硅锭、硅晶块、硅衬底、硅锭的制造方法和太阳能电池技术

锭具有第1面、其相反侧的第2面和沿第1方向连接第1面和第2面的第3面，具备在与第1方向垂直的第2方向上依次邻接的第1类单晶区域、包括类单晶区域的第1中间区域和第2类单晶区域，在与第1方向垂直且与第2方向交叉的第3方向上依次邻接的，第1类单晶区域、包括类单晶区域的第2中间区域和第3类单晶区域。在第2方向上，第1类单晶区域和第2类单晶区域分别比第1中间区域的宽度大。在第3方向上，第1类单晶区域和第3类单晶区域比第2中间区域的宽度大。第1类单晶区域和第2类单晶区域与第1中间区域的各边界，以及第1类单晶区域和第3类单晶区域与第2中间区域的各边界，具有重位点阵晶界。具有重位点阵晶界。具有重位点阵晶界。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硅锭、硅晶块、硅衬底、硅锭的制造方法和太阳能电池


[0001]本专利技术涉及硅锭、硅晶块、硅衬底、硅锭的制造方法和太阳能电池。

技术介绍

[0002]使用了多晶硅衬底的太阳能电池(也称为多晶硅型太阳能电池)，具有较高的转换效率，并容易大量生产。
[0003]用于该多晶硅型太阳能电池的多晶硅衬底以如下方式取得：一般使用铸造生长法制造硅锭，从该锭料切出硅晶块，再将该晶块切成薄片。铸造生长法是使用硅熔液，在铸模内使多晶硅的块体从铸模的底部朝向上方生长的方法。
[0004]然而近年来，作为铸造生长法的一种，开发出准单晶铸造法(例如，参照日本专利第5486190号公报和Dongli Hu,Shuai Yuan,Liang He,Hongrong Chen,Yuepeng Wan,Xuegong Yu,Deren Yang著，“Higher quality mono
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like cast silicon with induced grain boundaries”，Solar Energy Materials&Solar Cells 140(2015)121
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125的记载)。据此准单晶铸造法，通过使用硅熔液，以配置在铸模底部上的晶种为起点而使晶粒朝向上方生长，能够形成继承了晶种的晶体取向的类似单晶(也称为类单晶)的硅。而且，例如若将此类单晶硅衬底应用于太阳能电池，与多晶硅型太阳能电池相比，则有望提高转换效率。

技术实现思路

[0005]公开一种硅锭、硅晶块、硅衬底、硅锭的制造方法和太阳能电池。
[0006]本专利技术的硅锭的一个方式，具有：第1面；位于与该第1面相反侧的第2面；以连接所述第1面和所述第2面的状态沿着第1方向设置的第3面。该硅锭具备以在与所述第1方向垂直的第2方向上依次邻接的第1类单晶区域、包括1个以上类单晶区域的第1中间区域、第2类单晶区域。该硅锭具备以在与所述第1方向垂直且与所述第2方向交叉的第3方向上依次邻接的状态设置的所述第1类单晶区域、包括1个以上的类单晶区域的第2中间区域、第3类单晶区域。在所述第2方向上，所述第1类单晶区域的第1宽度和所述第2类单晶区域的第2宽度，分别大于所述第1中间区域的第3宽度。在所述第3方向上，所述第1类单晶区域的第4宽度和所述第3类单晶区域的第5宽度，分别大于所述第2中间区域的第6宽度。所述第1类单晶区域与所述第1中间区域的边界、所述第2类单晶区域与所述第1中间区域的边界、所述第1类单晶区域与所述第2中间区域的边界、和所述第3类单晶区域与所述第2中间区域的边界分别具有重位点阵晶界。
[0007]本专利技术的硅晶块的一个方式，具有：第4面；位于该第4面相反侧的第5面；以连接所述第4面和所述第5面的状态沿着第1方向设置的第6面。该硅晶块具备以在与所述第1方向垂直的第2方向上依次邻接的状态设置的第5类单晶区域、包括1个以上类单晶区域的第5中间区域、第6类单晶区域。该硅晶块具备以在与所述第1方向垂直且与所述第2方向交叉的第3方向上依次邻接的状态设置的所述第5类单晶区域、包括1个以上类单晶区域的第6中间区域、第7类单晶区域。在所述第2方向上，所述第5类单晶区域的第13宽度和所述第6类单晶区
域的第14宽度，分别大于所述第5中间区域的第15宽度。在所述第3方向上，所述第5类单晶区域的第16宽度和所述第7类单晶区域的第17宽度，分别大于所述第6中间区域的第18宽度。所述第5类单晶区域与所述第5中间区域的边界、所述第6类单晶区域与所述第5中间区域的边界、所述第5类单晶区域与所述第6中间区域的边界、和所述第7类单晶区域与所述第6中间区域的边界分别具备重位点阵晶界。
[0008]本专利技术的硅衬底的一个方式，具有：第7面；位于该第7面相反侧的第8面；以连接所述第7面和所述第8面的状态沿着第1方向设置的第9面。该硅衬底具备以在与所述第1方向垂直的第2方向上依次邻接的状态设置的第9类单晶区域、包括1个以上类单晶区域的第9中间区域、第10类单晶区域。该硅衬底具备以在与所述第1方向垂直且与所述第2方向交叉的第3方向上依次邻接的状态设置的所述第9类单晶区域、包括1个以上类单晶区域的第10中间区域、第11类单晶区域。在所述第2方向上，所述第9类单晶区域的第25宽度和所述第10类单晶区域的第26宽度，分别大于所述第9中间区域的第27宽度。在所述第3方向上，所述第9类单晶区域的第28宽度和所述第11类单晶区域的第29宽度，分别大于所述第10中间区域的第30宽度。所述第9类单晶区域与所述第9中间区域的边界、所述第10类单晶区域与所述第9中间区域的边界、所述第9类单晶区域与所述第10中间区域的边界、和所述第11类单晶区域与所述第10中间区域的边界分别具有重位点阵晶界。
[0009]本专利技术的硅锭的制造方法的一个方式，具有第1工序、第2工序、第3工序、第4工序。在所述第1工序中，准备具有在第1方向开口的开口部的铸模。在所述第2工序中，在所述铸模内的底部上，以在与所述第1方向垂直的第2方向上依次邻接的方式配置单晶硅的第1晶种部、包括1个以上单晶硅且所述第2方向的宽度小于所述第1晶种部的第1中间晶种部、所述第2方向的宽度大于该第1中间晶种部的单晶硅的第2晶种部。在所述第2工序中，在所述铸模内的底部上，以在垂直于所述第1方向且与所述第2方向交叉的第3方向上依次邻接的方式配置所述第1晶种部、包括1个以上单晶硅且所述第3方向的宽度小于所述第1晶种部的第2中间晶种部、所述第3方向的宽度大于该第2中间晶种部的单晶硅的第3晶种部。在所述第3工序中，在将所述第1晶种部、所述第2晶种部、所述第3晶种部、所述第1中间晶种部和所述第2中间晶种部升温至硅的熔点附近的状态下向所述铸模内注入硅的熔液，或在所述铸模内，在所述第1晶种部、所述第2晶种部、所述第3晶种部、所述第1中间晶种部和所述第2中间晶种部之上，使硅块熔融而生成硅的熔液。在所述第4工序中，对于所述硅的熔液，进行从所述铸模的所述底部侧朝向上方的单向凝固。在所述第2工序中，以使第1旋转角度关系、第2旋转角度关系、第3旋转角度关系和第4旋转角度关系分别成为与重位点阵晶界相对应的单晶硅的旋转角度关系的方式，配置所述第1晶种部、所述第2晶种部、所述第3晶种部、所述第1中间晶种部和所述第2中间晶种部。所述第1旋转角度关系，是所述第1晶种部与所述第1中间晶种部之间的单晶硅的以沿着所述第1方向的假想轴为中心的旋转角度关系。所述第2旋转角度关系，是所述第2晶种部与所述第1中间晶种部之间的单晶硅的以沿着所述第1方向的假想轴为中心的旋转角度关系。所述第3旋转角度关系，是所述第1晶种部与所述第2中间晶种部之间的单晶硅的以沿着所述第1方向的假想轴为中心的旋转角度关系。所述第4旋转角度关系，是所述第3晶种部与所述第2中间晶种部之间的单晶硅的以沿着所述第1方向的假想轴为中心的旋转角度关系。
[0010]本专利技术的太阳能电池的一个方式，具备上述硅衬底、和位于该硅衬底之上的电极。
附图说明
[0011][图1]图1是表示第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种硅锭，其具有第1面、位于与该第1面相反侧的第2面和以连接所述第1面和所述第2面的状态沿着第1方向设置的第3面，其中，具备在与所述第1方向垂直的第2方向上以依次邻接的状态设置的、第1类单晶区域、包括1个以上类单晶区域的第1中间区域和第2类单晶区域，并且，具备在与所述第1方向垂直且与所述第2方向交叉的第3方向上以依次邻接的状态设置的、所述第1类单晶区域、包括1个以上类单晶区域的第2中间区域和第3类单晶区域，在所述第2方向上，所述第1类单晶区域的第1宽度和所述第2类单晶区域的第2宽度分别大于所述第1中间区域的第3宽度，在所述第3方向上，所述第1类单晶区域的第4宽度和所述第3类单晶区域的第5宽度分别大于所述第2中间区域的第6宽度，所述第1类单晶区域与所述第1中间区域的边界、所述第2类单晶区域与所述第1中间区域的边界、所述第1类单晶区域与所述第2中间区域的边界以及所述第3类单晶区域与所述第2中间区域的边界分别具有重位点阵晶界。2.根据权利要求1所述的硅锭，其中，具备在所述第3方向上以依次邻接的状态设置的、所述第2类单晶区域、包括1个以上类单晶区域的第3中间区域和第4类单晶区域，并且，具备在所述第2方向上以依次邻接的状态设置的、所述第3类单晶区域、包括1个以上类单晶区域的第4中间区域和所述第4类单晶区域，在所述第3方向上，所述第2类单晶区域的第7宽度和所述第4类单晶区域的第8宽度分别大于所述第3中间区域的第9宽度，在所述第2方向上，所述第3类单晶区域的第10宽度和所述第4类单晶区域的第11宽度分别大于所述第4中间区域的第12宽度，所述第2类单晶区域与所述第3中间区域的边界、所述第4类单晶区域与所述第3中间区域的边界、所述第3类单晶区域与所述第4中间区域的边界以及所述第4类单晶区域与所述第4中间区域的边界分别具有重位点阵晶界。3.根据权利要求1或权利要求2所述的硅锭，其中，所述第2方向与所述第3方向相互正交。4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的硅锭，其中，所述第1类单晶区域、所述第2类单晶区域、所述第3类单晶区域、所述第1中间区域所包括的1个以上的类单晶区域和所述第2中间区域所包括的1个以上的类单晶区域中各自的沿所述第1方向的晶体取向，是密勒指数中的＜100＞取向。5.根据权利要求4所述的硅锭，其中，所述重位点阵晶界包括Σ值为29的重位点阵晶界。6.根据权利要求1至权利要求5中任一项所述的硅锭，其中，具有所述第1宽度与所述第2宽度不同的宽度关系和所述第4宽度与所述第5宽度不同的宽度关系之中的至少1个宽度关系。7.根据权利要求1至权利要求6中任一项所述的硅锭，其中，具有包括第1端部的第1部分、和包括与所述第1端部相反的第2端部的第2部分，在所述第1部分的重位点阵晶界中，相比所述第2部分的重位点阵晶界，所述Σ值为29
的重位点阵晶界的比例大，在所述第2部分的重位点阵晶界中，相比所述第1部分的重位点阵晶界，所述Σ值为5的重位点阵晶界的比例大。8.一种硅晶块，其具有第4面、位于与该第4面相反侧的第5面和以连接所述第4面和所述第5面的状态沿着第1方向设置的第6面，其中，具备在与所述第1方向垂直的第2方向上以依次邻接的状态设置的、第5类单晶区域、包括1个以上类单晶区域的第5中间区域和第6类单晶区域，并且，具备在与所述第1方向垂直且与所述第2方向交叉的第3方向上以依次邻接的状态设置的、所述第5类单晶区域、包括1个以上类单晶区域的第6中间区域和第7类单晶区域，在所述第2方向上，所述第5类单晶区域的第13宽度和所述第6类单晶区域的第14宽度分别大于所述第5中间区域的第15宽度，在所述第3方向上，所述第5类单晶区域的第16宽度和所述第7类单晶区域的第17宽度分别大于所述第6中间区域的第18宽度，所述第5类单晶区域与所述第5中间区域的边界、所述第6类单晶区域与所述第5中间区域的边界、所述第5类单晶区域与所述第6中间区域的边界以及所述第7类单晶区域与所述第6中间区域的边界分别具有重位点阵晶界。9.根据权利要求8所述的硅晶块，其中，具备在所述第3方向上以依次邻接的状态设置的、所述第6类单晶区域、包括1个以上类单晶区域的第7中间区域和第8类单晶区域，并且，具备在所述第2方向上以依次邻接的状态设置的、所述第7类单晶区域、包括1个以上类单晶区域的第8中间区域和所述第8类单晶区域，在所述第3方向上，所述第6类单晶区域的第19宽度和所述第8类单晶区域的第20宽度分别大于所述第7中间区域的第21宽度，在所述第2方向上，所述第7类单晶区域的第22宽度和所述第8类单晶区域的第23宽度分别大于所述第8中间区域的第24宽度，所述第6类单晶区域与所述第7中间区域的边界、所述第8类单晶区域与所述第7中间区域的边界、所述第7类单晶区域与所述第8中间区域的边界以及所述第8类单晶区域与所述第8中间区域的边界分别具有重位点阵晶界。10.根据权利要求8或权利要求9所述的硅晶块，其中，所述第2方向与所述第3方向相互正交。11.根据权利要求8至权利要求10中任一项所述的硅晶块，其中，所述第5类单晶区域、所述第6类单晶区域、所述第7类单晶区域、所述第5中间区域所包括的1个以上的类单晶区域和所述第6中间区域所包括的1个以上的类单晶区域中各自的沿所述第1方向的晶体取向，是密勒指数中的＜100＞取向。12.根据权利要求11所述的硅晶块，其中，所述重位点阵晶界包括Σ值为29的重位点阵晶界。13.根据权利要求8至权利要求12中任一项所述的硅晶块，其中，具有所述第13宽度与所述第14宽度不同的宽度关系和所述第16宽度与所述第17宽度不同的宽度关系之中的至少1个宽度关系。
14.根据权利要求8至权利要求13中任一项所述的硅晶块，其中，具有包括第3端部的第3部分、和包括与所述第3端部相反的第4端部的第4部分，在所述第3部分的重位点阵晶界中，相比所述第4部分的重位点阵晶界，所述Σ值为29的重位点阵晶界的比例大，在所述第4部分的重位点阵晶界中，相比所述第3部分的重位点阵晶界，所述Σ值为5的重位点阵晶界的比例大。15.一种硅衬底，其具有第7面、位于与该第7面相反侧的第8面和以连接所述第7面和所述第8面的状态沿着第1方向设置的第9面，其中，具备在与所述第1方向垂直的第2方向上以依次邻接的状态设置的、第9类单晶区域、包括1个以上类单晶区域的第9中间区域和第10类单晶区域，并且，具备在与所述第1方向垂直且与所述第2方向交叉的第3方向上以依次邻接的状态设置的、所述第9类单晶区域、包括1个以上类单晶区域的第10中间区域和第11类单晶区域，在所述第2方向上，所述第9类单晶区域的第25宽度和所述第10类单晶区域的第26宽度分别大于所述第9中间区域的第27宽度，在所述第3方向上，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：小柏阳平，
申请(专利权)人：京瓷株式会社，
类型：发明
国别省市：