TWI629382B - 經改良的結晶矽之製造技術 - Google Patents

Abstract

一種使用方向性固化製程製造之結晶矽鑄塊。特別是，於一致結晶位向之種晶層上方，將矽進料裝載入坩鍋。融化該矽進料及種晶層之上部分在該坩鍋中形成融化的材料。此融化的材料然後被固化，於此製程期間，基於該種晶層之結晶結構形成於矽鑄塊中。排列該種晶層使得一{110}結晶平面垂直於該固化方向，而且也使得該種晶層之周邊表面主要位於一{110}結晶平面中。已經發現相較於另一種結晶位向，這種排列可對於該鑄塊內形成之單結晶矽的比例提供實質上的增進。

Description

經改良的結晶矽之製造技術 發明領域

本發明關於一種用於太陽能電池之結晶矽的製造技術。特別是，本發明關於一種藉由方向性固化製程之結晶矽的製造技術。

發明背景

光伏打電池中所使用之大多數矽晶圓係利用方向性固化製程，諸如布里奇曼(Bridgman)方法所製造。於這種製程中，固體矽進料被引入坩鍋中，接著融化以形成融化矽。為了獲得結晶矽，該融化矽然後在方向性製程中逐漸固化，其允許結晶結構得以形成於固態矽鑄塊中。

傳統方向性固化製程中形成的矽典型上為多結晶矽。因此，矽具有複雜結構，其包括多數結晶顆粒之形成。於成長期間產生的顆粒邊界與錯位或是之後由於材料內部應力造成的顆粒邊界與錯位典型上導致效能下降。因此，由單結晶矽形成之實質上沒有錯位的光伏打電池被發現比起由多結晶矽形成之光伏打電池更可以提供較佳之效能。

製造低成本單結晶矽晶圓之可能性因此已經被探究。單結晶矽形成之一種製程稱作捷克拉斯基(Czochralski)製程。於此製程中，單結晶矽形成於延長的種晶上，其從融化矽之坩鍋中一面轉動一面逐漸地移開。結果為形成單結晶矽之圓柱棒。然後，它可被切割而形成用於光伏打電池之晶圓。

包含由捷克拉斯基製程形成之單結晶矽的光伏打電池相較於包含由方向性固化製程形成之多結晶材料的光伏打電池可以提供經改良的效率。這些優點主要來自結晶矽的固有性質，但也是由於它們對於之後加工步驟穩定性之故。例如，很平常的，蝕刻或質地化步驟會施用於矽晶圓表面以增加其光吸收性質。

特別是，一種特殊之濕蝕刻製程已經被研發而與單結晶矽一起使用。於此製程中，鹼性溶液，諸如氫氧化鉀(KOH)，被施用於單結晶矽晶圓之{100}表面。如此造成包括規則之微金字塔陣列的表面。這種規則的圖案已經發現顯示出良好的光吸收性質。

上述的濕蝕刻製程運作之機制係基於鹼性溶液對於晶圓之非等向性作用。這意味著晶圓之不同晶體平面被該溶液以不同之速率蝕刻，因而導致上述之規則金字塔表面。為了創造這個結構，晶圓表面必須與{100}晶體平面平行。

上述之非等向性蝕刻製程於多結晶晶圓的內部不會提供此等好處，其在結晶結構的位向上未展現一致 性。因此，等向性蝕刻製程典型上施用於多結晶晶圓。這些傾向於產生不規則的表面質地，比起規則金字塔結構(以非等向性蝕刻適用於{100}晶體平面而獲得者)，就光吸收而言，其效率更差。

因此，依據捷克拉斯基製程製造之單結晶晶圓具有清楚的好處。然而，已發現以這種製程大量製造用於光伏打電池的晶圓係相當昂貴，因為在操作上，於製程之單一過程中所生產之結晶矽的數量係相當地小。相反地，用於方向性固化製程之坩鍋能夠在每個過程中處理相當大量的矽。

因此，經由方向性固化製程所生產之多結晶矽比起經由捷克拉斯基製程所生產之單結晶矽實質上更為便宜。再者，於方向性固化加工期間，藉由將氮化矽塗在坩鍋內表面上，結晶矽中之氧程度與捷克拉斯基製程所形成之結晶矽相較會減少。已知氧雜質對於矽太陽能電池之效能是有害的。因此，依然想要將單結晶矽之效能上優點與方向性固化製程之經濟及效能上優點結合在一起。

近年來，在方向性固化製程中使用單結晶晶種材料已經在這方面創造了進展。於這種技術之一個實例中，單結晶矽晶種材料在一般矽進料被引入之前就已經被置於坩鍋的底部。然後，矽進料於逐漸固化之前融化，從僅部分融化之單結晶晶種材料開始。單結晶晶種材料作為矽鑄塊中結晶結構的基礎。以此種方式，形成之矽鑄塊包括至少一個實質上單結晶區域。如上所提及者，當以此種方式 形成之矽用於其最終目的，諸如用於光伏打電池時，這樣可產生了重要的效能上優點。

矽晶圓由穿過矽鑄塊之水平切片形成。為了確保這些代表如非等向性蝕刻製程所需要的{100}結晶表面，提供晶種材料使得{100}平面與垂直方向相垂直。

雖然已經發現，使用晶種材料於方向性固化製程可在單結晶材料之成長中獲得一些成功，但是它不是完全有效或具吸引力的。特別是，已經發現在固化製程進行時，單結晶矽形成之比例下降。特別是，從坩鍋外壁延展的多結晶區域更加進一步地朝向鑄塊的中央。結果是，最終鑄塊含有被多結晶區域環繞的一中央單結晶區域，多結晶區域之面積更加使得鑄塊增加。

操作上，已經發現介於單結晶區域與晶種材料或坩鍋底部間之角度，常常低至45-65度。因此，從鑄塊切下的晶圓含有高比例的多結晶材料。當於光伏打電池中作為其目的使用時，比起鑄塊之單結晶部分，這個鑄塊之多結晶部分在電性方面內在地較少效率，而且已經發現，比起標準之多結晶材料，更難提供良好的效能。再者，多結晶部分對於上述之非等向性蝕刻製程是不適合的。不僅限制晶圓之光吸收效率，而且電氣效能也降低，後者也導致於單結晶材料形成之晶圓經蝕刻區域與多結晶材料形成之晶圓經蝕刻區域之間造成不想要的視覺差異。這個顯而易見的不諧和性表示，對於太陽能模組之製造者而言很難在晶圓中去使用這種晶圓，因為顧客較喜歡展現和諧性的模組。

多結晶區域侵入鑄塊內的另一不利益來自於從鑄塊形成矽晶圓之過程。特別是，已經提出利用導線切割鑄塊，特別是多導線鋸割技術。用於此種技術之導線可備置有鑽石顆粒。在正確情況下，此種技術可以提供切割晶圓的高度產量。然而，該多結晶矽顆粒之邊界、缺陷及錯位常常讓雜質(諸如碳化矽)變得埋入鑄塊中。此種雜質不僅進一步減低材料的效率，而且非常硬，會在切割過程中使鑽石導線破裂。因此，就所需求者而言，多結晶區域不會造成令人滿意的切割加工結果。當利用單結晶晶種形成鑄塊時，這個問題特別急切。這是因為增加製程中的必要時間以小心控制矽進料的融化而不致完全融化晶種材料，如此增加了融化材料被碳污染的風險。

已經努力去消除上述的困難。例如，已經提出，晶種材料可以提供於坩鍋側壁以及坩鍋底板上，如美國專利8,048,221中所述。這是想要從側壁播種單結晶結構，避免多結晶矽在鑄塊的側邊上長成。然而，控制這種製程非常困難。例如，假設，於固化之前，於坩鍋中提供融化矽向下一直到置於坩鍋底板上之晶種材料，很難確保側壁上的晶種材料不會融化。因為喪失其結晶結構，所以晶種材料的融化使得它成為無效。

另一個已經建議的嘗試牽涉到更接近地在坩鍋內部管理溫度分布，以確保較高比例的結晶成長來自晶種材料。例如，潛在之控制機制可包括強力冷卻坩鍋中央與過度加熱坩鍋側壁。然而，這種製程現實上有著許多缺點， 諸如鑄塊內的應力增加，這將使得它更容易破裂且缺陷的頻率增加，諸如孿生顆粒邊界及錯位。再者，加至坩鍋側壁的熱就能源的使用而言代表著成本，而且若沒有融化種晶材料的話是難以執行的。更且，這些製程之執行將減緩結晶成長及產量。

所以，繼續需要一種生產用於光伏打電池之結晶矽的改良方法。特別是，雖然現行技術提供一種高品質或者低成本之矽晶圓，但是依然亟需一種能夠同時改善這兩方面的途徑。

發明概要

根據本發明之第一面向，提供一種用於光伏打電池之結晶矽的生產方法，該方法包括：於一坩鍋中提供一結晶矽種晶層，其中該矽種晶層之一周邊界定面對坩鍋之一內壁之一種晶層周邊表面，該種晶層之周邊包括至少一周邊種晶磚；於該種晶層上方提供矽進料；融化該矽進料及該種晶層之一上部分，藉此於該坩鍋內部形成融化矽；方向性固化該融化矽以形成一矽鑄塊；其中各個周邊種晶磚之排列使得其包括實質平行該坩鍋內壁之相鄰面的一第一{110}結晶平面及與融化矽之固化方向實質垂直的一第二{110}結晶平面。

根據本發明，提供一種方向性固化方法以創造一種矽鑄塊，其中實質部分具有由種晶磚決定之一經界定之結晶結構。已經發現藉由使用已經安排的周邊種晶磚，使 得第一{110}結晶平面面對坩鍋內壁之一相鄰面，且其也具有與固化方向垂直的第二{110}結晶平面，來自種晶層上方之坩鍋壁之多結晶矽的侵入會實質上降低。具有為種晶層成功接種之結晶結構之最終鑄塊的比例因此可以增加。

實用上，在第一及第二{110}結晶平面分別與坩鍋內壁及固化方向對齊時，若有稍微變化的話，這將會是令人欣賞的。較佳地，各個周邊種晶磚之第一及第二{110}結晶平面在各幾何本體之15度內被對齊。特別是，各個周邊種晶磚之第一{110}結晶平面較佳地在與坩鍋內壁之相鄰面平行的15度內被對齊。類似地，第二{110}結晶平面較佳地在與固化方向垂直之15度內被對齊。

較佳地，種晶層之周邊表面主要位於{110}結晶平面中。如此，種晶層周邊表面超過50%位於種晶層之{110}結晶平面中。較佳地，周邊表面之至少60%、70%、80%或90%位於種晶層之{110}結晶平面中。平行{110}結晶平面之周邊表面的比例越高，其中從坩鍋內表面侵入多結晶矽之區域被阻止者越大。

於較佳實施例中，從數個周邊種晶磚形成周邊表面，其中周邊種晶磚被排列成至少兩種不同結晶位向，藉由繞著平行融化矽固化方向之一軸的轉動性轉化使得該至少兩種結晶位向相關聯。藉著提供朝多個位向之多個種晶磚，在{110}平面之種晶層之周邊邊緣的比例增加會增加。於特別較佳實施例中，具有彼此成90°之兩種不同結晶位向。這對於具有長方形或正方形截面之坩鍋特別有用。

於一些較佳實施例中，具有不同結晶位向之周邊種晶磚被至少一分隔磚分隔。較佳地，該分隔磚為一矽種晶磚，及較佳地，單結晶結構之矽種晶磚。選擇分隔磚之不同結晶位向使得產生錯位之顆粒邊界在分隔磚與相鄰種晶磚接觸的接觸點上不致產生。例如，較佳的是，應該避免小角度顆粒邊界，雖然避免會產生錯位地帶之其他類型的顆粒邊界也是有用的。這些可包括邊界，諸如介於繞著垂直軸旋轉90°所得之兩片結晶矽之間所產生的邊界，如同周邊種晶磚的案例所示。為了避免此種邊界所生成的問題，分隔磚可包括與固化方向垂直且存在於周邊磚之一不同結晶平面。例如，雖然周邊磚具有與固化方向垂直之{110}平面，但是分隔磚可包括與融化矽之固化方向垂直之{100}結晶平面。這可以作用來減少由於位向差異之周邊種晶磚間之邊界所造成的缺陷及錯位。雖然分隔磚引入顆粒邊界，於該處它與周邊磚相鄰，但該邊界劃分清楚而且不會導致缺陷。

於一些較佳實施例中，排列至少一對相鄰種晶磚使得相鄰種晶磚之至少一對均等結晶平面繞著水平軸傾斜介於5度與15度之間的角度。較佳地，所有相鄰種晶磚以這種方式安排。已經發現，這也可減低種晶磚間之邊界處的錯位，而非引起經界定之顆粒邊界(其不會嚴重影響鑄塊之電氣性質)的形成。該角度較佳地大於10度。

於較佳實施例中，種晶層更包括為一或多個周邊種晶磚圍繞的至少一中央種晶磚。於一些特別較佳實施例 中，至少一中央種晶磚具有垂直於融化矽之固化方向(其與一或多個周邊種晶磚之固化方向不同)的一結晶位向。例如，排列至少一中央種晶磚使得融化矽之固化朝著與{100}結晶平面垂直之方向發生。這種排列讓周邊種晶層可以保護矽鑄塊免於受到來自坩鍋內壁之多結晶矽的侵入，同時仍然允許矽鑄塊中的另一結晶位向。

種晶層可二者擇一地或額外地包括至少一中央種晶，其具有垂直於融化矽之固化方向(其與一或多周邊種晶磚之固化方向相同)的結晶位向。於一些實施例中，具有多數中央種晶磚，而且含有與融化矽之固化方向垂直之相同結晶位向的種晶磚被含有與固化方向垂直之不同結晶位向的種晶磚所彼此分隔。據此，給定結晶位向之種晶磚可被另一結晶位向之種晶磚所彼此分隔。因此，磚之間的邊界會呈現結晶位向上的改變。雖然矽鑄塊最終將會併入對齊種晶磚之不同位向之區域間的邊界，但是已經發現此等邊界之效果對於鑄塊的品質遠遠不那麼有害，此有害係來自相同結晶位向之種晶磚間之小角度不對齊所引起的錯位及缺陷。

較佳地，該方法更包括來自鑄塊之一或多個晶圓。於較佳實施例中，形成矽晶圓之製程包括一導線切割製程，較佳地鑽石導線切割製程。當形成晶圓時，此種製程有效率且節省成本，而且發現對於本發明之內容特別有用，這是因為與基於<100>結晶位向之先前技藝相比，碳化矽雜質的危險降低。碳化矽雜質相當硬且會損壞用於導線 切割製程之導線，或者會引起鋸割標記。

於較佳實施例中，該方法包括於蝕刻步驟施加至矽晶圓。蝕刻步驟可以是非等向性或等向性，但是在晶圓表面之實質比例(例如，超過40%)位於{100}結晶平面中之案例，使用非等向性蝕刻製程特別適合。然而，依據模組設計不同，電池的反射係數可能不是壓倒性優先，於此案例中，可以選擇種晶設計使得晶圓之電氣性質最佳化。在此種情況下，大部分晶圓地帶可以不具有{100}位向，而且於此案例中，等向性蝕刻可以是較佳的。較佳地，等向性蝕刻製程包括施加酸至矽表面，於較佳實施例中，該酸可含有氫氟酸(HF)及/或硝酸(HNO₃)。或者，該酸可包括硫酸(H₂SO₄)。於其他較佳實施例中，蝕刻製程可包括反應性離子蝕刻製程及/或電漿蝕刻製程。

當矽鑄塊形成時，一準單結晶區域被創造於種晶層上方，其跟隨著種晶層之結晶結構圖案，同時多結晶材料可相鄰於坩鍋壁而形成。於本發明較佳實施例中，介於單結晶區域外邊緣(其具有與種晶層相同之結晶結構)與種晶層本身之間的平均角度至少為70度，更佳地至少80度。可以產生這些邊緣內部之鑄塊的內部分而無任何高度錯位地帶。與先前技藝之技術(其中，傳統上生長發生於與種晶層之{100}結晶表面垂直之處，而且於該處多結晶部穿過更深入於鑄塊之中，或者由於高度錯位地帶之故，材料的平均品質低於可接受的界線)相較，這是顯著的增加。

於典型之安排中，一固-液體介面在固化期間向 上垂直通過。這是說，固化方向是垂直的。雖然對於垂直可能有稍許的變化(亦即，固-液體介面可能不是完美平面)，但是本內容中之固化方向指稱主要或平均固化方向。為了確保種晶層之{110}結晶平面垂直於固化方向，此平面設置為實質上水平。因此，排列種晶層，使得融化矽固化之發生是朝向與種晶層{110}結晶平面垂直的方向，於較佳實施例中，該{110}結晶平面被較佳地安排為平行坩鍋底板。現實上，種晶層之{110}結晶平面可能不會與坩鍋底板完美對齊。然而，較佳地，種晶層之{110}結晶平面與坩鍋底板間的角度少於15度，更佳地少於10度，最佳地少於5度。即使具有與完美對齊具有如此微小的偏差，本發明之優點依然是明顯的。

的確，根據本發明之較佳實施例，形成於種晶層上方之矽鑄塊之至少80%，更佳地90%，具有與種晶層之結晶結構對齊的結晶結構。因此，至少這些百分比之矽鑄塊可由單結晶材料形成。鑄塊內部之單結晶矽可包括一或多個單結晶矽個別地帶。例如，種晶層可包括多數種晶磚，在單結晶矽之一個別地帶生長於各個種晶磚上方之案例中，各地帶仍然有時候被一個或一小組顆粒邊界所分隔。然而，儘管這種分隔，整體鑄塊仍然保持其單結晶(而非多結晶)性質，因為結晶結構之位向在各個地帶是相同的。

一部分之矽鑄塊不會形成於種晶層上方。例如，典型上，相鄰於坩鍋壁之矽鑄塊的周邊區域將包括多結晶矽。這是未形成於種晶層上方之區域。例如，於較佳實施 例中，於坩鍋壁與種晶層之間提供一間隙，因此在此區域中之此間隙上方，不會形成單結晶材料。該間隙，及因此之周邊區域，典型上的寬度為5-30mm。該間隙可小至2mm，或甚至可較佳地保持1mm以抵銷矽種晶層與坩鍋材料間的熱膨脹差異。該等間隙使得坩鍋之破裂可以避免，因此也可避免，於結晶形成之製程期間，矽從坩鍋中漏出之現象。

於一些實施例中，種晶層之中央部可以由具有相同結晶位向之種晶磚形成。類似地，其他實施例可兩者擇一地或額外地包括相鄰至具有相同結晶位向之一或多個周邊種晶磚的中央種晶磚。在這種狀況下，由於相鄰磚之間微小未對齊之故，小角度顆粒邊界可以形成。由小角度顆粒邊界所發出之錯位裝設與不對齊角度成比例。

為了減少這種影響，種晶層可較佳地由單一單結晶源形成。或者，至少那些彼此間可形成小角度邊界之種晶磚可由單一單結晶源形成。特別是，該方法可包括經由捷克拉斯基製程形成單結晶源。對於種晶層使用單一來源有助於改良種晶磚之對齊，結果會減少鑄塊中所生成之缺陷數量。

根據本發明之第二面向，提供一種藉由第一面向之方法所形成之矽晶圓。也提供一種包括諸如矽晶圓之光伏打電池。更提供一種包括光伏打電池之模組。在光伏打電池中，這種晶圓具有優良效能，因為它將含有相當大比例或甚至100%的單結晶矽。

根據本發明之第三面向，提供一種用於藉由方向性固化製造結晶矽之技術的裝載坩鍋，該裝載坩鍋包括：一結晶矽種晶層，其中該矽種晶層之一周邊由多數種晶磚形成，該等種晶磚界定面對坩鍋內壁之一種晶層周邊表面；及排列各個周邊種晶磚使得其包括平行坩鍋內壁之相鄰面的一第一{110}結晶平面及水平延伸橫過坩鍋之一第二{110}結晶平面。

1‧‧‧坩鍋

2‧‧‧火爐熱區

3‧‧‧加熱器

5‧‧‧支持盤

6‧‧‧矽厚片

7‧‧‧矽磚

8‧‧‧矽進料

9‧‧‧單結晶源

10‧‧‧矽鑄塊

11‧‧‧單結晶區域

12‧‧‧多結晶區域

71、73、91、93‧‧‧主磚

72、92‧‧‧邊緣磚

81‧‧‧第一結晶位向之種晶磚

82‧‧‧第二結晶位向之種晶磚

83‧‧‧第三結晶位向之種晶磚

84‧‧‧第一結晶位向之種晶磚

94‧‧‧分隔磚

本發明之較佳實施例現在將參考附加圖示一起說明，其中：圖1顯示與本發明較佳實施例一起使用之坩鍋及火爐的橫截面圖；圖2A顯示利用捷克拉斯基製程獲得之單結晶矽源；圖2B顯示經加工之後形成立方體之圖2A之單結晶矽源；圖2C顯示由圖2A及2B之單結晶源形成之數個單結晶種晶磚；圖3顯示根據本發明第一較佳實施例排列種晶磚以形成種晶層之平面圖；圖4A圖示圖3種晶層內使用之主磚的結晶結構；圖4B圖示圖3種晶層內使用之邊緣磚的結晶結構；圖4C圖示相鄰矽磚中相等結晶平面的傾斜；圖5A顯示結晶矽從在{100}結晶平面中具有上表面之種晶磚的一較佳成長方向； 圖5B顯示結晶矽從在{110}結晶平面中具有上表面之種晶磚的一較佳成長方向；圖6A顯示根據先前技藝之方法之矽鑄塊的成長；圖6B顯示根據本發明之方法之矽鑄塊的成長；圖7顯示矽鑄塊區分為多數晶圓；圖8A顯示具有鹼性質地及抗反射塗層之先前技藝方法形成的矽晶圓；圖8B顯示具有酸性質地及抗反射塗層之根據本發明方法形成的矽晶圓；圖9顯示根據本發明第二較佳實施例排列種晶磚以形成種晶層的平面圖；圖10A顯示圖9種晶層內使用之第一結晶位向之種晶磚的結晶結構；圖10B顯示圖9種晶層內使用之第二結晶位向之種晶磚的結晶結構；圖10C顯示圖9種晶層內使用之第三結晶位向之種晶磚的結晶結構；圖11A顯示於具有小角度不對齊之兩個晶磚間之接合處產生的缺陷與錯位；圖11B顯示不同結晶位向之種晶磚間之接合處產生的顆粒邊界；圖12顯示根據本發明第三較佳實施例安排種晶磚以形成種晶層的平面圖；以及圖13顯示使用於圖12種晶層內之分隔磚的結晶結構。

詳細說明

參考圖1，於火爐熱區2內部提供一坩鍋1。火爐熱區2之壁可由石墨或能夠忍受高溫的類似材料形成。於較佳實施例中，圖1顯示之火爐熱區2是多鑄塊火爐內部的多數熱區之一。各個熱區2實質上類似於圖1所顯示者。

圖1之實施例適合用於生產結晶矽之方向性固化製程中。此種方向性固化製程包括布里奇曼(Bridgman)法及垂直梯度冷凍法。

坩鍋1較佳地由塗有氮化矽塗層之矽土形成。塗層有助於確保於結晶製程期間，固體矽不會黏到坩鍋壁上，以及在結晶製程已經實施之後，有助於結晶矽從坩鍋上移除。為了於結晶製程期間支持坩鍋1結構，在相鄰坩鍋處提供支持盤5。較佳實施例之支持盤5由石墨或塗上石墨之碳化矽形成。或者，盤5可由其他對於二氧化矽呈化學鈍性之材料(諸如氮化矽)形成。

本發明較佳實施例更包括設於坩鍋1上方及下方之加熱器3。於較佳實施例中，加熱器3為電阻加熱器，當電流通過時，其以熱的形式散發能量。加熱器3可以由石墨形成。加熱器3應該能夠產生結晶矽之製造技術所需的溫度，在火爐頂端溫度可高達攝氏1600度。

圖1所示較佳實施例之坩鍋1裝有單一矽厚片6，由單結晶矽磚7形成之一種晶層及矽進料8。矽磚7置於矽厚片6上，同時矽進料8設於矽磚7上方。排列矽磚7使得其等 之上表面在{110}結晶平面中。如以下將參考圖3所解釋者，矽磚包括主磚71及邊緣磚72，主磚71與主磚72之結晶結構相對於彼此繞著垂直軸轉動90°。

矽厚片6較佳地為實質上平面，於較佳實施例中為實質上平面的多結晶矽。特別是，矽厚片6可利用提供多結晶鑄塊之方向性固化製程得到。多結晶鑄塊然後被切割以形成矽厚片6。這個切割步驟可以使用帶鋸。

矽厚片6對於減少通常相同對齊之相鄰矽磚7間之小角度不對齊的可能性是有用的。然而，矽厚片6並非必要的，特別是當相鄰矽磚7具有不同位向時，可能是不需要的。當未提供矽厚片6時，矽磚7可被直接放在坩鍋1之底板上。

矽厚片6典型上具有介於1及3cm之厚度，而且將實質上覆蓋(但並非全部)坩鍋1之全部底板。若需要的話，矽厚片6可使用另一厚度，諸如0.2cm至10cm間的厚度。於一較佳實施例中，相較於68cm乘68cm坩鍋底板之大小，矽厚片6的大小測量起來大約為63cm乘63cm。

矽厚片6較佳地稍微小於坩鍋底板之大小。例如，矽厚片6與坩鍋1壁之間可提供至少0.5cm之間隙。如此允許坩鍋1於生產製程期間縮小。若無此種間隙，坩鍋1壁於生產製程期間容易破裂。矽厚片6與坩鍋1壁之間的典型間隙為1cm或2cm，但是若需要的話，間隙可以更大。類似間隙也形成於矽磚7及坩鍋1側壁之間。

矽厚片6呈現平坦上表面以接納矽磚7形成之種 晶層。矽厚片要夠大以支持所有矽磚7之對齊。例如，矽磚7之面積與矽厚片6之面積一樣。然而，也依然有變化，矽厚片6的面積可大於或稍小於矽磚7的面積。

於較佳實施例中，所有矽磚7都切割自同一單結晶源9，特別是所有都切割自捷克拉斯基製程所製造之單結晶源9。因為所有矽磚7都切割自同一來源，所以當它們被放在矽厚片6上時，其等之結晶結構可以正確對齊。特別是，每次形成不同來源9時，結晶結構及物理結構的相對對齊將很容易會稍微不同。因此，若矽磚7由不同來源切割，很難確保磚內之結晶結構會全部對齊。所以，所有矽磚7均由同一來源9形成是有利的。

儘管如上所述，可能個別來源無法提供足夠材料來形成種晶層以橫過所欲比例之坩鍋1。在這種情況下，最好是從儘量少數來源9來形成矽磚7。

圖2A顯示經由捷克拉斯基製程得到之例示單結晶源9。從此圖中可以看見，單結晶源9具有圓柱形外觀。藉由沿著平行縱長平面穿過來源9(諸如沿著圖2A的虛線)切割可以製造磚7。典型上，此步驟藉著從圓柱體切割彎曲邊緣而進行以形成整個或部分立方體結構，諸如圖2B所示。立方體結構然後被縱切以形成磚7，如圖2C所示。

圖3圖示坩鍋1內矽厚片6上之矽磚7的平面圖。提供之矽磚7有兩種不同結晶位向。這些於此處稱作主磚71，73，其等具有第一結晶位向，邊緣磚72則具有第二結晶位向。主磚71，73以側靠側安排而設置，橫過大部分矽厚片6 並延伸於邊緣磚72之間。邊緣磚72延伸橫過主磚71，73的終端，與坩鍋壁之內表面相鄰。

在種晶層之邊緣的主磚以參考標號73表示，而那些設於離開邊緣之處的主磚以以參考標號71表示。邊緣處之主磚73與邊緣磚72一起可被瞭解為周邊種晶磚，而餘留之種晶磚71為中央種晶磚。

排列主磚71，73及邊緣磚72使得{110}結晶平面水平延伸橫過坩鍋1。因此，{110}平面垂直於結晶矽於方向性固化製程期間成長的方向。這是說，成長發生於<110>方向。現實上，這表示固-液體介面於固化製程期間朝<110>方向運動。這已經發現可增加結晶朝此方向成長的速度，其可增加與單結晶結構一起形成之結晶矽的比例，如將於以下詳細描述者。

在平面圖上各個種晶磚具有長方形外觀。主磚71，73具有長度l1及寬度w1之長方形平面外觀，其中長度l1大於寬度w1。類似地，邊緣磚72具有長度l2及寬度w2之長方形平面外觀，其中長度l2大於寬度w2。於較佳實施例中，長度l1的範圍為45cm至65cm，寬度w1的範圍為45cm至65cm，長度l2的範圍為45cm至65cm，寬度w2的範圍為3cm至17cm。磚高度h對於主磚71，73與邊緣磚72都相同，於較佳實施例中其範圍為2cm至3cm。

對於具有{110}結晶平面中之上表面的長方形立方體結晶矽磚而言，一對邊緣表面也將位於{110}結晶平面中，同時第二對邊緣表面位於{100}結晶平面中。此圖示於 圖4A，其顯示垂直於主磚71，73平面之結晶方向，以及圖4B，其顯示垂直於邊緣磚72平面之結晶方向。於圖4A及4B兩圖中可見，沿著磚長度延伸之磚的邊緣表面與{110}平面平行，同時沿著磚寬度延伸之邊緣表面與{100}平面平行。

置於坩鍋1中之主磚71，73的結晶結構在所有向度上對齊。然而，邊緣磚72之結晶結構相對於主磚71之結晶結構繞著垂直軸旋轉90度。因此，主磚面之{110}寬度邊緣面對邊緣磚之{100}長度邊緣。依此，主磚71及邊緣磚72兩者面對坩鍋1內表面之長度邊緣都在{110}結晶平面中。只有邊緣磚72之寬度邊緣將{100}表面呈現至坩鍋1之內表面。以這種方式，種晶磚7將周邊表面呈現至坩鍋1內表面，其主要位在{110}平面中。如以下將詳細描述者，就於方向性固化製程期間可以成長之單結晶矽的比例而言，這被發現可提供有利的效果。

於一些較佳實施例中，一稍微傾斜角可被引入相鄰種晶磚中之一對相等結晶平面之間。特別是，相鄰種晶磚之相等結晶平面可繞著水平軸轉動於5度及15度的角度之間。發現這樣可減少兩個種晶磚之間邊界區域中矽鑄塊之錯位的形成，而非引發經界定之顆粒邊界的形成，其對於由矽鑄塊形成之晶圓的電氣性質具有較少的有害影響。

這種排列的一個例子顯示於圖4C，其顯示圖3排列之周邊種晶磚72，73在矽厚片6上的側面圖。在此案例中，邊緣磚72之結晶結構已經繞著水平軸稍微轉動，使得邊緣磚72之{110}結晶平面(其相等於主磚73之水平{110}結 晶平面)與水平形成一介於5度及15度之間的一角度。所以，於此案例中，相等結晶平面為最接近水平之經界定的結晶平面。此種相等結晶平面繞著水平軸之小角度相對轉動可應用於所有相鄰的種晶磚對上。

回到圖1，可以見到矽進料8被提供於種晶磚7上。較佳實施例之矽進料8包括多數矽片段。這些可包括經由加工，諸如西門子(Siemens)製程獲得的矽塊，來自先前方向性固化製程之回收矽塊，經由流體化床反應器製程形成之顆粒矽，或來自任何其他適當來源之矽。來自各種來源之矽混合物於適當時可以使用。

如此，在使用時，以下述方式操作本發明較佳實施例。第一，坩鍋1以矽厚片6、矽磚7及矽進料8裝載並且提供於火爐熱區2中。

對於坩鍋1內容物，使加熱器3加熱以開始融化階段。此融化階段包括加熱熱區2至合適溫度。控制融化階段使得內容物與坩鍋1頂部處之那些內容物一起開始融化。這表示坩鍋1內要融化之第一內容物為矽進料8。當融化階段持續，一固-液體介面向下行進穿越矽進料8而朝向矽磚7。

因為矽磚7安裝於其上之矽厚片6在高周圍溫度下的行為是可預測的，所以矽磚7相對於彼此之位置及對齊可進一步維持。特別是，鑒於已經發現矽土坩鍋1當加熱時係以非線性方式擴張且不同於矽，所以在此種狀況下，矽厚片6之任何擴張實質上與矽磚7之擴張吻合。因此，矽厚片6提供一供矽磚7使用的平台，當矽磚7被裝入坩鍋1內 時，其允許它們保留緊密堆疊且賦予它們對齊構型。

允許融化坩鍋1內容物之製程持續進行直到少量之矽磚7表面已經融化，在此點時，開始方向性固化製程。為了將融化穿透(melt-through)之危險降至最低與確保在後續製程中它們可被作為最多次數的重複使用，所欲的是融化之矽磚7數量是受限的，此於以下將詳細說明。然而，至少一部分的矽磚7必須融化以允許它們在方向性固化製程期間作為晶種材料。

因為種晶層之矽磚7與對齊的結晶結構一起被緊密堆疊，它們於方向性固化製程期間當作單結晶種晶。

開始方向性固化製程包括控制加熱器3以停止融化製程，並且讓坩鍋1中之融化材料從種晶層向上逐漸固化。典型上，經由監視整個系統之受過訓練的操作員來開始該製程，但在一些情況下，自動控制起始狀況可能是適當的。

於方向性固化製程期間，固-液體介面之移動方向相較於稍早融化製程期間的行進方向是相反的。當固化發生時，結晶結構形成於材料中，該結晶結構對齊於矽磚7之種晶層中的材料。因為主磚71及邊緣磚72兩者提供水平橫過坩鍋之一{110}平面，所以這種對齊被維持於矽鑄塊中。然而，已經確認邊緣磚72之結晶結構相對於主磚71之結晶結構而轉動，意謂著在對齊主磚71之鑄塊區域與對齊邊緣磚72之區域之間發生結晶結構的轉變。這邊界垂直延伸穿過已形成之鑄塊，但是受到相當的控制，而且對於橫 過邊界之矽形成之光伏打電池的電氣效能不會有任何注意得到的破壞效果。再者，已經發現這種研究方法避免了多結晶矽從坩鍋壁侵入鑄塊。

參考圖5A及5B可以瞭解本發明之優點。圖5A圖示具有位於結晶結構之{100}平面中之表面的傳統種晶磚。結晶於朝著垂直方向之方向性固化期間的成長，被發現對於沿著結晶結構中{111}平面之方向成長是有利的。因此，結晶傾向從種晶磚之邊緣向內成長，如種晶磚各個角落處之箭頭所示。這些箭頭界定之地帶外邊的區域容易為成長自坩鍋1內表面的多結晶矽所蓋覆。因此，當成長持續向上穿過坩鍋，形成之單結晶矽之地帶持續減少。銳角θ代表坩鍋1內單結晶矽成長與水平之間的角度。這個角度現實上大約45°。

圖5B顯示單結晶矽較佳之垂直方向性固化成長，其中水平平面平行結晶結構{110}表面。與圖5A相反，在圖5B可以見到，此較佳的成長不會從也是位在{110}平面中之磚的外邊緣表面向內延伸。因此，於結晶矽成長期間，多結晶矽從坩鍋1內表面橫過種晶磚{110}邊緣之侵入被阻止。然而，多結晶矽從內坩鍋1表面之侵入依然可能橫過{100}種晶磚之邊緣，因為單結晶矽之較佳成長方向係從此點向內延伸。

將這些原理應用於種晶磚之安排顯示於圖3，可以了解，主磚71及邊緣磚72之長度邊緣提供了由種晶磚(其位置與坩鍋1之內表面相鄰)形成之種晶層之周邊的主要部 分。應該記得，長度邊緣被安排為位於{110}結晶平面中。因此，於方向性固化期間，來自坩鍋1內表面之多結晶矽被阻止而無法侵入主磚71上方的地帶。邊緣磚72之寬度邊緣仍會發生一些侵入情形，但是經由種晶磚7之安排，這種情形在程度上受到限制。

因此，可以製造出實質或主要由單結晶矽形成之矽鑄塊10。例如，矽鑄塊可由體積百分比至少80%之相同結晶位向的單結晶矽所形成，更佳地至少95%之相同結晶位向的單結晶矽。這可以與先前技藝中從{100}平面成長的鑄塊比較(其典型上能夠達到體積百分比40%至70%之單結晶矽)。使用本發明之功效增進因此是清楚的。再者，應該記在心中的是，即使習知技術能夠達到體積百分比70%之單結晶矽，但這依然實際上暗示著從鑄塊切下來之晶圓的大約70%包括多及單結晶材料的混合物，這是因為大部分晶圓典型上係從鑄塊之邊緣切下。與鹼性質地蝕刻一起使用之習知技術晶圓的此種材料混合物限制了晶圓的效能，而且對於它們的視覺上外觀具有嚴重不良影響，就其等之商業上可行性(commercial viability)而言，這兩者均有負面的作用。

在坩鍋1內完成材料的固化之後，熱區2的溫度接著逐漸降低直到火爐可被打開而且固化材料可從坩鍋1中移除。

圖6A及6B顯示利用種晶層形成之典型矽鑄塊10，其中成長垂直於{100}平面發生(圖6A)以及成長垂直於 {110}平面發生(圖6B)之情形的比較圖。在各個例子中，該矽鑄塊包括一單結晶區域11及一多結晶區域12。單結晶區域之邊界與種晶層表面(亦即與水平)形成一角度θ。在展現{100}表面之種晶層的案例中，發現角度θ大約是45-65度(圖6A)，然而藉由利用含有{110}結晶表面之種晶層，角度θ為實質上90度(圖6B)。因此，使用{110}種晶層所形成之單結晶材料的比例顯著地增加。

矽鑄塊10一旦形成，就從火爐移除並切成矽晶圓。在切割晶圓之前，矽鑄塊10之邊緣典型上被除去以避免來自坩鍋壁之汙染。更且，大致相同高度之底部片段完全被除去，此高度等於矽厚片7與單種晶磚7高度的原始總和。此底部片段的尺寸接著被修整變小，而且重複使用作為原始厚片6及磚7的代替物。

一矽鑄塊10顯示於圖7。圖7也顯示線條，沿著這些線條鑄塊10可被切割以形成矽晶圓。如所可看見的，矽晶圓為實質上平面且沿著鑄塊10水平延伸。據此，矽晶圓實質平行{110}平面而被切割。以這種方式，大量之矽晶圓可從單一鑄塊10中切割。較佳地使用鑽石導線切割製程切割晶圓。在這個製程中，使用平行導線陣列去鋸切矽鑄塊成為多個晶圓。鑽石顆粒附著至鋸子的各條導線，以及典型上使用溶劑去將矽與熱帶離矽鑄塊。一種合適之製程描述於國際專利申請案WO2011/034439，其主要內容併入此處作為參考。較佳實施例之矽鑄塊10特別適合導線切割製程，這是因為鑄塊中有限數量的多結晶矽。如此使得矽鑄 塊10中形成雜質的機會減少許多，這些雜質典型上在顆粒邊界處，引入多結晶矽中發現的缺陷及錯位。換言之，這減少了在導線切割製程中對導線造成損害的可能，由於此等雜質之故，常常發生這種損害，特別是當導線碰到相當硬的雜質，諸如碳化矽。

一旦從鑄塊上切下，晶圓被標準地清洗、乾燥及接受品質測定工具之檢測。此後，矽晶圓之{110}表面被蝕刻以增加表面面積，以及藉此增加晶圓之光吸收效率。於較佳實施例中，藉由施用等向性蝕刻至晶圓而實施此蝕刻製程。等向性蝕刻可包括以酸接觸晶圓表面，諸如含有HF及HNO₃之混合物。其他可用的酸包括H₂SO₄。在酸為主之蝕刻製程中，晶圓被引入含有所需酸性溶液的浴池中，當酸類與矽表面作用時會引起晶圓表面變得具有特別之質地(textures)。該質地是不規則的，但發現可以增進晶圓之光吸收性質。

也可使用另一蝕刻製程將特別質地施加至矽晶圓表面。例如，在另一實施例中，可施用離子蝕刻或電漿蝕刻。於此種製程之一實例中，可使用奈米壓印微影術及後續之電漿蝕刻來在矽表面上創造蜂窩結構。這種製程的一個例子描述於H.Hauser，A.Guttowski，J.Mick，M.Pfeifer，P.Voisin，M.Hermle等人發表於第24屆歐洲光伏打太陽能大會及展覽會公報，2009，漢堡，德國的文件中，此份文件之主要內容併入此處作為參考。

等向性蝕刻製程於單結晶及多結晶矽兩者區域 中提供一致的反應。因此，光吸收特性(包括晶圓之視覺外觀)是一致的，即使出現有一些多結晶矽之區域。經由圖8A及B之比較，可清楚見到這些優點。圖8A顯示應用非等向性蝕刻製程及抗反射塗層(這些是決定基礎材料視覺外觀之兩種製程)之後，利用{100}種晶層形成之晶圓。於此案例中，具有相當大的多結晶矽區域，其在最終電池中可以清楚看見。相反地，圖8B顯示根據較佳實施例使用{110}種晶層形成之一矽晶圓，及接著使用等向性蝕刻製程蝕刻該晶圓。使用此技術，不僅任一多結晶區域之面積顯著地減少，而且這個地帶與晶圓之單結晶部分之區別也可由肉眼見到。

以上說明呈現本發明之較佳實施例。然而，習於此藝者將會認知到適當時各種元素可以變換。例如，可橫過另一角度切割矽鑄塊10以形成具有不同結晶表面(諸如{100})之晶圓。再者，若適當時，非等向性蝕刻製程也可潛在性地被使用。

以上實施例顯示種晶層7中種晶磚的特殊排列。然而，習於此藝者將會瞭解，另外的排列也是可能的。第二較佳的排列可參考圖9至13而了解。

圖9顯示根據第二較佳實施例之坩鍋1內矽厚片6上之矽磚7的平面圖。如圖9所示，提供三類的矽磚7。這些包括第一結晶位向81，84之種晶磚，第二結晶位向82之種晶磚及第三結晶位向83之種晶磚。

一些第一結晶位向81，84之種晶磚設於種晶層7 邊緣且以參考標號81表示，而其他第一結晶位向之種晶磚設於遠離種晶層7邊緣處且以參考標號84表示。種晶層7邊緣之第一結晶位向81之種晶磚以及第二結晶位向82之種晶磚為周邊種晶磚，而剩下之種晶磚為中央種晶磚。

具有第一及第二結晶位向之種晶磚81，84，82沿著矽厚片6之向度交替設置。因此，給定位向之各對相鄰磚為另一位向之磚所分隔。因此，相同位向之種晶磚彼此的位置不會鄰接。

第一結晶位向81，84之種晶磚及第二結晶位向82之種晶磚被排列成具有不同結晶平面，其水平延伸(亦即與結晶成長方向垂直)橫過該腔室。於圖3顯示之實施例中，排列第一結晶位向81，84之種晶磚使得{110}結晶平面水平延伸橫過坩鍋1，同時排列第二結晶位向81之種晶磚使得{100}結晶平面水平延伸橫過坩鍋1。因此，根據該磚從何處開始成長之不同，{110}平面或是{100}平面於方向性固化製程期間與結晶矽成長方向垂直。亦即，成長發生於從第一結晶位向81，84之種晶磚朝<110>方向及從第二結晶位向82之種晶磚朝<100>方向。現實上，這表示在固化製程期間固-液體介面朝<110>或者<100>方向行進。

第三結晶位向83種晶磚包括另外的位向。然而，於此案例中，排列第三結晶位向83種晶磚及第一結晶位向81，84種晶磚，使得其等分享水平橫過坩鍋1之相等結晶平面。於特別實施例中，排列第一結晶位向81，84種晶磚及第三結晶位向83種晶磚使得{110}結晶平面水平延伸橫過 坩鍋1。這兩種類型磚之成長因此朝向<110>方向發生。

圖10A，10B及10C分別顯示第一結晶位向81，84之種晶磚，第二結晶位向82之種晶磚及第三結晶位向83之種晶磚。個磚具有一長方形之立方體結構，其向度與垂直於磚之平坦表面延伸的結晶方向一起顯示於圖式中。

於平面圖上，各個種晶磚7都具有長方形外觀。第一結晶位向81，84之種晶磚具有長度l1與寬度w1的長方形平面外觀，其中長度l1大於寬度w1。類似地，第二結晶位向82之種晶磚具有長度l2與寬度w2的長方形平面外觀，其中長度l2大於寬度w2。類似地，第三結晶位向83之種晶磚具有長度l3與寬度w3的長方形平面外觀，其中長度l3大於寬度w3。於較佳實施例中，長度l1及13的範圍為45cm至65cm，寬度w1及w3的範圍為3cm至17cm，長度l2的範圍為45cm至65cm，寬度w2的範圍為45cm至65cm。所有磚之高度h大致相同，於較佳實施例中，其範圍為2cm至3cm。

對於具有{110}結晶平面中之上表面的長方形立方結晶矽磚，一對邊緣表面也將位於{110}結晶平面中，而第二對邊緣表面位於{100}結晶平面中。此可見於圖8A及8C中，其顯示結晶方向垂直於第一結晶位向81，84之種晶磚及第三結晶位向83之種晶磚的平面。相反地，第二結晶位向82之種晶磚的所有表面設於{100}結晶平面中，如圖8B所示。

在圖10A及10C兩圖中可以見到，對於第一及第三結晶位向之種晶磚81，83，84而言，沿著磚長度延伸之 邊緣表面位於{110}平面中，而沿著磚寬度延伸之邊緣表面位在{100}平面中。

第三位向之種晶磚83的結晶結構相對於第一位向之種晶磚81的結晶結構繞著垂直軸旋轉90度。因此，主磚之{100}寬度邊緣面對邊緣磚之{110}長度邊緣。所以，面對坩鍋1內表面之第一位向81之種晶磚與第三位向83之種晶磚兩者的長度邊緣位在{110}結晶平面中。相鄰坩鍋壁之第一位向種晶磚81，84及第三位向種晶磚83為形成種晶層7周邊表面之周邊種晶磚。僅有第三位向之種晶磚83的寬度邊緣將{100}表面呈現至坩鍋1內表面。以此方式，種晶磚7將周邊表面呈現至坩鍋1之內表面，其主要位於{110}平面中。如上參考圖5A至6B所解釋者，就可在方向性固化製程期間成長之單結晶矽的比例而言，這種方式發現得以提供有用的效應。

因類似第一較佳實施例之主磚71，73，第一結晶位向之種晶磚81，84及第二結晶位向82之種晶磚可被了解，同時因類似第一較佳實施例之邊緣磚72，第三結晶位向83之種晶磚可被了解。

如上參考第一較佳實施例所解釋者，於方向性固化製程期間，與其於較早融化製程期間的行進相較，固-液體介面移動的方向是相反的。當固化發生時，結晶結構形成於材料中，結晶結構與矽磚7種晶層中之結晶結構對齊。由於第一結晶位向81，84之種晶磚及第三結晶位向83之種晶磚兩者提供水平橫過坩鍋之一{110}平面，這種對齊被維 持於這些磚上方的矽鑄塊中。然而，在第二結晶位向82之種晶磚上方，提供水平橫過坩鍋1之一{100}結晶平面。一顆粒邊界垂直成長穿過鑄塊以分隔{110}水平結晶平面區域與{100}水平結晶平面區域。

顆粒邊界被發現不致對於鑄塊之電氣性質產生有害的影響，特別是與由於相同結晶位向之相鄰磚間之稍微不對齊所引起的缺陷相比較。這顯示於圖11A及11B中。

圖11A顯示穿過與同一結晶位向之種晶磚(其等側靠側設置於坩鍋1中，其中產生小角度之不對齊)一起形成之鑄塊的側面圖。可以見到缺陷及錯位之區域100開始自種晶磚之間的邊界處，當垂直成長繼續時並覆蓋鑄塊之逐漸擴大的地帶。相反地，圖11B顯示從使用兩不同位向之相鄰磚形成之矽鑄塊切下之塊件的SEMILAB影像。顆粒邊界101在相鄰種晶磚上方之鑄塊區域之間可以是完全相同的，但這些被局部地限制著，而且不會引起相鄰缺陷之形成。

根據第三較佳實施例之種晶磚的排列顯示於圖12。這種排列類似第一較佳的實施例，包括與第一較佳實施例之安排完全相同的主磚91，93及邊緣磚92。然而，第三較佳實施例更包括分隔磚94。

分隔磚94具有位於{100}結晶平面中之表面，如圖13所示。分隔磚使邊緣磚92與主磚91，93分隔。特別是，雖然主磚91，93及邊緣磚92兩者提供水平橫過坩鍋之一{110}平面，但是分隔磚94提供水平橫過坩鍋1的一{100}結 晶平面。因此，於方向性固化期間，一顆粒邊界垂直成長穿過鑄塊使{110}水平結晶平面區域與{100}水平結晶平面區域相分隔。

如以上圖11A及11B所示，這類型之顆粒邊界被發現對於鑄塊之電氣性質不致有有害的影響，特別是與由於相同水平結晶位向之相鄰磚間之稍微不對齊所引起的缺陷相較。所以可使用分隔磚94以減少主磚91，93與邊緣磚92間之介面處之鑄塊中的此種缺陷的數目。

其他變化及修改對於習於此藝者將是很明顯。這種變化及修改牽涉已經知道的相等及其他特徵，且除了此處所述特徵以外可使用這些特徵，或不使用所述特徵而使用這些特徵。分別實施例之內容所述之特徵可結合使用於單一實施例中。相反的，單一實施例所述的特徵也可分別使用或以任何合適之次組合方式使用。

Claims (20)

1. 一種供用於光伏打電池之結晶矽的製造方法，該方法包括：於一坩鍋中提供一結晶矽種晶層，其中該矽種晶層之一周邊界定面對該坩鍋之一內壁之一種晶層周邊表面，該種晶層之該周邊包括至少一周邊種晶磚；在該種晶層上方提供矽進料；融化該矽進料及該種晶層之一上部分，藉此於該坩鍋內創造融化矽；方向性地固體化該融化矽以形成一矽鑄塊；其中排列各該周邊種晶磚使得該周邊種晶磚包括一第一{110}結晶平面，其係對齊而實質上平行該坩鍋之該內壁之一相鄰面，及一第二{110}結晶平面，其實質上垂直該融化矽之一固化方向。
2. 如請求項第1項之方法，其中各周邊種晶磚之該第一{110}結晶平面與該坩鍋之該內壁之該相鄰面的平行方向在15度內對齊。
3. 如請求項第1或2項之方法，其中至少60%之該種晶層周邊表面係在一{110}結晶平面內。
4. 如請求項第1項之方法，其中該周邊表面由多數周邊種晶磚形成，且其中以至少兩種不同結晶位向排列該周邊種晶磚，該至少兩種結晶位向藉由繞著平行該融化矽之該固化方向之一軸之轉動性變換而相關。
5. 如請求項第1項之方法，其中該種晶層更包括該一或多個周邊種晶磚圍繞之至少一中央種晶磚。
6. 如請求項第5項之方法，其中至少一中央種晶磚具有垂直於該融化矽之該固化方向之一結晶平面，其與垂直於該一或多個周邊種晶磚之該固化方向之結晶平面不同。
7. 如請求項第6項之方法，其中排列至少一中央種晶磚使得該融化矽之固化朝向垂直於該磚之一{100}結晶平面的一方向發生。
8. 如請求項第5項之方法，其中該種晶層包括多數中央種晶磚，其等包括具有垂直於該融化矽之該固化方向之一結晶平面的至少一中央種晶磚，其與垂直於該一或多個周邊種晶磚之該固化方向的該結晶平面相同。
9. 如請求項第5項之方法，其中具有垂直於該融化矽之該固化方向之相同結晶平面的種晶磚被具有垂直於該固化方向之一不同結晶平面之種晶磚彼此分隔。
10. 如請求項第5項之方法，其中排列至少一對之相鄰種晶磚使得該相鄰種晶磚之至少一對的相等結晶平面以繞著一水平軸呈5度至15度之間的角度傾斜。
11. 如請求項第5項之方法，更包括由該矽鑄塊形成一或多個矽晶圓。
12. 如請求項第11項之方法，其中形成該一或多個晶圓之步驟包括一導線切割製程。
13. 如請求項第12項之方法，其中該導線切割製程為一鑽石導線切割製程。
14. 如請求項第11項之方法，更包括施用一蝕刻步驟至該一或多個矽晶圓之一表面。
15. 如請求項第11項之方法，其中形成於該種晶層上方之至少80%的該矽鑄塊具有與該種晶層之一結晶結構對齊的一結晶結構。
16. 如請求項第11項之方法，其中該種晶層由單一單結晶來源形成。
17. 如請求項第16項之方法，更包括藉由捷克拉斯基(Czochralski)製程形成該單結晶來源。
18. 一種矽晶圓，係使用如請求項第1至17項中任一項之方法形成者。
19. 一種光伏打電池，其包括如請求項第18項之矽晶圓。
20. 一種光伏打模組，其包括如請求項第19項之電池。