Способ получения пластинчатых кристаллов кремния

(32) 28,02,75 Государстееиный комитет СССР ло делам изобретений и открытий(5 2) Автор изобретени Иностранец Бернхард Аутир(54) СПОСОБ ПОЛУЧ ИЯ ПЛАСТИНЧАТЫХ КРИСТАЛЛОКРЕМНИЯ Изобретение относится к металлургии полупроводниковых материалов и может быть использовано при получении пластинчатых кристаллов кремния, применяемых для создания на их основе солнечных элементов.Известен способ получения монокристаллических лент кремния из ограниченного объема расплава при использовании краевого эффекта 11. Способ позволяет получать ленты кремния, пригодные для изготовления на их основе солнечных элементов с КПД до 10%.Основным недостатком данного способа является то, что получение монокристаллических лент связано с большими технологическими трудностями и производственными затратами и требует создания специального оборудования.Наиболее близким к изобретению техническим решением является 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 направлении, перпендикулярном к поверхности пластины 2. 2Однако такой способ не позволяет получать пластинчатых кристаллов высокого совершенства. КПД солнечных элементов, пз.готовленных на основе полученных по из вестному способу кристаллов кремния, составляет - 1%.Цель изобретения - повышение качества кристаллической структуры получаемых кристаллов.10 Поставленная цель достигается тем, чтоперепад температуры поддерживают в пределах 200 в 10 С, причем на нижнем уровне расплава - температуру 400 в 12 С и на верхнем уровне на 200 - 1000 С выше 15 этой температуры, но ниже температурыплавления кремния, а температуру литейной формы поддерживают ниже 1200 С.При этом температуру расплава кремния при заливке в форму поддерживают в пре делах 1450 - 1600 С.П р и м е р 1, В кварцевом тигле расплавляют 1000 г высокочистого поликристаллического кремния с добавкой 2 10" см -атомов бора, нагревают до 25 1500 С и заливают в литейную форму изграфита, состоящую из цилиндрического блока диаметром 200 мм, в котором изготовлена фасонная выемка размером695531 Формула изобретения 15 Техред Н, Строганова Корректор Р. Беркович Редактор Г. (узьмина Заказ 2511/12 Изд, г 1 е 61 б Тираж 877 Подписное НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Я(-35, Раушская наб д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2 100 К 100 Р,70 мм. С помощью индукционного нагревателя из графита в виде трубы нагревают литейную форму перед заливкой в нее расплава и одновременно дно формы охлаждают с помощью медной плиты, охлаждаемой водой, таким образом, чтобы поверхность формы, контактирующая с большей поверхностью расплава, имела температуру около 800 С, Свободную поверхность расплава 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. 3 акристаллизовавшуюся пластину кремния медленно охлаждают до комнатной температуры. В результате получают пластинчатый кристалл кремния со столбчатой структурой из отдельных моно- кристаллов, 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%.П р и м е р 2. В кварцевом 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 150 р,150 мм 2 и высотой 200 мм. Графитовый блок разрезают на две равные части вдоль его продольной оси. В одной из частей создают шлицеобразную выемку, геометрия которой соответствует форме получаемого пластинчатого кристалла кремния. Обе части соединяют друг с другом с помощью болтов из графита. На верхнем конце 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/оТаким образом, изобретение позволяет 10 получать пластинчатые кристаллы кремния,пригодные для изготовления солнечных элементов с высокими параметрами. 1, Способ получения пластинчатых кристаллов кремния со столбчатой структурой,включающий заливку расплава кремния вформу и последующую кристаллизациюрасплава в условиях перепада температурыпо высоте расплава в форме в направлении, перпендикулярном к поверхности пластины, отличающийся тем, что, с целью повышения качества кристаллическойструктуры получаемых кристаллов, перепад температуры поддерживают в пределах 200 в 10 С, причем на нижнем уровне расплава - температуру 400 в 12 С ина верхнем уровне на 200 - 1000 С выше30 этой температуры, но ниже температурыплавления кремния, а температуру литейной формы поддерживают ниже 1200 С.2, Способ по п. 1, отличающийсятем, что температуру расплава кремния призаливке в форму поддерживают в пределах1450 в 16 С.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. 1. о 1 Е 1 ес 1 гоп 1 с Ма 1 ег 1 аз, 1975, Ч, 4.402, с. 255.2. Е 1 ес 1 гоп 1 сз, 1974,4, с, 109 (прототип).