plateelementet 5Aa og 5Ab er rektangulære plateelementer med samme størrelsedannet med utskjæringene beskrevet senere.

Paret med de første plateelementene 5Aa har utskjæringer 5Aai hvis overside er åpen på øvre kanter på begge sider i lengderetningen, og rektangulære utskjæringer 5Aa2på nedre kanter på begge sider i lengderetningen. Utskjæringen 5Aai er dannet opp til en midtre posisjon på det første plateelementet 5Aa fra den øvre kanten i bredderetningen (retningen i rette vinkler på lengderetningen), og utskjæringen 5Aa2er dannet for å ha en forhåndsbestemt størrelse Li fra den nedre kanten på det første plateelementet 5Aa i bredderetningen. Den forhåndsbestemte størrelsen Li er mindre enn forskjellen mellom høyden på kanten på den øvre åpningen 2b på den ytre digelen 2 og høyden på kanten lb på digelens 1 øvre åpning i tilstanden i hvilken digelen 1 er huset i den ytre digelen 2.

På den annen side har paret med de andre plateelementene 5Ab utskjæringer 5Abi hvis bunn er åpen på nedre kanter på begge sider i lengderetningen, og rektangulære utskjæringer 5Ab2på nedre kanter på begge sider i lengderetningen. Utskjæringen 5Abi er dannet opp til en midtre posisjon på det andre plateelementet 5Ab fra den nedre kanten i bredderetningen, og utskjæringen 5Ab2er dannet for å ha en forhåndsbestemt størrelse L2fra den nedre kanten på det andre plateelement 5Ab i bredderetningen. Den forhåndsbestemte størrelsen L2er lik størrelsen Li for utskjæringen 5Aa2på det første plateelementet 5Aa.

Den perifere veggen 5A er montert i et gitter ved å tilpasse hver utskjæring 5Aai på paret med de første plateelementene 5Aa inn i hver utskjæring 5Abi på paret med de andre plateelementene 5Ab. Den vesentlige delen er den perifere veggens 5A firkantede rammedel.

Den således innrettede perifere veggen 5A er montert på kanten lb på den øvre åpningen på den ytre digelen 2 som huser digelen 1. I dette tilfellet settes de respektive rektangulære utskjæringene 5Aa2og 5Ab2(totalt åtte) på kanten lb på den ytre digelens 2 øvre åpning.

Idet den perifere veggen 5A er understøttet av den ytre digelen 2, flytes den perifere veggen 5A fra digelen 1. En åpning dannes følgelig mellom digelen 1 og den perifere veggen 5A. En indre overflate 5Af på den perifere veggen 5A er anbrakt inne i en indre overflate lf på kanten lb på digelens 1 øvre åpning.

Lengden på hvert av det første og andre plateelementet 5Aa og 5Ab av den perifere veggen 5A, og hver av utskjæringenes 5Aai, 5Aa2, 5Abi og 5Ab2formasjonsposisjon og -størrelse kan bestemmes for å etablere installasjonstilstanden beskrevet ovenfor.

Den perifere veggens 5A firkantede ramme er et oppbevaringsrom for silisiumråmaterialet Ms som fylles til en høyere posisjon enn den øvre åpningen la på digelen 1. Silisiumråmaterialet Ms kan lastes inn i digelen 1 i en slik grad at det smeltede silisiumet dannet ved oppløsning av silisiumråmaterialet Ms i full mengde i digelen 1 ikke flyter over fra digelen 1. Kapasiteten til oppbevaringsrommet i den perifere veggen 5A, dvs. en høyde H på den perifere veggen 5A, kan derfor bestemmes med hensyn til silisiumråmaterialets Ms lastemengde. Det er særlig nødvendig også å vurdere restriksjon på anordningen (et rom i kammeret, en synkende mengde i digelen under herding i én retning av barren osv.).

Som illustrert i fig. 5 og 6 inkluderer dekselelementets 5 deksellegeme 5B tre rektangulære plateelementer 5Ba, 5Bb og 5Bc som kan være delt. Når de tre plateelementenes 5Ba, 5Bb og 5Bc langsider er anbrakt inntil hverandre på den perifere veggen 5A, dannes det firkantede deksellegemet 5B som er større enn den perifere veggen 5A (den firkantede rammedelen). Innløpshullet for inert gass 5Bai er dannet på det midtre plateelementets 5Ba sentrale del.

Som illustrert i fig. 1, 2 og 6 inkluderer tilførselsrøret for inert gass 6 et første rør 6a og et andre rør 6b. Inert gass tilført fra en tilførselskilde for inert gass (ikke illustrert) mates inn i det første røret 6a. Det andre røret 6b er forbundet til det første røret 6a for å være skyvbart i loddrett retning for å tilføre den inerte gassen til innløpshullet for inert gass 5Baii dekselet 5. Som beskrevet ovenfor har tilførselsrøret for inert gass 6 en tøyelig dobbelt rørstruktur for å kunne følge digelens 1 og varmerens 3 relative loddrette bevegelse.

I den første utførelsesformen er det første røret 6a anbrakt i vinkelrett retning gjennom den øvre delen av kammeret og den øvre delen av varmeisolasjonshuset 7, og den fremre enden (nedre enden) derav er anordnet nær varmerens 3 høyde.

Det andre røret 6b har en indre diameter ved hvilken det første røret 6a kan settes inn, og er plassert på dekselets 5 deksellegeme 5B. I den første utførelsesformen tilveiebringes en ytre flens 6b i på den nedre enden av det andre røret 6b for å stabilisere det andre røret 6b på deksellegemet 5B. Den ytre flensen 6bi kan elimineres, men en åpning i nedre ende av det andre røret 6b er enkel å posisjonere på innløpshullet for inert gass 5Bai på deksellegemet 5B (plateelementet 5Ba) ved å tilveiebringe den ytre flensen 6bi på den nedre enden av det andre røret 6b. I dette tilfellet dannes for eksempel et konkav parti med en form som samsvarer med en ytre form av den ytre flensen 6bi på deksellegemets 5B øvre overflate.

Produksjonsanordningen for multikrystallinske silisiumbarrer Fl ifølge den første utførelsesformen er også innrettet som beskrevet nedenfor for å la innløpshullet for inert gass 5Bai på deksellegemet 5B alltid være anordnet på en akse av det første røret 6a. En utskjæring til hvilken deksellegemets 5B ytre periferi er tett tilpasset, dannes spesifikt på gitterets øvre kant på den perifere veggen 5A på dekselet 5. Den ytre digelen 2 er montert i løftebordet 4b. Digelen 1 er anbrakt i nesten samme posisjon i den ytre digelen 2. Ifølge denne utførelsen er innløpshullet for inert gass 5Bai på deksellegemet 5B alltid anordnet på aksen av det første røret 6 a, selv om en ny digel 1 og ytre digel 2 anvendes hver gang en barre produseres, idet den perifere veggen 5A på dekselet 5 settes på den ytre digelen 2, og deksellegemet 5B plasseres på den perifere veggen 5A etter at råmaterialet er lastet.

(Produksjonsfremgangsmåte for multikrystallinske silisiumbarrer)

1 produksjonsfremgangsmåten for multikrystallinske silisiumbarrer ved anvendelse av den således innrettede produksjonsanordningen for multikrystallinske silisiumbarrer Fl ifølge den første utførelsesformen lastes silisiumråmaterialet Ms først inn i digelen 1 utenfor produksjonsanordningen Fl. I dette tilfellet settes digelen 1 i den ytre digelen 2, den perifere veggen 5A på dekselet 5 settes på den ytre digelen 2, og silisiumråmaterialet Ms lastes deretter inn i digelen 1. Deksellegemet 5B settes deretter på den perifere veggen 5A, og den ytre digelen 2 settes på løftebordet 4b som er i synkende posisjon (se fig. 2).

Det andre røret 6b senkes deretter og plasseres på deksellegemet 5B, og kammeret forsegles. Digelen 1 løftes deretter opp til utgangsposisjonen for produksjonen med sylindermekanismen 4 (se fig. 1). Kammeret tømmes deretter (vakuum), en inert gass mates inn i kammeret, og en gassfortrengning utføres. I dette tilfellet strømmer den inerte gassen matet inn i dekselet 5 fra det første røret 6a på tilførselsrøret for inert gass 6 ut av dekselet 5 fra åpningen mellom dekselet 5 og digelen 1 som skal fylles i varmeisolasjonshuset 7 og kammeret, og tømmes deretter til utsiden fra utløpsåpningen for inert gass 7b.

Digelen 1 varmes deretter opp av varmeren 3 gjennom den ytre digelen 2 og dekselet 1, samtidig som den inerte gassen tilføres til dekselet 5, hvorved silisiumråmaterialet Ms varmes opp og smeltes. Etter at det er bekreftet at den samlede mengden av silisiumråmaterialet Ms er smeltet, beveges digelen 1 langsomt ned ved en konstant hastighet (f.eks. ca. 30 mm/time) med sylindermekanismen 4 for å starte herdingen i én retning av det smeltede silisiumet fra digelens bunn. Idet det andre røret 6b glir nedover i forhold til det første røret 6a i dette tilfellet, tilfører tilførselsrøret for inert gass 6 den inerte gassen i dekselet 5 som gradvis tøyes.

Etter at digelen 1 er beveget ned til den laveste posisjonen (se fig. 2) og fullført herding er bekreftet, beveges digelen 1 opp og en glødeprosess utføres. Digelen 1 tas deretter ut av kammeret under en barreekstraheringsprosess, hvorved den produserte multikrystallinske silisiumbarren Mi ekstraheres fra digelen 1.

(Multikrystallinsk silisiumblokk)

Den multikrystallinske silisiumblokken ifølge den foreliggende oppfinnelsen oppnås ved å bearbeide den multikrystallinske silisiumbarren ifølge den foreliggende oppfinnelsen til en ønsket størrelse.

Den multikrystallinske silisiumblokken kan oppnås ved å sage et overflateparti, på hvilket urenheter, slik som digelmaterialer, eventuelt diffunderes, av den multikrystallinske silisiumbarren ifølge den foreliggende oppfinnelsen ved å anvende en kjent innretning, slik som for eksempel en båndsag.

Den multikrystallinske silisiumblokkens overflate kan pusses etter behov.

(Multikrystallinsk silisiumskive)

Den multikrystallinske silisiumskiven ifølge den foreliggende oppfinnelsen oppnås ved å bearbeide den multikrystallinske silisiumblokken ifølge den foreliggende oppfinnelsen.

Den multikrystallinske silisiumskiven kan oppnås ved å sage den multikrystallinske silisiumblokken ifølge den foreliggende oppfinnelsen i en ønsket tykkelse ved å anvende en kjent innretning, slik som for eksempel en flertrådsag. Den multikrystallinske silisiumskiven bearbeides nå for å ha en tykkelse på 170 u.m til 200 u.m i de fleste tilfeller.

Den multikrystallinske silisiumskivens overflate kan pusses etter behov.

(Multikrystallinsk silisiumsolcelle)

Den multikrystallinske silisiumsolcellen ifølge den foreliggende oppfinnelsen produseres ved å anvende den multikrystallinske silisiumskiven ifølge den foreliggende oppfinnelsen.

Den multikrystallinske silisiumsolcellen kan produseres med en kjent solcelleprosess ved å anvende den multikrystallinske silisiumskiven ifølge den foreliggende oppfinnelsen. Når silisiumskiven med urenheter av p-typen dotert deri anvendes, doteres urenheter av n-typen spesifikt for å danne et sjikt av n-typen for å danne en pn-overgang, og en overflateelektrode og en bakre elektrode dannes med en kjent fremgangsmåte ved å anvende et kjent materiale, hvorved en multikrystallinsk silisiumsolcelle oppnås.

(Multikrystallinsk silisiumsolcellemodul)

Den multikrystallinske silisiumsolcellemodulen dannes ved elektrisk å forbinde en flerhet multikrystallinske silisiumsolceller ifølge den foreliggende oppfinnelsen.

Den multikrystallinske silisiumsolcellemodulen kan produseres ved å anvende de multikrystallinske silisiumsolcellene ifølge den foreliggende oppfinnelsen med en kjent solcellemodulprosess. Den multikrystallinske silisiumsolcellemodulen kan spesifikt produseres ved elektrisk å forbinde flere solceller med forbindelseskoblinger (strømførende elementer) og forsegle resultatet.

(Annen utførelsesform)

Fig. 7 er et delvis forstørret tverriss som illustrerer en tilførselsseksjon for inert gass i en produksjonsanordning for multikrystallinske silisiumbarrer ifølge en andre utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen.

Den andre utførelsesformen er forskjellig fra den første utførelsesformen bare i utførelsen av tilførselsrøret for inert gass. De andre utførelsene i den andre utførelsesformen er lik dem i den første utførelsesformen, og bare de forskjellige punktene vil bli beskrevet nedenfor.

Et tilførselsrør for inert gass 16 i produksjonsanordningen for multikrystallinske silisiumbarrer ifølge den andre utførelsesformen inkluderer et første rør 16a i hvilket inert gass tilført fra en inert gasstilførselskilde (ikke illustrert) mates, og et andre rør 16b som er forbundet til det første røret 16a for å være skyvbart i loddrett retning for å tilføre den inerte gassen til innløpshullet for inert gass i et deksel, hvori det andre røret 16b er skyvbart satt inn i det første røret 16a. Som beskrevet ovenfor kan tilførselsrøret for inert gass 16 være innrettet for å ha en tøyelig dobbelt rørstruktur.

(Tredje utførelsesform)

Fig. 8 er et tverriss som illustrerer en tilstand i hvilken en barreproduksjon startes i en produksjonsanordning for multikrystallinske silisiumbarrer ifølge en tredje utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen, og fig. 9 er et tverriss som illustrerer en tilstand i hvilken barreproduksjonen avsluttes i

produksjonsanordningen for multikrystallinske silisiumbarrer ifølge den tredje utførelsesformen. Komponentene i fig. 8 og 9, samme som de i fig. 1 og 2, er identifisert med samme tall. Fig. 8 og 9 illustrerer ikke silisiumråmaterialet og den produserte multikrystallinske silisiumbarren.

I produksjonsanordningen for multikrystallinske silisiumbarrer F3 ifølge den tredje utførelsesformen er en del av eller hele tilførselsrøret for inert gass 26 fremstilt av et fleksibelt rør for at røret 26 kan følge digelens 1 og varmerens 3 relative loddrette bevegelse. I dette tilfellet blir en øvre del av et varmeisolasjonshus 27 et rom i hvilket tilførselsrøret for inert gass 26 kan bøyes.

I den tredje utførelsesformen settes et forbindelsesrør 27 inn i en fremre ende av tilførselsrøret for inert gass 26 for å forhindre at den fremre enden av det fleksible tilførselsrøret for inert gass 26 for eksempel forskyves fra innløpshullet for inert gass 5Bai på dekselets 5 deksellegeme 5B. Forbindelsesrøret 27 har en ytre flens 27a på sin nedre ende, og denne ytre flensen 27a er plassert på et konkavt parti dannet på deksellegemets 5B øvre overflate som beskrevet ovenfor.

En proppstruktur beskrevet nedenfor kan alternativt benyttes. I dette tilfellet dannes ett eller flere ragende partier på en indre perifer overflate i innløpshullet for inert gass 5Bai på for eksempel deksellegemet 5B. Et forbindelsesrør ikke forsynt med den ytre flensen 27a settes inn i den fremre enden av det fleksible tilførselsrøret for inert gass 26, og et spor med en invertert L-form, i hvilket det ragende partiet settes inn, er dannet på forbindelsesrørets ytre perifere overflate. Ifølge denne utførelsen, når den fremre enden av forbindelsesrøret settes inn i innløpshullet for inert gass 5Bai, trenger det ragende partiet dypt inn i sporet ved å sette det ragende partiet inn i sporet og vri litt på forbindelsesrøret. Denne utførelsen kan derfor forhindre at tilførselsrøret for inert gass 26 kobles fra innløpshullet for inert gass 5Bai.

De andre utførelsene i den tredje utførelsesformen er nesten lik dem i den første og andre utførelsesformen.

(Andre utførelsesformer)

1. Den første utførelsesformen (fig. 1 og 2) og den tredje utførelsesformen (fig. 8 og 9) illustrerer den hydrauliske sylindermekanismen som den bevegelige mekanismen. En kuleskruemekanisme drevet av en motor kan imidlertid for eksempel benyttes. I dette tilfellet er det foretrukket at en rotasjonsaksel på kuleskruemekanismen ikke er satt inn i varmeisolasjonsdekselet. 2. Kanten lb på digelens 1 øvre åpning kan være litt høyere enn kanten 2b på den ytre digelens 2 øvre åpning. I dette tilfellet, i stedet for at det første og andre plateelementet 5Aa og 5Ab (se fig. 4A og 4B) former dekselets perifere vegg, anvendes første og andre plateelementer, som har ragende biter, for å danne den perifere veggen, idet hver ragende bit dannes ved å la hver av utskjæringene 5Aa2og 5Ab2på hvert av det første og andre plateelementet 5Aa og 5Ab projisere nedover fra den nedre kanten ved en dimensjon på Li eller L2. 3. Tilførselsrøret for inert gass 6 har ikke nødvendigvis en dobbelt struktur. For å øke silisiumråmaterialets lastemengde så mye som mulig i en begrenset anordning må et høyt deksel være montert, og for dette formålet har tilførselsrøret for inert gass foretrukket en multistruktur inkludert tre eller flere rør. Dette fører imidlertid til en komplisert utførelse, og med et slikt problem er det mulig at anordningen stopper på grunn av SiC-pulvere dannet fra det smeltede silisiumet og avleiret på et bevegelig parti. Denne utførelsen har følgelig en risiko.

Tilførselsrøret for inert gass 6 kan ha en enkelt rørstruktur. For å øke silisiumråmaterialets lastemengde er imidlertid en måler nødvendig i hvilken silisiumet smeltes idet digelen senkes, avhengig av anordningens form. I dette tilfellet renner det smeltede silisiumet ned til bunnen av digelen som har lav temperatur, slik at det er en risiko for en sprekk på digelen. Det anses også at silisiumet smeltet på den øvre delen av silisiumråmaterialet er i kontakt med tilførselsrøret for inert gass 6 for å kontaminere råmaterialet. Tilførselsrøret for inert gass 6 har derfor foretrukket en rørstruktur inkludert to eller flere rør.

EKSEMPEL

(Eksempel 1)

I et eksempel 1 ble en multikrystallinsk silisiumbarre av p-typen produsert ved å anvende produksjonsanordningen for multikrystallinske silisiumbarrer Fl ifølge den første utførelsesformen beskrevet under henvisning til fig. 1 til 6.

I dette tilfellet ble den som har en intern kapasitet på 830 mm i lengde x 830 mm i bredde x 420 mm i høyde, anvendt som digel 1.

I det anvendte dekselet 5 var avstanden fra kanten lb på digelens 1 øvre åpning til deksellegemets 5B nedre overflate 200 mm, avstanden mellom de motstående første plateelementene 5Aa og avstanden mellom de motstående andre plateelementene 5Ab var 815 mm, og tykkelsen på deksellegemet 5B var 15 mm.

Et rør med en lengde på 180 mm ble anvendt som det andre røret 6b for tilførselsrøret for inert gass 6.

Den ytre digelen 2 var 15 mm høyere enn kanten lb på digelens 1 øvre åpning i den ytre digelen 2.

Etter digelen 1 ble dekselet 5 og alle de andre komponentene satt i forhåndsbestemte posisjoner i anordningen, idet silisiumråmaterialet Ms ble tilført til digelen 1. Det er ønskelig at så mange silisiumråmaterialer Ms som mulig lastes inn i digelen 1 for å redusere kostnaden ved den multikrystallinske silisiumbarren. Silisiumråmaterialets Ms lastemengde ble 565 kg som et resultat av lasting av så mange silisiumråmaterialer Ms som mulig.

Deretter ble døren på kammeret lukket, digelen 1 ble beveget opp til en utgangsposisjon illustrert i fig. 1, evakuering ble utført, og silisiumråmaterialet Ms ble varmet opp til 800 °C av varmeren 3. Silisiumråmaterialet Ms ble deretter varmet opp til 1550 °C, mens argongass ble tilført fra tilførselsrøret for inert gass 6 med en strømningsrate på 40 l/min. Etter at silisiumråmaterialet Ms var helt smeltet, ble det fastholdt med en høyere temperatur enn smeltepunktet for silisium ved 15 °C i 30 minutter, og deretter ble en temperaturregulering og en digelposisjonsregulering utført ifølge en forhåndsbestemt oppskrift.

Ved starten av smeltingen av silisium settes den fremre enden av det første røret 6a på tilførselsrøret for inert gass 6 inn i dekselet 5 til posisjonen på 10 mm fra deksellegemets 5B nedre overflate, og under herding i én retning ble digelen 1 senket med høyst 200 mm fra utgangsposisjonen. I eksempel 1 ble det første røret 6a på tilførselsrøret for inert gass 6 derfor holdt satt inn i det andre røret 6b inntil barrens øvre overflate var herdet.

Etter at herdingen av barrens øvre overflate var bekreftet fra varmerens 3 effekttendens, ble barren glødet i 2 timer ved 1200 °C, kjølt og deretter ekstrahert.

En metallisk glans ble observert på barrens hele overflate i eksempel 1 som et resultat av en visuell bekreftelse av barrens øvre overflate.

< Blokkprosess>

Deretter ble digelen 1 brutt for å ekstrahere den multikrystallinske silisiumbarren Mi, barrens nedre overflate ble festet med sammenføyning, og barren ble saget i 25 156 mm firkantede blokker med en båndsag. Endene av hver blokk tilsvarende den øvre og nedre delen av barren ble deretter saget med 15 mm. Deretter ble sideflatene på hver blokk pusset. Når SiC-fremmedlegemer ble observert på sideflaten på blokken, kunne disse fremmedlegemene ødelegge en trådsag under oppsagingsprosessen som er den etterfølgende prosessen. En slik blokk ble derfor spesifisert som en defekt blokk med fremmedlegeme. Tabell 1 illustrerer resultatet. I tabell 1 er tallverdiene i eksempel 1 og eksempel 2 (beskrevet senere) forholdet (%) når et resultat av et senere beskrevet komparativt eksempel 1 er definert som 100.

< Oppsagingsprosess>

Den multikrystallinske silisiumblokken oppnådd ved blokkbearbeidingen ble deretter saget til 180 u.m tykke skiver med en trådsag. Etter oppsagingsprosessen ble skivene vasket for å fjerne skitt på overflaten, og visuelt undersøkt. En skive med et trinn på grunn av SiC-fremmedlegemene og en skive som ble bekreftet å ha fremmedlegemer, ble spesifisert en defekt skive med fremmedlegeme. Tabell 1 illustrerer resultatet.

< Solcelledannelsesprosess>

Den multikrystallinske silisiumskiven oppnådd ved

oppsagingsprosessen undergikk deretter en solcelledannelsesprosess beskrevet nedenfor.

Som illustrert i fig. 10A ble en multikrystallinsk silisiumskive av p-typen 11 med en tykkelse på 170 u.m fremstilt først, og som illustrert i fig. 10B ble PSG (fosforsilikatglass)-løsning 41 påført den multikrystallinske silisiumskivens 11 overflate.

Den multikrystallinske silisiumskiven 11, på hvilken PSG-løsningen 41 ble påført, ble deretter varmet opp for å diffundere fosfor på den multikrystallinske silisiumskiven 11 fra PSG-løsningen 41. Som illustrert i fig. 10C ble et n+-sjikt 42 med en tykkelse på 0,3 u.m således dannet på overflaten på den multikrystallinske silisiumskiven 11 som en lysmottagende overflate. I dette tilfellet ble en PSG-film 41a med en tykkelse på ca. 1 u.m dannet på n+-sjiktet 42. PSG-filmen 41a dannet under diffusjonen av fosfor ble deretter fjernet som illustrert i fig. 10D.

En antirefleksjonsfilm 43 fremstilt av en silisiumnitridfilm ble deretter avleiret for å ha en tykkelse på 0,08 u.m på den multikrystallinske silisiumskivens 11 n+-sjikt 42 som illustrert i fig. 10E.

Aluminiumpastaen 44a ble deretter påført (ikke-lysmottagende overflate) den multikrystallinske silisiumskivens 11 bakre overflate som illustrert i fig. HF. Den multikrystallinske silisiumskiven 11, etter at aluminiumpastaen 44a ble påført, ble baket ved 770 °C for å diffundere aluminium på den multikrystallinske silisiumskivens 11 bakre overflate fra aluminiumpastaen 44a som illustrert i fig. 10F, hvorved en aluminiumelektrode 44 og et p+-sjikt 45 ble dannet samtidig på den multikrystallinske silisiumskivens 11 bakre overflate som illustrert i fig. 10G.

Som illustrert i fig. 10H ble en sølvpasta 46a deretter påført antirefleksjonsfilmens 43 overflate, og sølvpastaen 47a ble påført den multikrystallinske silisiumskivens 11 bakre overflate, og resultatet ble deretter baket ved 700 °C. En sølvelektrode 46 som fungerer som en overflateelektrode elektrisk forbundet til n+-sjiktet 42 ble således dannet, og en sølvelektrode 47 elektrisk forbundet til den multikrystallinske silisiumskivens 11 bakre overflate ble dannet, hvorved en multikrystallinsk silisiumsolcelle 40 ble produsert.

Deretter ble det utført en karakteristikktest i en sluttprosess. I karakteristikktesten ble I-V med lysstråling målt, og omvendt ble I-V uten lysstråling målt under en solsimulator. Når SiC-fremmedlegemer er til stede i det multikrystallinske silisiumskiveplanet, er en lekkasjefeil (heri nedenfor betegnet Id-feil) uten lysstråling særlig bekymringsfullt. Lekkasjefeilen anses for å ha oppstått fordi SiC-fremmedlegemer generelt inneholder en nitrogenurenhet som er et doteringsstoff av n-typen, og SiC-fremmedlegemene blir således lavresistente fremmedlegemer av n-typen. Tabell 1 illustrerer resultatet av Id-feilforholdet i eksempel 1.

< Solcellemoduldannelsesprosess>

En multikrystallinsk silisiumsolcellemodul 50 ble produsert ved elektrisk å seriekoble en flerhet multikrystallinske silisiumsolceller 40 ifølge eksempel 1.

Sølvelektroden 46, hvilken fungerer som overflateelektrode, på den lysmottagende overflaten på én av de tilstøtende anbrakte multikrystallinske silisiumsolcellene 40 og sølvelektroden 47 på den bakre overflaten på den andre multikrystallinske silisiumsolcellen 40 ble spesifikt elektrisk forbundet med et strømførende element 51 kalt en forbindelseskobling. En solbatteristreng i hvilken de multikrystallinske silisiumsolcellene 40 ble elektrisk seriekoblet, ble således produsert.

Solbatteristrengen ble forseglet i et forseglingsmateriale 54 tilveiebrakt mellom et transparent substrat 52 og et beskyttelsesark 53 for å danne en multikrystallinsk silisiumsolcellemodul. Et glassubstrat ble anvendt som det transparente substratet 52. En PET (polyetylentereftalat)-film ble anvendt som beskyttelsesark 53. EVA (etylenvinylacetat) ble anvendt som forseglingsmateriale 54.

(Eksempel 2)

I eksempel 2 ble en multikrystallinsk silisiumbarre produsert på samme måte som i eksempel 1, bortsett fra at lengden på det andre røret 6b på tilførselsrøret for inert gass 6 var 130 mm.

Lengden på det andre røret 6b på tilførselsrøret for inert gass 6 anvendt i eksempel 2 var kortere enn lengden på det andre røret 6b på tilførselsrøret for inert gass 6 anvendt i eksempel 1. Når digelen 1 ble beveget ned med høyst 200 mm under herdingen i én retning, ble den fremre enden (nedre enden) av det første røret 6a og den øvre enden av det andre røret 6b derfor separert fra hverandre med 45 mm. Med andre ord ble det første røret 6a koblet av det andre røret 6b.

Blokkprosessen og pussingen ble utført på samme måte som i eksempel 1 ved å anvende den multikrystallinske silisiumbarren ifølge eksempel 2. I eksempel 2 ble den defekte blokken med fremmedlegemer på sideflaten på blokken bestemt som i eksempel 1. Resultatet er illustrert i tabell 1.

Som i eksempel 1 ble blokken i eksempel 2 deretter saget opp og vasket, og den defekte skiven med fremmedlegemer ble visuelt bestemt. Resultatet er illustrert i tabell 1.

Som i eksempel 1 ble multikrystallinske silisiumsolceller produsert ved å anvende skiven ifølge eksempel 2, og Id-feiltest ble utført. Resultatet er illustrert i tabell 1.

Som i eksempel 1 ble en multikrystallinsk silisiumsolcellemodul deretter produsert ved å anvende solcellene ifølge eksempel 2.

(Komparativt eksempel 1)

I et komparativt eksempel 1 ble en multikrystallinsk silisiumbarre produsert på samme måte som i eksempel 1, bortsett fra at en produksjonsanordning for multikrystallinske silisiumbarrer uten verken et deksel 5 eller et andre rør 6b ble anvendt.

I det komparative eksempelet 1 var silisiumråmaterialets Ms lademengde til digelen 1 450 kg.

Som et resultat av den visuelle observasjonen av den øvre overflaten på barren ifølge det komparative eksempelet 1 var den øvre overflaten uklar, og grønne fremmedlegemer som ble ansett som SiC, ble observert på en del av den øvre overflaten.

Som i eksempel 1 ble blokkprosessen og pussingen utført ved å anvende den multikrystallinske silisiumbarren ifølge det komparative eksempelet 1. I det komparative eksempelet 1 ble den defekte blokken med fremmedlegemer på sideflaten på blokken bestemt som i eksempel 1. Resultatet er illustrert i tabell 1.

Som i eksempel 1 ble blokken i det komparative eksempelet 1 deretter saget opp og vasket, og den defekte skiven med fremmedlegemer ble visuelt bestemt. Resultatet er illustrert i tabell 1.

Som i eksempel 1 ble multikrystallinske silisiumsolceller produsert ved å anvende skiven ifølge det komparative eksempelet 1, og Id-feiltest ble utført. Resultatet er illustrert i tabell 1.

Som i eksempel 1 ble en multikrystallinsk silisiumsolcellemodul deretter produsert ved å anvende solcellene ifølge det komparative eksempelet 1.

Det ble bekreftet fra resultatene i tabell 1 at eksemplene 1 og 2 hadde mye bedre resultater for den defekte blokken med fremmedlegeme, den defekte skiven med fremmedlegeme og Id-feilen enn det komparative eksempelet 1, og eksempel 1 hadde det beste resultatet.

Det er ikke så mye forskjell i solcellemodulens karakteristikk og utbytte blant de multikrystallinske silisiumsolcellemodulene fremstilt fra de multikrystallinske silisiumsolcellene ifølge eksemplene 1, 2 og det komparative eksempelet 1. Idet det imidlertid er forskjeller i silisiumråmaterialets lademengde, og utbyttene knyttet til SiC-fremmedlegemer i blokkprosessen, oppsagingsprosessen og karakteristikktesten, var kostnaden ved modulen i eksempel 1 lavest, kostnaden ved modulen i det komparative eksempelet 1 var høyest og kostnaden ved modulen i eksempel 2 var middels (eksempel 1 < eksempel 2 << komparativt eksempel 1). Den foreliggende oppfinnelsen kan følgelig tilveiebringe en multikrystallinsk solcellemodul til et marked med lav kostnad.

Utførelsesformene og eksemplene i den foreliggende beskrivelsen bør i alle henseender anses som illustrerende, og ikke restriktive ifølge den foreliggende oppfinnelsen. Den foreliggende oppfinnelsens omfang presenteres ikke av den ovenstående beskrivelsen, men av kravenes omfang, og kravene og deres ekvivalenter er ment å dekke alle modifiseringer som vil falle innenfor oppfinnelsens omfang.

BESKRIVELSE AV REFERANSETEGN

1: Digel

la: Øvre åpning

lb: Kant på øvre åpning

lf: Indre overflate på kant på digelens øvre åpning 2: Ytre digel (støtteelement)

3: Varmer (oppvarmingsenhet)

4: Sylindermekanisme (bevegelig mekanisme) 5: Deksel

5A: Perifer vegg

5Af: Indre overflate på perifer vegg 5Aa: Første plateelement

5Ab: Andre plateelement

5Aai, 5Aa2, 5Abi, 5Ab2: Utskjæring 5B: Deksellegeme

5Ba, 5Bb, 5Bc: Plateelement 5Bai: Innløpshull for inert gass 6, 16, 26: Tilførselsrør for inert gass 6a, 16a: Første rør

6b, 16b: Andre rør

40: Multikrystallinsk silisiumsolbatteri (solcellecelle) 50: Multikrystallinsk silisiumsolcellemodul

Fl, F2: Produksjonsanordning for multikrystallinske silisiumbarrer

Mi: Multikrystallinsk silisiumbarre

Ms: Silisiumråmateriale

Claims

1. Fremstillingsapparatur for multikrystallinsk silisium støpeblokk, omfattende: en digel som har en øvre åpning; en oppvarmingsseksjon som er tilveiebrakt på en ytre omkrets av digelen for å oppvarme og smelte et silisiumråmateriale lagret i digelen; et bevegende element som beveger digelen og oppvarmingsseksjonen relativt i en vertikal retning; et dekke som har et innløpshull for inert gass og som dekker den øvre åpningen av digelen slik at den øvre åpningen kan åpnes og lukkes; et tilførselsrør for inertgass som tilfører en inertgass til tilførselshullet for inertgass; og et støtteelement tilveiebrakt på den ytre omkretsen av digelen for å understøtte en nedre endre av dekket; hvori dekket innbefatter en perifer vegg som reiser seg langs en ytre åpningskant av digelen, idet dekket er plassert slik at den øvre enden av den perifere veggen er posisjonert over den øvre åpningen av digelen, og et dekklegeme som har et innløpshull for inertgass and fjembart montert på den perifere veggen, idet dekket er plassert slik at den nedre enden av dekklegemet er posisjonert over den øvre åpningskanten av digelen.

2. Fremstillingsapparatur for multikrystallinsk silisium støpeblokk ifølge krav 1, hvori tilførselsrøret for inertgass er strekkbart eller fleksibelt.

3. Fremstillingsapparatur for multikrystallinsk silisium støpeblokk ifølge krav 1 eller 2, hvori tilførselsrøret for inertgass er konfigurert for å innbefatte et første rør hvori inertgassen leveres fra en tilførselskilde for inertgass og et andre rør glidbart forbundet med det første røret i vertikal retning for derved å tilføre inertgassen til innløpshullet for inertgass på dekket og for å være i stand til å følge den relative vertikale bevegelsen av digelen og oppvarmingsseksjonen.

4. Fremstillingsapparatur for multikrystallinsk silisium støpeblokk ifølge krav 1 eller 2, hvori en del av eller hele tilførselsrøret for inertgass er dannet av et fleksibelt rør slik at det er i stand til å følge den relative vertikale bevegelsen av digelen og oppvarmingsseksjonen.

5. Fremstillingsapparatur for multikrystallinsk silisium støpeblokk ifølge krav 1, hvori den perifere veggen er konfigurert slik at dens indre overflate er anordnet på innersiden av en indre overflate av den øvre åpningskanten av digelen.

6. Fremstillingsapparatur for multikrystallinsk silisium støpeblokk ifølge et hvilket som helst av krav 1-5, hvori den øvre åpningskanten av digelen er rektangulær, og den perifere veggen av dekket er dannet av et par av første plateelementer som hever seg langs to motstående sider av den rektangulære øvre åpningskanten av digelen og et par av andre plateelementer som hever seg langs de to andre motstående sidene av den rektangulære øvre åpningskanten av digelen, hvori paret av første plateelementer har en oppoverrettet utskjæring på begge ender i en longitudinal retning, og paret av andre plateelementer har en nedoverrettet utskjæring på begge ender i en longitudinal retning, den perifere veggen er sammensatt i et nettverk ved å tilpasse hver utskjæring av det andre paret av plateelementer inn i hver utskjæring av paret av første plateelementer.

7. Fremstillingsapparatur for multikrystallinsk silisium støpeblokk ifølge et hvilket som helst av krav 1-6, hvori dekklegemet av dekkelementet er tildannet av separate plateelementer.

8. Fremgangsmåte for fremstilling av multikrystallinsk silisium støpeblokk, omfattende: groing av en multikrystallinsk silisium støpeblokk under tilførsel av inertgass ved å anvende fremstillingsapparaturen for multikrystallinsk silisium støpeblokk ifølge et hvilket som helst av krav 1-7.

9. Fremgangsmåte for fremstilling av multikrystallinsk silisium støpeblokk ifølge krav 8, hvori silisium råmaterialet fylles til en posisjon høyere enn en øvre åpning av en digel.

10. Fremgangsmåte for fremstilling av multikrystallinsk silisiummateriale, omfattende: oppnåelse av et multikrystallinsk silisiummateriale ved å bearbeide en multikrystallinsk silisium støpeblokk fremstilt ved fremgangsmåten for fremstilling av den multikrystallinske silisium støpeblokken ifølge krav 8 eller 9.

11. Fremgangsmåte for fremstilling av et multikrystallinsk silisium solarbatteri fra et multikrystallinsk silisium materiale fremstilt ved fremgangsmåten for fremstilling av det multikrystallinske silisiummaterialet ifølge krav 10.