用于带状晶体的减少润湿的线制造技术

一种用于线带状晶体的线，具有含耐火材料的基础部分和在所述耐火材料的径向外部的外部暴露层。所述基础部分的热膨胀系数大致与硅的热膨胀系数相匹配。所述外部暴露层与硅的接触角为约１５～１２０度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地涉及线带状晶体(string ribbon crystal)，更具体地，本专利技术还涉 及用于形成线带状晶体的线。
技术介绍
线带状晶体如在美国专利4689109号(1987年公告的且提名Emanuel M. Sachs为 独立专利技术人)中所述的线带状晶体，能够形成各种不同电子器件的基础。例如，马萨诸塞州 莫尔伯勒市(Marlborough, Massachusetts)的常青太阳會g公司(Evergreen Solar， Inc.) 利用常规的线带状晶体形成了太阳能电池。 如在所述专利中更加详细描述的，常规方法通过使两根以上的线通过熔融的硅来 形成线带状晶体。所述线的组成和性质能够对最终形成的线带状晶体的效率以及在某些情 况下的成本具有明显影响。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施方案，用于线带状晶体的线具有衬底和支撑在所述衬底上 的耐火层，所述晶体由特殊晶体材料如硅、硅-锗、砷化镓和磷化铟中的一种材料形成。所 述线还具有与所述晶体材料成约15 120度接触角的外部暴露层。所述外部暴露层在所 述耐火层的径向外部。 所述线还可以具有在所述耐火层的径向外部的操纵层。所述操纵层向所述耐火层 施加大致径向向内的力。所述操纵层可以包含外部暴露层。或者，所述外部暴露层可以在 所述操纵层的径向外部。 所述外部暴露层可以由大量减少润湿材料中的任意材料如热解碳、氧化物和氮化 物来形成。例如，外部暴露层与晶体材料的接触角可以为大于约25度。而且，所述衬底可以由碳形成，同时所述耐火层可以由碳化硅形成。 各个不同的实施方案大致满足热膨胀系数。例如，衬底、耐火层和暴露层具有基本 上与晶体材料的热膨胀系数相匹配的复合热膨胀系数。为了进一步地热匹配，暴露层比耐 火层薄。在更具体的实施方案中，所述线可以具有大致与多晶硅的热膨胀系数相匹配的热 膨胀系数。 根据另一个实施方案，用于线带状晶体中的线具有含耐火材料的基础部分，和在 耐火材料径向外部的外部暴露层。所述基础部分的热膨胀系数大致与硅的热膨胀系数相匹 配。所述外部暴露层与硅之间的接触角为约15 120度。 根据其它实施方案，带状晶体具有1)具有外表面的线，和2)含主体材料的主体， 所述主体材料具有主体热膨胀系数。所述主体热膨胀系数大致与所述线热膨胀系数相匹 配。另外，所述线外表面(即圆周外表面)部分地暴露。 根据本专利技术另外其它的实施方案，形成用于带状晶体的线的方法，在衬底上形成 了耐火层，并从耐火层径向向外施用减少润湿材料。所述减少润湿材料与硅的接触角为约 15 120度。 根据本专利技术另外其它的实施方案，形成带状晶体的方法提供1)具有材料热膨胀 系数的熔融材料和2)具有外表面的线，所述外表面与所述熔融材料的接触角为约15 120 度。所述线还具有基本上与材料热膨胀系数相匹配的线热膨胀系数。为了形成片，所述方 法使所述线通过熔融材料。附图说明 通过参考下面立即概括的附图描述的下列"具体实施方式"，本领域技术人员会更 全面地了解本专利技术各个实施方案的优点。 图1示意性地显示了可以由根据本专利技术的说明性实施方案构造的线形成的线带 状晶体。图2示意性显示了用于形成线带状晶体的说明性炉。 图3A示意性显示了根据本专利技术的说明性实施方案形成的线。 图3B示意性显示了本专利技术一个实施方案图3A的线沿虚线B-B的剖视图。 图3C示意性显示了本专利技术另一个实施方案图3A的线沿虚线B-B的剖视图。 图4A示意性显示了使用现有技术的线的带状晶体的剖视图。 图4B示意性显示了使用根据本专利技术说明性实施方案构造的线的带状晶体的剖视 图。 图5显示了使用本专利技术说明性实施方案构造的线而形成线带状晶体的说明性方 法。具体实施例方式在说明性实施方案中，线具有减少润湿的外部暴露层，从而增加了在带状晶体边 缘附近的粒度。为了所述目的，线与带状晶体材料如单晶硅或多晶硅的接触角可以为约 15 120度。为了提高带的坚固性，线的热膨胀系数大致与形成所述带状晶体的材料(例 如硅)的热膨胀系数相匹配。下面描述各个不同的实施方案的细节。 图1示意性地显示了根据本专利技术说明性实施方案构造的线带状晶体10。以与其它 带状晶体相类似的方式，这种带状晶体10通常在其正面和背面呈矩形并具有相对大的表 面积。例如，带状晶体10的宽度可以为约3英寸且长度可以为约6英寸。如本领域技术人 员所已知的，所述长度可以较大地变化。例如，在某些已知方法中，所述长度取决于炉操作 者对于在带状晶体10生长时在何处对其进行切割的判断力。另外，所述宽度可以随形成带 状晶体宽度边界的两条线12(参见图2)的间隔而变化。因此，具体长度和宽度的讨论是说 明性的，而不旨在限制本专利技术各个不同的实施方案。 带状晶体10的厚度可以变化且相对于其长度和宽度的尺寸规格非常小。例如，线 带状晶体10的厚度在其宽度方面可以为约60微米 约320微米。不管该范围，可以认为 所述线带状晶体10在其长度和/或宽度方面具有平均厚度。 所述带状晶体10可以由广泛材料中的任意一种(通常将其称作"带材料"或"晶体材料")来形成，这取决于应用。例如，当生长用于光电应用时，带状晶体io可以由单一元素如硅，或化合物如硅基材料(例如硅锗)来形成。其它说明性带材料可以包括砷化镓 或磷化铟。所述带材料可以为各种不同的晶体类型如多晶(multi-crystalline)、单晶、聚 晶(polycrystalline)、微晶或半晶中的任意一种。 如本领域技术人员所已知的，带状晶体10由通常被带材料(例如多晶硅)所包裹 的一对线12来形成。尽管其被带材料所包围(在现有技术中)，但是线12和在线12外部 的带材料通常形成带状晶体10的边缘。为了简化，将带状晶体10论述为由多晶硅形成。尽 管如此，应当重申，多晶硅的这种讨论不旨在限制所有的实施方案。 说明性实施方案在带状晶体生长炉14如图2中所示的生长炉内生长了带状晶体 10。更具体地，图2示意性显示了硅带状晶体生长炉14，可将其用于形成本专利技术说明性实施 方案的线带状晶体IO。其中，炉14具有形成密封内部的外壳16，所述密封内部基本上不含 氧(以防止燃烧)。代替氧，所述内部具有一定浓度的另一种气体如氩气或多种气体的组 合。其中，所述外壳内部还包含坩埚18和其它构件，以基本上同时生长四个硅带状晶体10。 外壳16中的进料口 20提供了将硅给料导入内部坩埚18的手段，同时任选的窗口 22允许 检查内部构件。 如图所示，支撑在外壳16内的内部平台上的坩埚18，具有基本上平坦的顶面。坩 埚18的这个实施方案具有伸长形状，在沿其长度方向上有并排排列的用于生长硅的带状 晶体10的区域。在说明性实施方案中，所述坩埚18由石墨形成且以电阻加热至能够将硅 保持在其熔点以上的温度下。为了改善结果，坩埚18的长度远大于其宽度。例如，坩埚18 的长度可以为其宽度的三倍以上那么大。当然，在某些实施方案中，所述坩埚18不是这种 方式伸长。例如，坩埚18可以具有稍微方形的形状或非矩形的形状。 如图2中所示以及下面更加详细地描述，炉14具有多个用于接收线12的孔(以 幻影显示)。具体地，图2的炉14具有八个线孔24以接收四对线12。各对线12通过坩埚 18中熔融的硅，以形成带状晶体10。 所述线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于含晶体材料的线带状晶体的线，所述晶体材料为硅、硅－锗、砷化镓和磷化铟中的一种，所述线包含：衬底；支撑在所述衬底上的耐火层；和与所述晶体材料的接触角为约１５～１２０度的外部暴露层，所述外部暴露层在所述耐火层的径向外部。

【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：克里斯汀理查森，黄卫东，理查德华莱士，丹尼尔多布尔，斯科特赖特斯玛，
申请(专利权)人：长青太阳能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]