DE2745247B2 - Verfahren und Vorrichtung zur semikontinuierlichen Herstellung von Siliciumformkörpern - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur semikontinuierlichen Herstellung von SiliciumformkörpernInfo
- Publication number
- DE2745247B2 DE2745247B2 DE2745247A DE2745247A DE2745247B2 DE 2745247 B2 DE2745247 B2 DE 2745247B2 DE 2745247 A DE2745247 A DE 2745247A DE 2745247 A DE2745247 A DE 2745247A DE 2745247 B2 DE2745247 B2 DE 2745247B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- silicon
- vacuum
- mold
- tight
- casting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
- C30B29/06—Silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur semikontinuierlichen Herstellung von
Siliciumformkörpern mit einer Kolumnarstruktur aus einkristallinen Kristallbezirken mit kristallographischei
Vorzugsorientierung.
Aufgrund der zunehmenden Verknappung und Verteuerung fossiler Energieträger gewinnen Solarzellen
aus Silicium, welche die direkte Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie gestatten, steigende
Bedeutung. Während diese Art der Energieerzeugung mit Solarzellen aus einkristallinem Silicium im
Bereich der Satellitentechnik heute schon die beherrsehende
Form ist, sind derartige Siliciumsolarzellen für ein terrestrische Anwendung viel zu teuer. Aus der
DE-AS 25 08 803 sind neuartige polykristalline Siliciumformkörper
und ein Verfahren zu ihrer Herstellung bekannt geworden, welche nach entsprechender Dotierung
als Grundmaterial für Solarzellen eingesetzt werden können, welche mit einem Wirkungsgrad um
10% zwar den Wirkungsgrad von Solarzellen aus bestem einkristallinem Silicium nicht ganz erreichen,
aber in der Herstellung ungleich billiger sind und somit den Ansatzpunkt für eine wirtschaftliche Nutzung der
Sonnenenergie darstellen. Zur Erreichung eines wirklich konkurrenzfähigen Energiepreises ist es jedoch zwingend
notwendig, die Herstellung derartigen polykristallinen Siliciums nach einem optimierten Verfahren in
einer für die Massenproduktion geeigneten Anlage billig herzustellen.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein derartig optimiertes Herstellungsverfahren und eine
Vorrichtung zu seiner Durchführung zu Finden.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur semikontinuierlichen Herstellung von Siliciumformkörpern
mit Kolumnarstruktui durch Eingießen einer Siliciumschmelze in eine Form und Erstarrenlassen der
Schmelze, wobei man die Kontaktfläche der Gießform mit der einen der beiden größten, einander gegenüberliegenden
Begrenzungsflächen der Schmelze auf einer Temperatur von maximal 12000C hält und die
gegenüberliegende Begrenzungsfläche der Schmelze einer 200 bis 1000° C darüberliegenden, aber unterhalb
des Schmelzpunktes von Silicium liegenden Temperatur aussetzt und anschließendes Abkühlen der Form,
welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man den mit Silicium gefüllten Tiegel in einen evakuierbaren Raum
(Nachchargierkammer) einführt, diesen luftfrei macht und darin einen Inertgasdruck von 0,1 bis 150mbar
einstellt und dann den Tiegel in einen vakuumdichten Raum (Gießstation) bringt, der den gleichen Inertgasdruck
aufweist und offen mit einem Transportraum verbunden ist, anschließend bei Vorgabe von festem
Silicium dieses aufschmilzt und in die zuvor aus dem Transportraum in die Gießstation eingebrachte Form
ausgießt und in dem eingestellten Temperaturgefälle erstarren läßt, dann den geleerten Tiegel über die
Nachchargierkammer ausfährt und nach dem Erstarren des Siliciums in der Form diese über den Transportraum
in eine vakuumdichte Abkühlkammer überführt
Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens besteht aus vakuumdichten Kammern mit Zu- und
Ableitungen für Gase, mit bewegbaren Schmelztiegeln und Gießformen und ist gekennzeichnet durch eine mit
Aufnahmeeinrichtungen für Schmelzgefäße versehene vakuumdichte Nachchargierkammer mit einem vakuumdichten
Absperrorgan gegenüber dem Außenraum, einer mit der Nachchargierkammer über ein vakuumdichtes
Absperrorgan verbundenen Gießstation mit ein Temperaturgefälle festlegenden Heizeinrichtungen sowie
einer Halterung zur Aufnahme und Bewegung einer Gießform und einem darüber angeordneten, zur
Freigabe von schmelzflüssigem Silicium entsprechend geformten und gehalterten, gegenüber Silicium weitgehend
resistenten Gefäß, einem mit der Gießstation verbundenen Transportraum mit Einrichtungen zum
Bewegen der Form, in die Gießstation und den
Transportraum einmündende Zu- und Ableitungen für Gase, mit dem Transpartraum über vakuumdichte
Absperrorgane verbundene Abkühlkammern mit Zu- und Ableitungen für Gase, sowie Halterungen für die
Gießformen und gegenüber dem Außetiraum vakuumdichten
Absperrorganen.
Anhand der Abbildung wird Verfahren und Vorrichtung im nachstehenden detailliert beschrieben.
Die Abbildung stellt schematisch eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
dar.
In die Nachchargierkimmer 1 wird auf einer horizontal verschiebbaren wassergekühlten Platte 2 ein
an einem Haltebügel 3 in Form einer schmalbauenden Rahmenkonstruktion aus beispielsweise Graphit um
sine horizontale Achse schwenkbar gehaltener Tiegel 4 aus beispielsweise ebenfalls Graphit, in welchen ein
Schmelzgefäß 5 aus beispielsweise Quarz ode:' Siliciumnitrid
eingepaßt ist und weiches mit festem Silicium in kompakten Stücken gefüllt: ist, durch ein vakuumdichtes
Absperrorgan 6 in Form einer Türe oder Klappe eingeführt Nach dem Schließen des vakuumdichten
Absperrorgans 6 wird die Nachchargierkammer 1 durch die Gaszu- und -ableitungen 7 und 8 luftfrei gepumpt
und mit Inertgas gefüllt Der Druck in der Nachchargierkammer 1 wird dabei auf den Arbeitsdruck in der
Gießstation 9, welcher gleich dem Druck in dem mit der Gießstation offen verbundenen Arbeitsraum 10 ist und
0,1 bis 150mbar, vorzugsweise etwa 1 bis 15mbar
beträgt, eingestellt Anschließend wird vermittels der um die Längsachse drehbaren und in vertikaler
Richtung bewegbaren Welle 11, welche an ihrer Unterseite einen Haken Ii! aufweist der in den Schlitz
13 an der Oberseite des Haltebügels 3 eingerastet werden kann, der Tiegel 4 mit dem Schmelzgefäß 5
durch ein vakuumdichtes Absperrorgan 14 in Form beispielsweise eines wassergekühlten Vakuumschiebers
in die Gießstation 9 abgesenkt und auf entsprechenden Halterungen, beispielsweise in Form eines entsprechend
geformten, in der Gießstation eingepaßten Graphitrohres 15, abgestellt Die Gießstation wird durch eine
beispielsweise an ihrem oberen Rand ringförmig umlaufende Gaszuführung 16 ständig mit einem
Inertgas, beispielsweise Argon, beschickt, welches zusammen mit entstehenden Abgasen durch eine
Ableitung 17 beispielsweise im Boden des Tranportraumes abgepumpt wild. Der Mengendurchsatz von Argon
bzw. die Intensität der Absaugung werden dabei so eingestellt daß sich im Transportraum 10 und Gießraum
9 der gewünschte Arbeitsdruck einstellt Durch die bevorzugte Zuführung von Inertgas am oberen Rand
der Gießstation 5 wird insbesondere das Festsetzen von entstehendem Siliciummonoxid verhindert. Dutch das
ständige Absaugen, welches bevorzugt im Transportraum 10, und zwar noch in der Nähe der Gießstation 9
durchgeführt wird, wird gewährleistet, daß der Mechanismus für den Formentransport nicht durch Staubpartikel
beeinträchtigt wird.
Durch eine geeignete Heizeinrichtung, beispielsweise eine den oberen Teil der Gießstation 9 außen in
mehreren Windungen umschließende Induktionsheizspule 18, welche ein innerhalb der Gießstation 9
umlaufendes Graphitheizrohr IS induktiv aufheizt, wird
die Wärme erzeugt die zum Aufschmelzen des im Schmelztiegel 5 befindlichen festen Siliciums erforder-Hch
ist. Anstelle dieser induktiven Heizung kann natürlich gleichermaßen ein anderes Heizungssystem,
beispielsweise eine Widerstandsheizung, eingesetzt werden. Die Heizleistung der jeweils verwendeten
Heizung wird dabei bevorzugt so eingestellt daß das Silicium nach dem Aufschmelzen eins Temperatur von
etwa 1450 bis 1600° C aufweist außerdem ist es
zweckmäßig, die Heizung ständig laufen zu lassen, um die Gießstation 9 auf Temperatur zu halten, wodurch
beim Aufschmelzen einer nächsten Charge Silicium wertvolle Zeit gespart werden kann.
tu aufgeschmolzenen Silicium befindet sich eine Form 19,
beispielsweise aus Graphit welche auf einer drehbaren, in vertikaler Richtung bewegbaren wassergekühlten
Welle 20 aufsteht Auch diese Form kann durch eine geeignete Heizeinrichtung beheizt werden. Vorzugsweise
erfolgt dies durch eine auf der Höhe dieser Form, den unteren Teil der Gießstation 9 außen umschließende
zweite, mehrwindige Induktionsheizspule 21. Durch diese Induktionsheizspule 21 wird ein auf der gleichen
Höhe im Inneren befindliches zweites Graphitheizrohr 22, welches über beispielsweise Kohlestifte 23 mit dem
oberen Graphitheizrohr 15 verbunden ist aufgeheizt Nach unten ist dieses Graphitheizrohr beispielsweise
über einen Quarzring 24, auf welchem es aufsteht gegenüber dem Metallflansch 25, über welchen die
Gießstation mit dem Arbeitsraum 10 verbunden ist isoliert
Nachdem das gesamte feste Silicium in dem Schmelztiegel 5 durch die Wärmestrahlung des über die
Induktionsheizspule 18 induktiv aufgeheizten Graphit-
iu rohres 15 aufgeschmolzen ist wird der Schmelztiegel 5
beispielsweise vermittels des an der Welle 11 befindlichen Hakens 12 um eine horizontale Achse gekippt so
daß das schmelzflüssige Silicium in die darunterstehende und vermittels der Welle 20 um ihre zentrale
Γ) Längsachse gedrehte Form 19 ausfließt Diese Form 19
wird dabei vor dem Eingießen der Siliciumschmelze durch die Strahlungswärme des Graphitrohres 22,
welches induktiv durch die Induktionsheizspule 21 aufgeheizt wurde, auf eine Mindesttemperatur von etwa
4u 500 bis 12000C aufgeheizt Bei Beginn des Eingießens
der Schmelze kann diese Heizung abgeschaltet werden. Das Temperaturgefälle von 200 bis 10000C wird durch
eine intensive Kühlung des Bodens der Form eingestellt. Diese Intensivkühlung erfolgt vorzugsweise über die am
π oberen Ende der Welle 20 angebrachte Wärmeaustauscherfläche
26 aus beispielsweise Kupfer, welche von Kühlwasser durchströmt wird. Der obere Teil der Form
sowie die Oberfläche des eingegossenen Siliciums wird an zu schnellem Erstarren durch die Wärmeabstrahlung
so des darüber befindlichen heißen Kohletiegels 4 sowie
durch die Wärmeabstrahlung des oberen Graphitrohres 15 gehindert Um den Abkühlprozeß zusätzlich zu
steuern, kann die Form 19 auch von der Welle 20 abgesetzt werden. Dies erfolgt durch eine vorzugsweise
zusät :Iich eingebaute, in vertikaler Richtung bewegbare und kühlbare, zweite Welle 27, welche beispielsweise
über einen oberen ringförmigen Stützrahmen 28 die Form 19 außen abstützt so daß die Welle 20 nach unten
so weit zurückgenommen werden kann, daß die
bo Kühlfläche 26 nicht mehr mit dem Boden der Form 19 in
Kontakt ist
Wenn sämtliches Silicium aus dem Schmelzgefäß 5 ausgegossen ist, wobei die Schmelzmenge abhängig von
der Dimensionierung dieses Tiegels bzw. der Dimensio-
hi nierung der unterstehenden Form 19 für das Füllen
einer oder mehrerer dieser Formen ausreichend sein kann, so wird der nach dem Absenken des Schmelzgefäßes
5 aus dem Nachchargierrezipienten 1 geschlossene
vakuumdichte Schieber 14 nach Einstellung eines dem Gasdruck in der Gießstation entsprechenden Gasdrukkes
in der Nachchargierkammer 1 in diese vermittels der vertikal bewegbaren Welle 11 über den in den
Schlitz 13 einrastenden Haken 12 hochgezogen und auf "· eine horizontal verschiebbare, wassergekühlte Platte 2
abgestellt Nach einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich im Nachchargierrezipienten 1 gegenüber
einer verschiebbaren Platte 2 eine weitere derartige wassergekühlte, horizontal verschiebbare Platte, welche in
in einem Winkel von 90° zur ersteren angeordnet und über eine weitere vakuumdichte Türe oder Klappe aus
dem Nachchargierrezipienten 1 ausgefahren werden kann. Zweckmäßig wird auf dieser zweiten Sehiebedurchführung
bereits ein weiteres mit Silicium gefülltes ι r>
Schmelzgefäß bereitgestellt welches, wenn das leere Schmelzgefäß aus der Gießstation hochgefahren und
auf der ersten Schiebedurchführung abgestellt und zur Seite gezogen ist in die Mitte des Nachchargierrezipienten
1 nachgefahren, von dem Haken 12 der vertikal :<>
bewegbaren Welle U aufgenommen und in die Gießstation 9 abgesenkt wird. Nach dem Zurückfahren
der Welle 11 wird der vakuumdichte Schieber 14 geschlossen und der Inertgasdruck im Nachchargierrezipienten
erhöht und eine Umwälzgaskühlung in Gang -'"> gesetzt, so daß der leere Tiegel, der sich auf der ersteren,
verschiebbaren Platte 2 noch im Nachchargierrezipienten befindet, schnell auf eine niedrige Temperatur
abgekühlt werden kann. Nachdem der leere Tiegel etwa Raumtemperatur erreicht hat wird die vakuumdichte i<
> Türe oder Klappe 6 geöffnet die verschiebbare Platte 2 ganz herausgefahren und der leere Tiegel durch einen
neuen mit Silicium gefüllten ersetzt Anschließend wird dieser gefüllte Tiegel in den Nachchargierrezipienten 1
wieder eingefahren und die vakuumdichte Türe 6 tr>
verschlossen.
Nach dem Erstarren des in die Form 19 in der Gießstation eingegossenen Siliciums wird diese vermittels
der vertikal bewegbaren Welle 20 in den Transportraum 10 abgesenkt und vermittels einer, am
vorderen Ende eines im Transportraum 10 horizontal beweglichen Transportschlittens 29 ausgebildeten Haltegabel
von dieser Welle abgenommen und unter eine der Abkühlstationen, beispielsweise 30 oder 31,
gefördert Bevor die Form 19 nun von diesem Schlitten 29 durch die entsprechenden, wassergekühlten, vertikal
bewegbaren Wellen 32 bzw. 33 von dem Schlitten 29 wieder abgenommen und nach Öffnung der entsprechenden
vakuumdichten Absperrorgane 34 bzw. 35 in die Abkühlstationen 30 oder 31 eingefahren wird,
werden diese über die Gaseinlaß- bzw. -ablaßstutzen 36 und 37 bzw. 38 und 39 mit Inertgas, insbesondere Argon,
beschickt und ein Arbeitsdruck in diesen Abkühlstationen eingestellt der dem Arbeitsdruck im Transportraum
10 entspricht Durch horizontal bewegbare Schiebegabeln 40 bzw. 41 wird in den Abkühlstationen
die mit erstarrtem Silicium gefüllte heiße Form 19 von den Wellen 32 bzw. 33 abgenommen. Nach dem
Zurückfahren der vertikal beweglichen Wellen 32 bzw. 33 werden die Vakuumschieber 34 bzw. 35 geschlossen t>o
und die Abkühlstation, in welcher sich die heiße Form 19
befindet, von einem Kühlgas, beispielsweise Argon, durchströmt Um den Abkühlprozeß zu beschleunigen,
wird das Kühlgas zweckmäßig unter Oberdruck, vorteilhaft bei Drücken bis 2 bar durch die Abkühlstation
gepumpt Nachdem die siliciumgefüllten Formen völlig erkaltet sind, werden sie manuell durch Offnen der
vakuumdichten Absperrorgane, beispielsweise einer am Kopf befindlichen Klappe 42 oder einer seitwärts zu
öffnenden Türe 43 der Kühlstation entnommen. Zweckmäßig werden diese Abkühlstationen auch
gleichzeitig als Beschickungsstationen für leere Formen eingesetzt. In diesem Fall wird nach Entnahme der
gefüllten abgekühlten Form eine leere Form auf den Schieber 40 bzw. 41 abgestellt, die Absperrorgane 42
bzw. 43 wieder vakuumdicht verschlossen, ein Inertgasdruck entsprechend dem Arbeitsdruck im Transportraum
10 eingestellt, der Vakuumschieber 34 bzw. 35 geöffnet, die leere Form durch Hochfahren der vertikal
beweglichen Wellen 32 oder 33 von dem Schieber 40 bzw. 41 abgenommen und durch Absenken der Wellen
32 bzw. 33 in den Transportraum 10 eingefahren und die Vakuumschieber 34 bzw. 35 wieder geschlossen. Durch
den horizontal beweglichen Schlitten 29 wird die leere Form 19 von der jeweiligen Welle 32 oder 33
abgenommen und über die wassergekühlte drehbare Welle 20 unter die Gießstation gefördert Durch
Hochfahren der Welle 20 wird die leere Form sodann in die Gießstation 9 eingefahren.
Dieser Ablauf wird zweckmäßig so gesteuert daß nach Abnahme einer gefüllten Form von der Welle 20
durch den Schlitten 29 und Aufsetzen dieser Form auf beispielsweise die Welle 32, welche die gefüllte Form in
die Abkühlstation 30 befördert, der horizontal bewegliche Schlitten 29 sofort weiterfährt und eine, vermittels
der vertikal beweglichen Welle 33 aus der Abkühlstation 31 bereits in den Transportraum 10 eingefahrene
leere Form aufnimmt unter die Gießstation 9 befördert und vermittels der vertikal beweglichen Welle 20 in die
Gießstation zur Aufnahme einer neuen Charge Silicium einfährt
Bei größeren Anlagen, wie beispielsweise einem ringförmig geschlossenen oder einem gestreckten
Transportraum mit mehreren Gießstationen, einer Vielzahl von "Abkühlstationen und ggf. hiervon separaten
Beschickungsstationen, ist es natürlich zweckmäßig, im Transportraum mit mehreren horizontal verschiebbaren
Schlitten zu arbeiten, um nach Ausfahren einer gefüllten Form aus der jeweiligen Gießstation sofort
eine leere Form auf die, die Formen in die Gießstationen transportierenden Wellen setzen zu können.
Der horizontale Formen- oder Kokillentransport im Transportraum erfolgt zweckmäßig mit Schlitten mit
einseitig oder doppelseitig beladbaren Drehgabeln, die von einem elektronisch gesteuerten Schrittmotorantrieb
in die entsprechenden Positionen unterhalb der Abkühl-, Beschickungs- oder Gießstationen gefahren
werden. Anstelle eines Schrittmotorantriebs sind auch Antriebe der Schlitten mit konventionellen Motoren
denkbar, wobei die Positionen durch elektrische Kontakte abgegriffen werden. Zweckmäßig werden
allgemein alle Transportbewegungen über Induktivköpfe gegen Kollisionen abgesichert Die Information, ob
angewählte Positionen bereits mit Formen besetzt sind, kann beispielsweise über Lichtschranken gegeben
werden. Die genaue Zentrierung der Formen über den einzelnen Wellen erfolgt zweckmäßig über Indexbolzen,
also an der Spitze konisch ausgeführte Bolzen, an der Oberseite der Wellen, welche in passend konisch
ausgeführte Vertiefungen in den Formen einrasten.
Anstelle der hier beschriebenen Ausführungsform mit einer Nachchargierkammer und einer Aufschmelzeinrichtung
von festem Silicium in der Gießstation läßt sich Verfahren und Vorrichtung auch dahingehend variieren,
daß das Silicium schmelzflüssig aus Reinigungsvorrichtungen, wie sie beispielsweise in den Deutschen
Offenlegungsschriften 27 22 783, 27 22 784 oder 27 29 464 beschrieben sind, chargenweise abgezapft und
in der Gießstation in die einem Temperaturgefälle ausgesetzte Form vergossen wird.
Es ist außerdem möglich, das Verfahren dahingehend zu variieren, daß die Formen, insbesondere bei großen
Formen, nicht in einem Guß gefüllt werden, sondern mehrere Chargen nacheinander eingegossen werden,
wobei zweckmäßig jeweils dann nachgegossen wird, wenn die vorherig eingegossene Schmelzmenge erstarrt
ist.
Das beschriebene Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
erlaubt die Massenfertigung von Siliciumformkörpern
und Gußblöcken mit nahezu beliebigem Querschnitt und in prinzipiell nicht beschränkter Größe in
weitgehend kontinuierlicher Arbeitsweise. Bei der Weiterverarbeitung zu Solarzellen sind Gußblöcke mit
quadratischer Querschnittsfläche mit 100 bis 1000 cm2 und abgerundeten Ecken sowie einer Länge von 25 bis
100 cm am vorteilhaftesten. Nach dem Zersägen in einzelne Plättchen, beispielsweise nach dem multiplen
Läpptrennverfahren, wie es in der DE-OS 27 22 782 beschrieben ist, und nach entsprechender Dotierung und
Kontaktierung werden billige Solarzellen mit einem Wirkungsgrad über 10% erhalten, die auf vielen
Gebieten heute schon wirtschaftlich einsetzbar sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Verfahren zur semikontinuierlichen Herstellung von Siliciumformkörpern mit Kolumnarstruktur
durch Eingießen einer Siliciumschmelze in eine i Form und Erstarrenlassen der Schmelze, wobei man
die Kontaktfläche der Gießform mit der einen der beiden größten, einander gegenüberliegenden Begrenzungsflächen der Schmelze auf einer Temperatur
von maximal 12000C hält und die gegenüberlie- in
gende Begrenzungsfläche der Schmelze einer 200 bis 10000C darüberliegenden, aber unterhalb des
Schmelzpunktes von Silicium liegenden Temperatur aussetzt und anschließendes Abkühlen der Form,
dadurch gekennzeichnet, daß man den mit Silicium gefüllten Tiegel in einen evakuierbaren
Raum (Nachchargierkammer) einführt, diesen luftfrei macht und darin einen Inertgasdruck von 0,1 bis
150mbar einstellt und dann den Tiegel in einem
vakuumdichten Raum (Gießstation) bringt, der den gleichen Inertgasdruck aufweist und offen mit einem
Transportraum verbunden ist, anschließend bei Vorgabe von festem Silicium dieses aufschmilzt und
in die zuvor aus dem Transportraum in die Gießstation eingebrachte Form ausgießt und in dem >r>
eingestellten Temperaturgefälle erstarren läßt, dann den geleerten Tiegel über die Nachchargierkammer
ausfährt und nach dem Erstarren des Siliciums in der
Form diese über den Transportraum in eine vakuumdichte Abkühlkammer überführt w
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus vakuumdichten
Kammern mit Zu- und Ableitungen für Gase und mit bewegbaren Schmelztiegeln und Gießformen, gekennzeichnet
durch eine mit Aufnahmeeinrichtun- r> gen für SchmelzgefäSe versehene vakuumdichte
Nachchargierkammer (1) mit einem vakuumdichten Absperrorgan (6) gegenüber dem Außenraum, einer
mit der Nachchargierkammer über ein vakuumdichtes Absperrorgan (14) verbundenen Gießstation (S)
mit ein Temperaturgefälle festlegenden Heizeinrich· tungen (18) (21) sowie einer Halterung zur
Aufnahme und Bewegung einer Gießform und einem darüber angeordneten, zur Freigabe von
schmelzflüssigem Silicium entsprechend geformten <r>
und gehalterten, gegenüber Silicium weitgehend resistenten Gefäß, einem der Gießstation verbundenen Transportraum (10) mit Einrichtungen zum
Bewegen der Form, in die Gießstation und den Transportraum einmündende Zu- und Ableitungen w
für Gase, mit dem Transportraum über vakuumdichte Absperrorgane (34) (35) verbundene Abkühlkammern
(30) (31) mit Zu- und Ableitungen für Gase, sowie Halterungen für die Gießformen und gegenüber dem Außenraum vakuumdichten Absperrorga- r>r)
nen.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2745247A DE2745247C3 (de) | 1977-10-07 | 1977-10-07 | Verfahren und Vorrichtung zur semikontinuierlichen Herstellung von Siliciumformkörpern |
JP7878978A JPS5454977A (en) | 1977-10-07 | 1978-06-30 | Semiicontinuous producing method and apparatus of silicon molded article |
US05/925,506 US4175610A (en) | 1977-10-07 | 1978-07-17 | Process and apparatus for the semicontinuous production of silicon moldings |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2745247A DE2745247C3 (de) | 1977-10-07 | 1977-10-07 | Verfahren und Vorrichtung zur semikontinuierlichen Herstellung von Siliciumformkörpern |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2745247A1 DE2745247A1 (de) | 1979-04-12 |
DE2745247B2 true DE2745247B2 (de) | 1979-07-12 |
DE2745247C3 DE2745247C3 (de) | 1980-03-13 |
Family
ID=6020955
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2745247A Expired DE2745247C3 (de) | 1977-10-07 | 1977-10-07 | Verfahren und Vorrichtung zur semikontinuierlichen Herstellung von Siliciumformkörpern |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4175610A (de) |
JP (1) | JPS5454977A (de) |
DE (1) | DE2745247C3 (de) |
Families Citing this family (36)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2604378B1 (fr) * | 1978-06-30 | 1989-10-27 | Snecma | Appareillage de fonderie pour la fabrication de pieces metalliques moulees a structure orientee |
DE2925679A1 (de) * | 1979-06-26 | 1981-01-22 | Heliotronic Gmbh | Verfahren zur herstellung von siliciumstaeben |
JPS6012271A (ja) * | 1983-07-04 | 1985-01-22 | M C L:Kk | 鋳造装置 |
DE3427465A1 (de) * | 1984-07-25 | 1986-01-30 | Heliotronic Forschungs- und Entwicklungsgesellschaft für Solarzellen-Grundstoffe mbH, 8263 Burghausen | Verfahren und vorrichtung zur taktweisen herstellung von siliciumformkoerpern |
JPS6193614A (ja) * | 1984-10-15 | 1986-05-12 | Nec Corp | 半導体単結晶基板 |
DE3518829A1 (de) * | 1985-05-24 | 1986-11-27 | Heliotronic Forschungs- und Entwicklungsgesellschaft für Solarzellen-Grundstoffe mbH, 8263 Burghausen | Verfahren zur herstellung von formkoerpern aus siliciumgranulat fuer die erzeugung von siliciumschmelzen |
DE3532142A1 (de) * | 1985-09-10 | 1987-03-12 | Bayer Ag | Verfahren zum aufschmelzen und gerichteten erstarren von metallen |
JPS6379794A (ja) * | 1986-07-10 | 1988-04-09 | テキサス インスツルメンツ インコ−ポレイテツド | 材料処理炉と単結晶シリコンの球を形成する方法 |
US4770704A (en) * | 1987-03-13 | 1988-09-13 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Continuous method for manufacturing grain-oriented magnetostrictive bodies |
DE4039808C1 (de) * | 1990-12-13 | 1992-01-02 | Mtu Muenchen Gmbh | |
US5315091A (en) * | 1993-03-02 | 1994-05-24 | Leco Corporation | Resistively heated sample preparation apparatus |
JP3242292B2 (ja) * | 1995-06-15 | 2001-12-25 | シャープ株式会社 | 多結晶半導体の製造方法および製造装置 |
JPH09175882A (ja) * | 1995-12-26 | 1997-07-08 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶引上げ装置の部材取扱方法、単結晶引上げ装置の部材取扱機構、及び単結晶引上げ装置の部材取扱治具 |
JP3388664B2 (ja) * | 1995-12-28 | 2003-03-24 | シャープ株式会社 | 多結晶半導体の製造方法および製造装置 |
JP3520957B2 (ja) * | 1997-06-23 | 2004-04-19 | シャープ株式会社 | 多結晶半導体インゴットの製造方法および装置 |
JP3523986B2 (ja) * | 1997-07-02 | 2004-04-26 | シャープ株式会社 | 多結晶半導体の製造方法および製造装置 |
JPH11310496A (ja) | 1998-02-25 | 1999-11-09 | Mitsubishi Materials Corp | 一方向凝固組織を有するシリコンインゴットの製造方法およびその製造装置 |
KR100380482B1 (ko) * | 2000-12-15 | 2003-04-26 | 현대자동차주식회사 | 반응고 성형 시험용 재가열장치 |
EP1717201B1 (de) * | 2004-01-29 | 2012-03-07 | Kyocera Corporation | Form, herstellungsverfahren dafür und verfahren zur herstellung von polykristallinem siliciumsubstrat mit der form |
US7465351B2 (en) * | 2004-06-18 | 2008-12-16 | Memc Electronic Materials, Inc. | Melter assembly and method for charging a crystal forming apparatus with molten source material |
US7344594B2 (en) * | 2004-06-18 | 2008-03-18 | Memc Electronic Materials, Inc. | Melter assembly and method for charging a crystal forming apparatus with molten source material |
US7691199B2 (en) * | 2004-06-18 | 2010-04-06 | Memc Electronic Materials, Inc. | Melter assembly and method for charging a crystal forming apparatus with molten source material |
JP4863635B2 (ja) * | 2005-03-28 | 2012-01-25 | 京セラ株式会社 | 多結晶シリコンインゴットの鋳造方法 |
US8231948B2 (en) * | 2005-08-15 | 2012-07-31 | The University Of Florida Research Foundation, Inc. | Micro-molded integral non-line-of sight articles and method |
EP1974077A2 (de) * | 2006-01-20 | 2008-10-01 | BP Corporation North America Inc. | Verfahren und vorrichtungen zur herstellung von monokristallin-formsilicium und monokristallin-formsiliciumkörper für die fotovoltaik |
CN101796226A (zh) * | 2007-07-20 | 2010-08-04 | Bp北美公司 | 由籽晶制造铸造硅的方法 |
US8440157B2 (en) * | 2007-07-20 | 2013-05-14 | Amg Idealcast Solar Corporation | Methods and apparatuses for manufacturing cast silicon from seed crystals |
US8709154B2 (en) | 2007-07-25 | 2014-04-29 | Amg Idealcast Solar Corporation | Methods for manufacturing monocrystalline or near-monocrystalline cast materials |
WO2009015168A1 (en) | 2007-07-25 | 2009-01-29 | Bp Corporation North America Inc. | Methods for manufacturing geometric multi-crystalline cast materials |
TW201012978A (en) * | 2008-08-27 | 2010-04-01 | Bp Corp North America Inc | Apparatus and method of use for a casting system with independent melting and solidification |
DE102009021003A1 (de) * | 2009-05-12 | 2010-11-18 | Centrotherm Sitec Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Bereitstellung flüssigen Siliziums |
PL224286B1 (pl) * | 2011-08-17 | 2016-12-30 | Polycor Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością | Sposób syntezy surowcowego wsadu korundu w postaci bloczka polikrystalicznego do hodowania kryształów szafiru oraz urządzenie do realizacji tego sposobu |
DE102012109248A1 (de) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | Fluxana GmbH & Co. KG | Herstellung von Analyseproben |
CN103438704B (zh) * | 2013-08-09 | 2016-04-06 | 上海森松压力容器有限公司 | 化合物的高温合成炉***及该***的使用方法 |
WO2016041063A1 (en) * | 2014-09-15 | 2016-03-24 | Materiaux Nieka Inc. | Method and apparatus for preparing an analytical sample by fusion |
CN111910247A (zh) * | 2019-05-08 | 2020-11-10 | 赛维Ldk太阳能高科技(新余)有限公司 | 一种定向凝固生长晶体硅的铸锭炉及应用 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1269833A (en) * | 1969-07-11 | 1972-04-06 | Rolls Royce | A method and apparatus for producing a metal article |
US3601179A (en) * | 1970-01-23 | 1971-08-24 | Pennwalt Corp | Multichamber directional solidification vacuum casting furnance |
US3895672A (en) * | 1973-12-26 | 1975-07-22 | United Aircraft Corp | Integrated furnace method and apparatus for the continuous production of individual castings |
DE2508803C3 (de) * | 1975-02-28 | 1982-07-08 | Wacker-Chemitronic Gesellschaft für Elektronik-Grundstoffe mbH, 8263 Burghausen | Verfahren zur Herstellung plattenförmiger Siliciumkristalle mit Kolumnarstruktur |
-
1977
- 1977-10-07 DE DE2745247A patent/DE2745247C3/de not_active Expired
-
1978
- 1978-06-30 JP JP7878978A patent/JPS5454977A/ja active Granted
- 1978-07-17 US US05/925,506 patent/US4175610A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5454977A (en) | 1979-05-01 |
US4175610A (en) | 1979-11-27 |
DE2745247A1 (de) | 1979-04-12 |
JPS5721515B2 (de) | 1982-05-07 |
DE2745247C3 (de) | 1980-03-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2745247C3 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur semikontinuierlichen Herstellung von Siliciumformkörpern | |
DE2451921C3 (de) | Verfahren und integrierte Ofenanlage zum kontinuierlichen Erzeugen von einzelnen Gußstücken | |
DE19607805C1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Schmelzen und Gießen von Metallen in Formen | |
DE68913237T2 (de) | Siliciumgiessvorrichtung. | |
DE3036177A1 (de) | Vorrichtung zum herstellen von festen kristallen aus geschmolzenem material | |
DE69506809T2 (de) | Induktionsofen zum Vakuumschmelzen und Druckgiessen | |
EP0526685B1 (de) | Verfahren zum teilkontinuierlichen Schmelzen keramischen Materials in Induktionsschmelzöfen mit Sinterkrustentiegel, ein hierfür geeigneter Ofen und Vorrichtung zum periodischen Schmelzanstich | |
DE68916157T2 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Züchtung von Kristallen aus Halbleitermaterialien. | |
DE3232523C2 (de) | Verfahren zum isostatischen Heißpressen von Pulverformkörpern | |
DE102014113806B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von DS/SC Gusskörpern | |
DE4018967A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum giessen von siliciumbloecken mit kolumnarstruktur als grundmaterial fuer solarzellen | |
DE3427465A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur taktweisen herstellung von siliciumformkoerpern | |
DE2135159B2 (de) | Schmelz-, Gieß- und Kristallisationsanlage für den Betrieb unter Vakuum oder Schutzgas | |
DE2258993A1 (de) | Giessmaschine | |
EP1162290B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Einschmelzen und Erstarren von Metallen und Halbmetallen in einer Kokille | |
DE102012005069A1 (de) | "Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von solartauglichen Siliziumblöcken" | |
US3584676A (en) | Method for the manufacture of single crystals | |
EP0070055B1 (de) | Schleudergussanlage zur Herstellung von Präzisionsgussstücken | |
EP0095707A1 (de) | Verfahren zum Herstellen polykristalliner, für nachfolgendes Zonenschmelzen geeigneter Siliciumstäbe | |
DE1433406B2 (de) | Anordnung zum Entgasen von Stahloder Metallschmelzen | |
DE69027771T2 (de) | Induktionsschmelz- und -giessofen | |
DE1041652B (de) | Verfahren zum Betrieb einer Vakuum-Induktionsschmelzanlage | |
DE3334733A1 (de) | Verfahren und anlage zum herstellen von hochreinen legierungen | |
DE3942128A1 (de) | Erschmelzen von superlegierungen ohne verunreinigungen | |
DE669741C (de) | Vorrichtung zum Herstellen von Gussbloecken |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OAP | Request for examination filed | ||
OD | Request for examination | ||
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |