RU96115016A

RU96115016A - SILICON SEMICONDUCTOR PLATE OF A NEW TYPE AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE

Info

Publication number: RU96115016A
Application number: RU96115016/25A
Authority: RU
Inventors: Эндрес Артур; Мартинелли Джулиано
Original assignee: Сименс АГ
Priority date: 1993-12-17
Filing date: 1994-12-14
Publication date: 1998-10-27

Claims

1. Солнечный элемент, выполненный на механически стабильной, имеющей толщину от 60 до 90 мкм кремниевой полупроводниковой пластине в качестве подложки, которая содержит три взаимно развернутые монокристаллические области (6, 7, 8), которые образуют три круговых сектора, граничные поверхности и линии которых проходят радиально друг относительно руга и образуют между собой угол (W6, W7, W8) меньше 180^o, причем две из граничных поверхностей являются границами двойниковых зерен первого порядка между соответственно двумя <111>-плоскостями кристалла с;
легким p-легированием в пластине;
плоским на глубину 0,2 - 2 мкм n⁺-легированным эмиттером на фронтальной стороне;
первым пассивирующим слоем на фронтальной стороне;
вторым пассивирующим слоем или back surface field на фронтальной стороне и
токоотводящими контактами на фронтальной и обратной сторонах.1. A solar cell made on a mechanically stable silicon semiconductor wafer having a thickness of 60 to 90 μm as a substrate, which contains three mutually unfolded single-crystal regions (6, 7, 8) that form three circular sectors, the boundary surfaces and lines of which pass radially relative to each other and form an angle between themselves (W6, W7, W8) of less than 180 ^o , and two of the boundary surfaces are the boundaries of the twin grains of the first order between respectively two <111> -planes of crystal c;
light p-doping in the plate;
flat to a depth of 0.2 - 2 μm n ⁺ doped emitter on the front side;
the first passivating layer on the front side;
a second passivating layer or back surface field on the front side and
current-carrying contacts on the front and back sides.

2. Солнечный элемент по п. 1, изготовленный из полученного тигельной вытяжкой кремния (Cz-Si), с коэффициентом полезного действия больше 20%. 2. The solar cell according to claim 1, made from silicon obtained by crucible drawing (Cz-Si), with an efficiency of more than 20%.

3. Солнечный элемент по п. 1 или 2, при котором граничные поверхности расположены примерно перпендикулярно к плоскости пластины и образуют относительно друг друга углы W6, W7 и W8, причем справедливо
W7 = W8 = (180^o - W6)/2 и W6 =109,47 ± 2^o.3. The solar cell according to claim 1 or 2, in which the boundary surfaces are located approximately perpendicular to the plane of the plate and form angles W6, W7 and W8 relative to each other, moreover,
W7 = W8 = (180 ^o - W6) / 2 and W6 = 109.47 ± 2 ^o .

4. Солнечный элемент по любому из пп. 1 - 3, при котором граничные поверхности трех монокристаллических областей (6, 7, 8) являются <110>-плоскостями кристалла. 4. The solar cell according to any one of paragraphs. 1 - 3, in which the boundary surfaces of the three single-crystal regions (6, 7, 8) are <110> -planes of the crystal.

5. Солнечный элемент по любому из пп. 1 - 4, который имеет на фронтальной стороне текстурирование в форме вытравленных в поверхности полупроводника конусов (12). 5. The solar cell according to any one of paragraphs. 1 - 4, which has texturing on the front side in the form of cones etched in the surface of the semiconductor (12).

6. Солнечный элемент по любому из пп. 1 - 5, при котором первый пассивирующий слой на фронтальной стороне является окисным слоем, который дает скорость рекомбинации носителей заряда S_r на поверхности меньше 1000 см/с.6. The solar cell according to any one of paragraphs. 1 - 5, in which the first passivating layer on the front side is an oxide layer, which gives the carrier recombination rate S _r on the surface less than 1000 cm / s.

7. Солнечный элемент по любому из пп. 1 - 6, при котором скорость рекомбинации носителей заряда S_r на обратной стороне составляет меньше 100 см/с.7. The solar cell according to any one of paragraphs. 1 - 6, in which the carrier recombination rate S _r on the reverse side is less than 100 cm / s.

8. Способ изготовления кремниевой полупроводниковой пластины для подложки солнечного элемента с тремя развернутыми друг относительно друга имеющими форму кругового сектора монокристаллическими областями (6, 7, 8) со следующими операциями:
изготовление трех имеющих форму октаэдра затравочных кристаллов (H, T1, T2) путем выпиливания из обычного <110> ориентированного монокристалла таким образом, что все поверхности октаэдра идентичны с <111> плоскостями кристалла;
соединение двух из затравочных кристаллов (H, T1) путем наложения и фиксирования проволокой так, что образуется граница двойниковых зерен первого порядка;
с помощью двух соединенных затравочных кристаллов (H, T1) путем способа выращивания кристаллов выращивают бикристалл (BS);
из бикристалла (BS) выпиливают конусную часть (K) и при этом у обоих полукристаллов освобождают соответственно по одной плоскости <111>;
третий затравочный кристалл (T2) вводят в конусный зазор так, что он образует с <111> поверхностью кристалла вторую границу двойниковых зерен первого порядка;
бикристалл (BS) укорачивают примерно до длины третьего затравочного кристалла (T2) с получением трикристаллической затравки;
с помощью трикристаллической затравки путем способа выращивания кристаллов вытягивают трикристаллический стержень из расплава кремния;
из трикристаллического стержня выпиливают проволочный пилой полупроводниковые пластины.8. A method of manufacturing a silicon semiconductor wafer for the substrate of a solar cell with three monocrystalline regions (6, 7, 8) having circular sectors in the shape of a circular sector and deployed with the following operations:
fabrication of three octahedron-shaped seed crystals (H, T1, T2) by sawing from a conventional <110> oriented single crystal in such a way that all surfaces of the octahedron are identical with <111> crystal planes;
the connection of two of the seed crystals (H, T1) by applying and fixing with a wire so that the boundary of the twin grains of the first order is formed;
using two connected seed crystals (H, T1), a bicrystal (BS) is grown by a crystal growth method;
the conical part (K) is cut out from the bicrystal (BS), and in this case, both semi-crystals are freed, respectively, along one plane <111>;
a third seed crystal (T2) is introduced into the conical gap so that it forms, with <111> the surface of the crystal, a second boundary of first order twin grains;
the bicrystal (BS) is shortened to about the length of the third seed crystal (T2) to obtain a tricrystalline seed;
using a tricrystalline seed, a tricrystalline rod is drawn from a silicon melt by a crystal growth method;
semiconductor wafers are cut from a tricrystalline rod by a wire saw.

9. Способ по п. 8, при котором для фиксирования затравочных кристаллов (H, T1, T2) используют молибденовую проволоку. 9. The method of claim 8, wherein a molybdenum wire is used to fix the seed crystals (H, T1, T2).

10. Способ по п. 8 или 9, при котором для выращивания кристаллов используют метод Чохральского. 10. The method according to p. 8 or 9, in which for the growth of crystals using the Czochralski method.

11. Способ по любому из пп. 8 - 10, при котором трикристаллическую затравку и растущий трикристаллический стержень ориентируют так, что на трикристаллическом стержне образуются шесть зеркалоподобных граней. 11. The method according to any one of paragraphs. 8-10, in which the tricrystalline seed and the growing tricrystalline rod are oriented so that six mirror-like faces are formed on the tricrystalline rod.

12. Способ по любому из пп. 8 - 11, при котором после вытягивания первого трикристаллического стержня из кварцевого тигля для плавления максимально до половины использованный расплав кремния дополняют путем добавки свежего кремния и весь процесс повторяют до десяти раз. 12. The method according to any one of paragraphs. 8 - 11, in which, after pulling the first tricrystalline rod from the quartz crucible for melting, to the maximum half the used silicon melt is supplemented by adding fresh silicon and the whole process is repeated up to ten times.

13. Способ по п. 12, при котором в качестве затравочного кристалла используют отпиленное острие ранее вытянутого трикристаллического стержня. 13. The method according to p. 12, in which as a seed crystal using a sawn off tip of a previously elongated tricrystalline rod.