Способ получения пластинчатых кристаллов кремния Советский патент 1979 года по МПК B01J17/06 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛАСТИНЧАТЫХ КРИСТАЛЛОВ

КРЕМНИЯ

i 00X100X76 мм. с помощью индукционного нагревателя из графита в виде трубы нагревают литейную форму неред заливкой в нее раснлава и одновременно дно формы охлаждают с нрмощью медной илиты, охлаждаемой водой, таким образом, чтобы поверхность формы, контактирующая с большей новерхностью раснлава, имела температуру около 800°С. Свободную поверхность раснлава подвергают воздействию теплового излучения нагретой до 1500°С графитовой пластины, установленной на расстоянии около 2 см от поверхности расплава. Расплав кремния кристаллизуется при этих условиях, не смачивая графитовой формы. Закристаллизовавшуюся пластину кремния медленно охлаждают до комнатной температуры. В результате получают пластинчатый кристалл кремния со столбчатой структурой из отдельных монокристаллов, ориентированных в направлении, перпендикулярном к поверхности пластины. Из полученного пластинчатого кристалла вырезают пластины толщиной 500 мкм и изготавливают из них солнечные элементы, КПД которых составляет 10-11%.

Пример 2. В кварпевом тигле расплавляют 20 г высокочистого поликристаллического кремния, к которому добавляют 2-10 см атомов бора, нагревают до 1550°С и заливают в литейную форму, состоящую из графитового блока с поперечным сечением 150X150 мм и высотой 200 мм. Графитовый блок разрезают на две равные части вдоль его продольной оси. В одной из частей создают шлицеобразиую выемку, геометрия которой соответствует форме получаемого пластинчатого кристалла кремния. Обе части соединяют друг с другом с помощью болтов из графита. На верхнем конпе шлицеобразную выемку расширяют до воронкообразного отверстия, предназначенного для заливки расплава. При заливке расплава температуру одной из больших поверхностей формы поддерживают на уровне 400°С, а противоположной поверхности - на уровне 1100°С. Изготовленные из полученных кристаллов солнечные элементы имеют КПД 8-10%.

Таким образом, изобретение позволяет получать пластинчатые кристаллы кремния, пригодные для изготовления солнечных элементов с высокими параметрами.

Формула изобретения

1.Способ получения пластинчатых кристаллов кремния со столбчатой структурой, включающий заливку расплава кремния в форму и последующую кристаллизацию расплава в условиях перепада температуры по высоте расплава в форме в направлении, перпендикулярном к поверхности пластины, отличающийся тем, что, с целью повышения качества кристаллической структуры получаемых кристаллов, перепад температуры поддерживают в пределах 200-1000°С, причем на нижнем уровне расплава - температуру 400-1200°С и на верхнем уровне на 200-1000°С выше этой темнературы, но ниже температуры плавления кремния, а температуру литейной формы поддерживают ниже 1200°С.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что температуру расплава кремния при

заливке в форму поддерживают в пределах 1450-1600°С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.J. of Electronic Materials, 1975. V. 4. Afb 2, с. 255.

2.Electronics, 1974, № 4, с. 109 (прототип).