从具有非均匀热阻的坩埚制造晶体材料的装置制造方法及图纸

坩埚形成装置(10)，用于通过定向固化制造晶体材料，包括底部(2)和至少一个侧壁(4)。底部(2)包括具有第一热阻的第一部分(2a)和具有第二热阻的第二部分(2b)，第二热阻低于第一热阻。第二部分(2b)设计为容放籽晶(3)以制造晶体材料。底部(2)和侧壁(4)至少部分地由紧密密封件(1)形成，紧密密封件(1)包括至少一个参与限定所述第一和第二部分(2a、2b)的缺口。第一部分(2a)由具有附加第一热阻的第一抗粘合层覆盖。第二部分(2b)可由具有附加第二热阻的第二抗粘合层(9b)覆盖，附加第二热阻低于第一热阻。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从具有非均匀热阻的坩埚制造晶体材料的装置
本专利技术涉及坩埚形成装置，用于通过定向固化制造晶体材料，设置有底部和至少一个侧壁。
技术介绍
光伏工业上所用的硅大部分是多晶结构的结晶硅，即单晶晶粒而不相对于彼此固定取向并且由晶粒边界围绕。这种类型材料的生长在布里奇曼型结晶炉中的坩埚中进行。如图1所不，i甘祸10具有底部2,由籽晶3部分覆盖。为了改善获得材料中晶粒的定向，籽晶，即生长核，沉积在坩埚的底部。然后，硅给料沉积在坩埚中，然后融化，注意不全部融化籽晶。然后以从籽晶执行液态浴(liquidbath)的固化，从其表面结晶方向以限定方式开始结晶。该技术，称为籽晶上生长，使硅的生长条件能更好地控制，但是存在与坩埚中有籽晶相关的另外的限制。坩埚内的热梯度必须完美地控制以防止籽晶的全部分解。因此，如果熔化浴与至少部分保持固态的籽晶接触，则可仅发生晶体材料从籽晶固化。该特定设置对坩埚内的热梯度给出很大的限制，并且主要就考虑籽晶而言。在文件W02010/005705中，热交换器仅设置在标记为70的反向坩埚内的籽晶之下。该特定结构通过籽晶实现液态浴的冷却，从而降低熔化籽晶的风险。然而，该结构也导致产生不平行于坩埚底部的等温线，这对获得的晶体材料的电性能有害。文件US2011/0180229描述了一种坩埚，该坩埚的复合底部表面限定具有用于热传递的不同热特性的区域。文件CN101979718和CN101935869中给出类似的教导，其描述了底部表面设置有几个缺口的坩埚。
技术实现思路
本专利技术的一个目标是提供至少部分地克服上述不足的坩埚形成装置。该目标倾向于通过根据所附权利要求的装置实现。本专利技术的进一步目标是提供坩埚的制造方法。该目标倾向于通过根据所附权利要求的方法实现。本专利技术的再进一步目标是提供制造晶体材料的方法，其可实现从存在于坩埚底部的籽晶的生长更容易控制。该目标倾向于通过根据所附权利要求的方法实现。【附图说明】其它的优点和特征从本专利技术的以下特定实施例的描述将变得清楚易懂，本专利技术的特定实施例仅以非限定示例的目的给出且表示在附图中，其中:图1 (已经描述)表示根据现有技术的示例的包含籽晶的坩埚的横截面示意图；图2至5以横截面的方式表示包根据本专利技术第一实施例的含籽晶的坩埚的不同变型；图6和7以俯视图和透视图的示意方式表示设置有圆形腔的坩埚，该圆形腔形成在坩埚的底部的内表面中；图8至11以俯视图和透视图的示意方式表示设置有纵向凹腔的坩埚，该纵向凹腔形成在坩埚的底部的内表面中，凹腔的截面是矩形或三角形；图12以透视图的示意方式表示设置有纵向凸起的反向坩埚，该纵向凸起设计为与图11的坩埚的底部的外表面中形成的纵向凹腔配合；图13以横截面图的示意方式表示根据本专利技术第二实施例的坩埚；图14以横截面图的示意方式表示根据本专利技术的提供有坩埚和籽晶的固化装置，图15和16表示用于在坩埚的底部中形成抗粘合层的方法的两个步骤。【具体实施方式】根据本专利技术的坩埚形成装置10，在下文称为坩埚，包括底部2和至少一个侧壁4。坩埚10可为任何形状。为了示例的目的，坩埚的底部2形成的截面，即形状，可为正方形、矩形或圆柱形。在正方形或矩形截面的坩埚的情况下，坩埚包括两两相接的几个侧壁4，以与底部2—起限定坩埚的内部空间，坩埚的内部空间设计为在通过定向固化而发生固化时容放材料。在圆柱截面的坩埚的情况下，例如旋转的圆柱，坩埚10包括沿着底部的外围延伸的单一侧壁4，以与底部2 —起限定坩埚的内部空间。侧壁4垂直于坩埚10的底部2，或者基本上垂直于底部2。坩埚10的底部2和侧壁或壁4形成坩埚10的紧密密封件I的一部分。紧密密封件I由在熔化和固化阶段能承受高温的材料制造。在优选方式中，坩埚10的紧密密封件I由硅石制造。紧密密封件I也可由石墨制造，或者由包括树脂和诸如碳纤维的加强纤维的混合物的复合材料制造。坩埚10优选制作成单件以加强机械强度，但是它也可另外包括其它添加元件的紧密密封件。坩埚10通过其紧密密封件I相对于熔化的材料实现密封功能，即底部2和侧壁4使熔化的材料不能从坩埚流出。坩埚10的底部2包括具有第一热阻值的第一部分2a和具有第二热阻值的第二部分2b，第二热阻值低于第一热阻值。热阻是指坩埚的底部限制内表面与外表面之间热传递的能力。第二部分2b设计为容放由第二晶体材料制造的籽晶以帮助制造晶体材料。第二晶体材料可与要固化的材料相同或不同。坩埚10的该特性使热量通过第二部分2b比通过第一部分2a更容易提取。第二部分可为任何形状，例如，正方形、圆形或矩形。在或多或少垂直于内表面和外表面的方向上测得坩埚的内表面和坩埚的外表面之间的热阻值。此外，根据本专利技术，紧密密封件I包括至少一个缺口，其参与限定第一和第二部分2a和2b。一个或多个缺口设置在紧密密封件I的底部，并且该缺口可设置在紧密密封件的内表面位置或外表面的位置。紧密密封件I的内表面设计为容放要固化的材料。坩埚形成装置的底部2和侧壁4至少部分地由紧密密封件I形成，其优选为单块(monoblock,),并且更优选为单片(monolithic),即由单一材料制造。在单片集成的情况下，紧密密封件I形成坩埚10。在单块集成的情况下，紧密密封件I与一个或多个附加元件一起形成坩埚10。根据第一优选实施例，坩埚I的紧密密封件的底部2中的缺口限定或包含坩埚的底部的第二部分2b。如图2所示，紧密密封件I包括位于底部2的内表面中的缺口。该缺口限定第二部分2b。第一部分2a可完全围绕第二部分2b，第二部分2b在这里相对于侧壁4基本上位于紧密密封件I的底部2的中心。第一部分2a在第二部分2b的整个周线上延伸。紧密密封件I的底部2可包括在第二部分2b周围形成环的第一部分2a，优选具有垂直于坩埚的底部的对称轴，以在坩埚内的热交换中保持最大的对称性。在可替换实施例中，紧密密封件I的底部2包括多个第一部分2a和第二部分2b。为了示例的目的，底部2包括多个第二部分2b，其由第一部分2a围绕(图6和7)。在优选实施例中，第一和第二部分2a、2b连接到坩埚的底部2的侧表面。两个表面可为两个连续的侧壁或者两个相对的侧壁。在此情况下，第一部分2a至少部分地围绕第二部分2b，即第一部分2a在第二部分2b的至少部分的周线上延伸(图8至11)。第一和第二部分优选具有平行的纵向轴。在更加优选的实施例中，第一和第二部分在紧密密封件I的底部中交替。在采用几个第二部分2b时，在紧密密封件I的底部中混合前面所述的不同实施例是可能的。如图2所示，第一部分2a的厚度大于第二部分2b的厚度，从而获得紧密密封件I的底部2的热阻差。在图2所示的实施例中，紧密密封件I的底部2的外壁是平坦的，能在紧密密封件I使用期间使熔化浴(molten bath)施加的负荷分散并且防止紧密密封件I的快速变形。缺口或凹陷区域位于紧密密封件的底部2的内表面位置，限定第二部分2b。缺口是紧密密封件中厚度减小的区域，例如，凹陷或盲孔。缺口包括底部和至少一个侧壁。缺口是放置籽晶3的优选区域，因为它能更好地去除源自熔化材料浴的热量。在优选方式中，籽晶3具有比缺口更小的侧向尺寸，从而防止任何的重叠产生一组能够造成籽晶的破裂的应力。在图3所示第一实施例的变型中，紧密密封件I的底部2的内壁是平坦的，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种坩埚形成装置，用于通过定向固化而制造晶体材料，包括底部(2)和至少一个侧壁(4)，其中该底部(2)包括：具有第一热阻的第一部分(2a)和具有低于该第一热阻的第二热阻的第二部分(2b)，并且设计为容放用于制造所述晶体材料的由第二晶体材料制造的籽晶(3)，该底部(2)和该至少一个侧壁(4)至少部分地由紧密密封件(1)形成，该紧密密封件(1)包括至少一个参与限定所述第一和第二部分(2a、2b)的缺口，该装置的特征在于，该第一部分(2a)由具有附加第一热阻的第一抗粘合层(9、9a)覆盖，并且该第二部分(2b)由具有低于该第一热阻的附加第二热阻的第二抗粘合层(9b)覆盖，或者该第二部分(2b)没有抗粘合层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.05 FR 11026901.一种坩埚形成装置，用于通过定向固化而制造晶体材料，包括底部(2)和至少一个侧壁(4)，其中该底部(2)包括: 具有第一热阻的第一部分(2a)和具有低于该第一热阻的第二热阻的第二部分(2b)，并且设计为容放用于制造所述晶体材料的由第二晶体材料制造的籽晶(3)， 该底部(2)和该至少一个侧壁(4)至少部分地由紧密密封件(I)形成，该紧密密封件(1)包括至少一个参与限定所述第一和第二部分(2a、2b)的缺口， 该装置的特征在于，该第一部分(2a)由具有附加第一热阻的第一抗粘合层(9、9a)覆盖，并且该第二部分(2b)由具有低于该第一热阻的附加第二热阻的第二抗粘合层(9b)覆盖，或者该第二部分(2b)没有抗粘合层。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于该第一抗粘合层(9a)比该第二抗粘合层(9b)厚。3.根据权利要求1和2中之一所述的装置，其特征在于该第一抗粘合层(9a)与该第二抗粘合层(9b)由相同的材料制造。4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于该装置包括多个第一和第二部分(2a、2b)，该多个第一和第二部分(2a、2b)之间交替，从第一侧壁(4)到相对的第二侧壁⑷。5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于该紧密密封件(I)的该底部(2)的该内壁包括代表该第二部分(2b)的缺口。6.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于该紧密密封件(I)的该底部(2)的该内壁是平坦的。7.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于该紧密密封件(I)的该底部(2)的该外壁包括代表该第一部分(2a)的缺口，并且该装置包括位于代表该第一部分(2a)的该缺口中的附加部分(8B)，该附加部分(SB)构造为使其热阻与该紧密密封件(I)在该第一部分(2a)位置的热阻之和大于该紧密密封件(I)在该第二部分(2b)位置的热阻值。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于该附加部分(SB)由热阻率高于该紧密密封件(I)的该底部的热阻率的材料制造。9.一种根据权利要求1至8中任一项的用于定向固化的坩埚的制造方法，该坩埚包括底部(2)和至少一个侧壁(4)，其特征在于该方法包括: 在该坩埚(10)的该底部(2)上形成掩模(11)从而限定由该掩模(11)覆盖的区域和未覆盖区域， 沉积涂层(12)，该涂层(12)设计为形成抗粘合层， 去除该掩模(11)， 退火该涂层(12)以形成该第一抗粘合层(9)。10.根据权利要求9所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：F库斯蒂尔，D卡梅尔，A儒伊尼，E皮汉，
申请(专利权)人：原子能和代替能源委员会，
类型：发明
国别省市：法国;FR