DE2704339A1

DE2704339A1 - Verfahren zum herstellen von scheibenfoermigen siliciumkoerpern, insbesondere fuer solarzellen

Info

Publication number: DE2704339A1
Application number: DE19772704339
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Rer Nat Keller
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1977-02-02
Filing date: 1977-02-02
Publication date: 1978-08-03

Description

Verfahren zum Herstellen von scheibenförmigen Siliciumkörpern,
insbesondere für Solarzellen.
Die Hauptanmeldung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von scheibenförmigen Siliciumkörpern, wie sie insbesondere für Solarzellen verwendet werden, bei dem zunächst polykristallines Silicium aufgeschmolzen und durch Walzen in die Form eines die gewünschte Dicke der scheibenförmigen Siliciumkörper aufweisenden Bandes zum Erstarren gebracht und dann dieses Band entsprechend den gewünschten Abmessungen der Siliciumkörper zerteilt wird.
Bei dem in der Hauptanmeldung beschriebenen Verfahren entstehen Siliciumbänder bzw. -scheiben, welche beztiglich ihrer Kristallstruktur eine nur mäßige Kristallperfektion aufweisen. Um die in den gewalzten Siliciumkörpern auftretenden Kristallstrukturen auszuheilen bzw. zu regenerieren, ist in der DT-PS 1.155.916 bereits vorgeschlagen worden, diese Körper einem Temperprozeß bei hohen Temperaturen (größer 11000C) auszusetzen. Dadurch wird eine Verbesserung der Kristallperfektion erreicht und es werden damit höhere Wirkungsgrade bei den aus diesen Bändern gefertigten Bauelementen erzielt.
Die Aufgabe, die der Erfindung zugrundeliegt, besteht in einer weiteren Verbesserung der Kristallperfektion in Richtung Kornvergrößerung von durch Walzen hergestellten Siliciumbändern.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der gewalzte Siliciumkörper vor oder nach der Zerteilung einer Behandlung mit kurzwelligen Ultraschallschwingungen bei gleichzeitiger Wärmeeinwirkung ausgesetzt wird.
Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß die durch das Walzen im Kristallinneren entstandenen sehr zahlreichen kleinen Gitterverbände durch die intensive Beschallung und die gleichzeitig zugeführte Wärme wieder zusammengeschüttelt und dadurch eine Kornvergrößerung herbeigeführt wird.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß die Schallschwingungen mittels elektromechanischer Schallgeber mit einer Frequenz von mehr als 10 kHz erzeugt und auf das gewalzte Siliciumband übertragen werden. Dabei können als Schallgeber sowohl magnetostriktive als auch piezoelektrische Schallgeber verwendet werden.
Der Frequenzbereich der Schallschwingungen wird im Bereich von 10 kHz bis 10 MHz (10 - 1000 W/cm2) gewählt.
In einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, das gewalzte Siliciumband während der Schalleinwirkung auf einer Temperatur im Bereich von 1300 - 140000 (Schmelzpunkt Silicium 14300C) zu halten. Dabei wird die Temperatur mittels Widerstandsbeheizung unter Schutzgas der Aufnahmeplatte fQr das Siliciumband erzeugt.
Weitere Einzelheiten sind aus der an Hand eines AusfUhrungsbeispiels erklärten Figur der Zeichnung zu entnehmen.
Uber den Ultraschallgeber 1 werden über einen aus Silicium bestehenden Ultraschalleiter 2, dessen oberes Ende als Auflagefläche 3 für ein ca. 10 cm breites, durch Walzen hergestelltes Siliciumband 4 ausgebildet ist, Ultraschallschwingungen mit einer Frequenz von 50 kHz übertragen, so daß pro cm2 Siliciumfläche eine Leistung von 20 W entsteht. Der Transport des Siliciumbandes 4 erfolgt in Pfeilrichtung 5. Durch einen Siliciumblock 6 wird das Siliciumband 4 mit dem Ultraschallgeber 1 in Kontakt gebracht. Das obere Ende des die Schallechwingungen übertragenden Siliciumleiters 2 mit der Bandauflage 3 wird von einem Widerstandsofen 7 umgeben, der dafür sorgt, daß eine Temperatur von ca. 14000C während der Beschallungszeit (im Mittel eine Stunde) aufrechterhalten wird. Während der Behandlung wird über das Siliciumband 4 ein Schutzgasstrom, vorzugsweise aus Argon bestehend, geleitet.
Das Verfahren nach der Lehre der Erfindung ist besonders gut geeignet für die Herstellung von Solarzellen aus kristallinem Silicium, die z. Zt. noch wegen ihrer Kornstruktur nur ungenügende Energieausbeuten liefern. Das Verfahren ist aber ebenso anwendbar für alle anderen Materialien mit körnigem Kristallgefüge, bei denen eine Kornvergrößerung angestrebt wird.
9 Patentansprüche 1 Figur Leerseite

Claims

Patentans prtiahe Verfahren zum Herstellen von scheibenförmigen Siliciuakörpern, wie sie insbesondere für Solarzellen verwendet werden, bei dem zunächst polykristallines Silicium aufgeschmolzen und durch Walzen in die Form eines die gewünschte Dicke der scheibenförmigen Siliciumkörper aufweisenden Bandes zum Erstarren gebracht wird und dann dieses Band entsprechend den gewünschten Abmessungen der Siliciumkörper zerteilt wird, nach Patent (DT-OS 25.08.369 = VPA 75 P 1021), d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der gewalzte Siliciumkörper vor oder nach der Zerteilung einer Behandlung mit kurzwelligen Ultraschallschwingungen bei gleichzeitiger Wärmeeinwirkung ausgesetzt wird.
2.) Verfahren nach Anspruch 1, d a dur c h g eke n n -z e i c h n e t , daß die Schallschwingungen mittels elektromechanischer Schallgeber mit einer Frequenz von mehr als 10 kHz erzeugt und auf das gewalzte Siliciumband übertragen werden.
3.) Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h ge k e n n -z e i c h n e t , daß die Frequenz der Schallschwingungen im Bereich von 10 kHz bis 10 MEz gewählt wird.
4.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß gekUh1te magnetostriktive Schallgeber verwendet werden.
5.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß piezoelektrische Schallgeber verwendet werden.
6.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, d a d u r c h g e K e n n -z e i c h n e t , daß das gewalzte Siliciumband während der Schalleinwirkung auf einer Temperatur im Bereich von 1300 bis 14000C gehalten wird.
7.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Temperatur mittels Widerstandsbeheizung erzeugt wird.
8.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Behandlungsdauer auf 30 bis 180 Min.

eingestellt wird.
9.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß während der Behandlung ein Schutzgasstrom über das Siliciumband geleitet wird.