本发明专利技术提供一种能够制造大尺寸、高质量且SiC夹杂物较少的多晶硅锭的多晶硅锭制造装置，所述多晶硅锭制造装置具备：具有上方开口部的坩埚；设置在所述坩埚外周并加热熔融容纳在坩埚内的硅原料的加热部；使所述坩埚和所述加热部在竖直方向上相对移动的移动机构(movement mechanism)；具有非活性气体导入孔、且覆盖所述坩埚的上方开口部以使其能打开/闭合的盖子；以及用于将非活性气体导入至所述非活性气体导入孔的非活性气体导入管道。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供一种能够制造大尺寸、高质量且SiC夹杂物较少的多晶硅锭的多晶硅锭制造装置，所述多晶硅锭制造装置具备：具有上方开口部的坩埚；设置在所述坩埚外周并加热熔融容纳在坩埚内的硅原料的加热部；使所述坩埚和所述加热部在竖直方向上相对移动的移动机构(movement?mechanism)；具有非活性气体导入孔、且覆盖所述坩埚的上方开口部以使其能打开/闭合的盖子；以及用于将非活性气体导入至所述非活性气体导入孔的非活性气体导入管道。【专利说明】
本专利技术涉及一种能良好地适用于太阳能电池的。
技术介绍
近年来为应对全球环境问题，对可再生能源加以关注，尤其是对太阳能电池极为关注。太阳能电池包括下述几种类型:堆积型(bulk type)、薄膜型和染料敏化型(dyesensitized type)等。在这些类型中，使用多晶娃片的多晶娃太阳能电池具有最高的性价比并占据了最大的市场份额。因此，期望能降低多晶硅太阳能电池的成本以促使多晶硅太阳能电池的进一步普及。具有pn结的pn结型晶体硅太阳能电池是目前最常见的晶体硅类太阳能电池。pn结是通过使用扩散的方法在P型硅衬底表面上形成η型层来形成的，在该衬底上少量添加了第III族元素，例如B(硼)或Ga(镓)。此外，还有下述不同结构的晶体硅类太阳能电池:通过在少量添加了第V族元素(例如P(磷))的η型硅衬底的表面上形成P型层而形成的结构；通过薄膜生长在P或η型衬底上生长η或P型层而形成的结构；以及在η型硅衬底的背面侧形成η+、ρ+区域，将电极集中在背面侧的结构等。可以通过制造带状娃(silicon ribbon)或球形娃来获得用于太阳能电池的多晶娃，但在通常情况下，通过被称作烧铸法(cast method)的制造方法来制造。在该方法中，将熔融的硅保留在石英坩埚(silica crucible)中，然后使熔融的硅从坩埚底部侧向液面侧单向凝固，从而制造出多晶娃锭。此后，通常由带锯(band saw)将多晶娃锭加工成具有适当尺寸的棱柱形的块，然后用线锯将该棱柱形的块切成薄片，从而获得晶片。可以通过使用由此制得的多晶硅晶片制造多晶硅太阳能电池，并且通过将多个太阳能电池单元形成模块来制造太阳能电池模块。在该说明书中，将包含“太阳能电池单元”和“太阳能电池模块”的概念简称为“太阳能电池”。因此，例如，若在说明书中存在有关“多晶硅太阳能电池”的描述，则这样的描述包括“多晶硅太阳能电池单元”以及“多晶硅太阳能电池模块”的含义。在对多晶硅锭的块加工以及对块的切片加工时，存在于多晶硅锭中的碳化硅夹杂物(SiC夹杂物)会导致各种的加工不良。由于SiC比硅硬，因此在切片加工时，线锯会发生断线。或者，由于在晶片中产生高低不平(段差)或晶片的面内厚度分布增加的问题，因而产生形状不良的晶片。此外，为防止在切片工序中线锯断线，有必要预先切除在多晶硅锭块的表面上会确认到SiC夹杂物的部分以及已确认到SiC夹杂物的部分，但是产率会因此而大幅度降低。此外，即使在制造太阳能电池单元的过程中，在多晶硅晶片中存在SiC夹杂物时，也会引起被称为Id不良的特征不良，导致产率降低。此处，将Id不良定义为:在非光照射状态下，对太阳能电池单元施加适当的反向电压，在这种情况下流向太阳能电池的反向电流超过基准值所产生的不良。作为所施加的反向电压和反向电流的基准值，根据太阳能电池模块的结构和太阳能电池单元的串联数来确定，出于在串联连接的太阳能电池单元的一部分处于背阴处的情况下抑制发热的目的来确定。为了降低多晶硅太阳能电池的成本，有必要避免如上所述的加工产率的降低以及太阳能电池特征产率(characteristic yield)的降低，因此,有必要降低多晶娃锭中的SiC夹杂物。认为产生SiC夹杂物的原因是:在硅原料中原先就包含了碳杂质或在浇铸时熔融硅中混入了碳杂质。即使使用具有低碳浓度的多晶硅原料，在铸锭中也会产生SiC夹杂物，因此，必须降低在铸模过程中混入的碳杂质。作为在浇铸时混入碳杂质的途径，考虑如下:从熔融的硅中蒸发的SiO与在炉中被加热至高温的石墨构件(例如石墨加热部、碳绝热材料等)反应生成CO气体,该CO气体被带进熔融的娃中。作为用于降低碳杂质浓度的多晶硅锭制造装置，提出了下述装置，其具备:坩埚、被分别设置在坩埚上方和下方的上加热部和下加热部、向熔融的硅提供非活性气体的气体管道、以及设置在熔融的硅和上加热部之间的板状盖，在所述盖的中央附近形成有用于贯通插入气体管道的贯通孔，在所述盖的边缘形成有用于气体通过的间隙(gap)(例如参见专利文献I)。现有技术文献专利文献 专利文献1:日本专利号:4099884
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题为获得高输出的太阳能电池，通常使熔融的硅单向凝固以生产高质量的多晶硅锭，并将其广泛应用。然而，专利文献I中所描述的多晶硅锭制造装置在优化晶体生长条件方面，自由度低，无法制造出高质量的多晶硅锭。此外，由于盖子被固定至坩埚的上方开口部的高度，所述装置还具有坩埚内的硅原料装载量被限制的问题。鉴于上述问题，本专利技术的主要目的在于提供一种多晶硅锭制造装置，该装置能制造出SiC夹杂物含量少、质量高且尺寸大的多晶硅锭。解决问题的方法一方面，本专利技术提供一种多晶硅锭制造装置，其具备:具有上方开口部的坩埚；设置在所述坩埚的外周并加热熔融容纳在所述坩埚内的硅原料的加热部；使所述坩埚和所述加热部在竖直方向上相对移动的移动机构；具有非活性气体导入孔、且覆盖所述坩埚的上方开口部以使其能打开/闭合的盖子；以及用于将非活性气体导入至所述非活性气体导入孔的非活性气体导入管道。另一方面，本专利技术提供一种多晶硅锭制造方法，其包括:使用所述多晶硅锭制造装置，一边导入非活性气体，一边使多晶硅锭生长。又一方面，本专利技术提供按照所述多晶硅锭制造方法制造的多晶硅锭、由所述多晶娃淀加工而得的多晶娃块、由所述多晶娃块加工而得的多晶娃晶片和通过使用所述多晶娃晶片而制得的多晶硅太阳能电池。在本说明书中，将包括“硅块”和“硅晶片”的概念称为“硅材料”。因此，若在说明书中存在例如有关“多晶硅材料”的描述，则这样的描述包括“多晶硅块”以及“多晶硅晶片”的含义。专利技术效果 根据本专利技术的多晶硅锭制造装置，可低成本地制造出SiC夹杂物含量少的多晶硅锭。因此，可降低由多晶硅锭制造硅材料以及太阳能电池的成本，这可以加快多晶硅太阳能电池的普及。【专利附图】【附图说明】图1是表示本专利技术的多晶硅锭制造装置的实施方式I中的原料熔融时的剖面图。图2是表示实施方式I中的多晶硅锭制造装置中凝固完成时的剖面图。图3是表示实施方式I中的多晶硅锭制造装置中的坩埚的立体图。图4(A)是表示实施方式I中的多晶硅锭制造装置中的盖子的第一板材的正视图。图4(B)是表示实施方式I中的多晶硅锭制造装置中的盖子的第二板材的正视图。图5是表示实施方式I中的多晶硅锭制造装置中的盖子的盖体的立体图。图6是表示实施方式I中的多晶硅锭制造装置中的盖子和非活性气体导入管道的一部分的立体图。图7是表示本专利技术的多晶硅锭制造装置的实施方式2中的非活性气体导入部的局部放大剖面图。图8是表示本专利技术的多晶硅锭制造装置的实施方式3中的原料处于熔融状态时的剖面图。图9是表示实施方式3中的多晶硅锭制造装置中本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多晶硅锭制造装置，其具备：具有上方开口部的坩埚；设置在所述坩埚的外周并加热熔融容纳在坩埚内的硅原料的加热部；使所述坩埚和所述加热部在竖直方向上相对移动的移动机构；具有非活性气体导入孔、且覆盖所述坩埚的上方开口部以使其能打开/闭合的盖子；以及用于将非活性气体导入至所述非活性气体导入孔的非活性气体导入管道。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：大石隆一，梶本公彦，上野和也，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。