硅板及其生产方法和太阳能电池技术

一种在其表面上具有晶粒间界线的多晶硅板，并且晶粒间界线中的至少一条是准线性晶粒间界线（１）；所述硅板用于生产太阳能电池；使用具有点状突起或线形突起的不规则表面的衬底可形成硅板，这使得可控制晶粒间界线。同样，可提供廉价的和高质量的硅板。此外，通过使用这种硅板生产太阳能电池，也可提供廉价的和高质量的太阳能电池。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种硅板，其特征在于在其表面存在晶粒间界线。本专利技术进一步涉及一种由该硅板形成的太阳能电池以及该硅板的生产方法。
技术介绍
通常用单晶硅片制造太阳能电池。然而，由于单晶硅片的形成需要长的时间，导致其非常昂贵，使得使用它们的太阳能电池也非常昂贵。近年来，具有多晶硅衬底的硅太阳能电池的成本日益跌落，其产量显著增加。然而，为了太阳能电池的广泛应用，需要进一步降低成本。现在，对于如此迅速地流行的太阳能电池，主要用多晶硅作为衬底。通常多晶硅通过铸造法生产，如日本专利公开No.11-21120中的公开。在铸造技术中，坩埚中的熔融硅从硅固化用坩埚的底部逐渐地冷却，以获得从坩埚底部长出的具有长晶粒的硅锭作为其主体。把硅锭切成薄板得到用于太阳能电池的晶片。作为另一个无需这种切片步骤的形成薄硅板的方法，如日本专利公开No.2000-302431公开了一种横向牵拉的方法。贮槽容纳熔融态的硅，一个靠近贮槽放置的固化槽装有温度低于硅固化温度的熔融金属。当熔融硅与固化槽中熔融金属接触时，熔融硅被横向牵拉，使其连续地冷却并固化形成硅板。在固化槽中，凝固点低于硅凝固点的锡、锡合金等被保持在高于自身凝固点的温度下，以使熔融硅固化。作为另一种方法，无需切片的硅带生长已经被研究约20年。尤其是RGS(带生长硅)和其它技术已使引起人们对于以更块速度生长硅的关注。使用RGS技术，从硅熔融物直接形成薄硅板。这个想法是通过从接近硅衬底的凝固生长前沿的表面迅速传热(提取热)而实现硅衬底的高速生长。对于RGS方法，装有熔融硅的坩埚的底部平板部分在冷却的同时横向移动，以实现硅板的迅速生长。(“MICROSTRUCTURALANALYSIS OF THE CRYSTALUZATION OF SILICON RIBBONSPRODUCED BY THE RGS PROCESS”I.Steinbach等人，26th PVSC，1997，第91-93页)。当底部平板部分被从熔融物中拉出时，平板上的硅在拉出后即刻是液相的，其同时从两个表面冷却，即从拉出平板的下表面和从硅的表面。日本专利公开No.61-275119描述了另一个形成硅带的方法，其中水冷金属辊(衬底)的表面浸入硅熔融物中，以在衬底表面形成固体硅层。这个方法具有纯化作用，如此得到的固化带的纯度比熔融硅的纯度更高。如上所述的从硅锭生产硅片和从熔融态硅直接生产硅板的常规方法具有以下问题。首先，对于铸造方法而言，使在坩埚中熔融的硅固化。当硅熔融物固化时，其膨胀并受到坩埚壁表面的应力。为松弛应力和抑制裂纹的产生，并同时改善结晶质量，需要花费长时间来生产硅锭。另外，硅锭被生产之后，需要分批型切片步骤以加工硅锭形成晶片。例如使用多线锯进行切片步骤以一次形成多个晶片。然而切片还需要数十个小时。这样，使用铸造方法很难提供低成本的晶片，因为形成晶片需要花费很长时间，并且切片步骤中的切片损失会降低硅原料的利用率。此外，从坩埚底部附近、壁附近和中心得到的晶片的结晶质量不同。在如日本专利公开No.2000-302431中公开的横向牵拉方法中，硅熔融物被从横方向拉出，其通过装有锡或锡合金熔融金属的固化槽，从而获得硅板。根据该方法，可以节约生产硅锭所需的长时间，切片步骤也是不必要的，因此避免了切片损失。因此可增加硅原料的利用率。另外，因为通过从凝固槽中熔融金属的表面提取热量获得结晶，故结晶可在一个方向上被定向。然而由于装有熔融金属的凝固槽靠近硅熔融物的贮槽放置，所以难以进行严格的热控制。更具体地说，硅熔点为约1420℃，而锡熔点是232℃，因此装有硅熔融物的贮槽和含有锡熔融物的凝固槽之间的界面会受到热对流的显著影响。另外，如果提高固化槽的温度以避免对流的这种影响，则由于凝固槽中熔融金属产生蒸气，会发生相当多的杂质污染。在RGS带生产方法中，RGS带本身的稳定生长是困难的。据描述在所得结晶的生长前沿，在固液界面与平板表面成一定角度的状态下硅固化和生长。另据描述晶粒是垂直于平板表面的柱状结晶。然而，结晶是不受控制的，使太阳能电池之间性质会有相当大的差异。因此，虽然可能生产出廉价的硅板，还需改进电池工艺以改善或者稳定所得的太阳能电池的性能。这需要复杂的过程，阻碍了廉价太阳能电池的生产。在日本专利公开No.61-275119中公开的另一个硅带生产方法中，据描述得到了一种晶粒尺寸至少为100μm的硅带。然而没有任何详细说明。基于以上所述，本专利技术的目标是克服上述问题，提供廉价的晶片及其生产方法。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供的硅板是在其表面具有晶粒间界线的多晶硅板，其中晶粒间界线中的至少一条是准线性晶粒间界线。根据本专利技术的另一个方面，提供的硅板是在其表面具有晶粒间界线的多晶硅板，其中晶粒间界线中的至少一条是准线性晶粒间界线，并且形成准线性晶粒间界线的晶粒的至少90％是随机排列的。根据本专利技术的又一个方面，提供的硅板是在其表面具有晶粒间界线的多晶硅板，其中晶粒间界线中的至少两条是大约彼此平行的准线性晶粒间界线。根据本专利技术的又一个方面，提供的硅板是在其表面具有晶粒间界线的多晶硅板，其中晶粒间界线中的至少两条是彼此交叉的准线性晶粒间界线。根据本专利技术的又一个方面，提供的硅板是在其表面具有晶粒间界线的多晶硅板，其中晶粒间界线中的至少两条是彼此交叉的准线性晶粒间界线，并且它们的交点的锐角至少为30°以及不大于90°。根据本专利技术的又一个方面，提供的硅板是在其表面具有晶粒间界线的多晶硅板，其中晶粒间界线的间距为至少0.05mm以及不大于5mm。上述硅板的进一步特征可在于，硅板表面的准线性晶粒间界线位于与具有突起和凹陷的衬底表面上的凹陷对应的位置，并且100mm2的硅板表面范围包括不超过50条这种准线性晶粒间界线，或者由硅板表面的准线性晶粒间界线限定的部分的面积不小于0.25mm2。根据本专利技术的一个方面，提供的太阳能电池是通过在具有准线性晶粒间界线的硅板上形成电极而获得的。根据本专利技术的另一个方面，提供的太阳能电池的特征在于在具有准线性晶粒间界线的硅板上形成太阳能电池。根据本专利技术的一个方面，提供了硅板的生产方法，该方法包括步骤通过在温度不高于硅熔融温度的衬底上使硅熔融物固化形成硅板。硅板的生产方法的进一步特征在于衬底至少在其与熔融硅接触的表面上具有突起和凹陷部分，并且该突起是线性排列的。附图简要说明附图说明图1为本专利技术的具有准线性晶粒间界线的硅板的示意图。图2为本专利技术的具有准线性晶粒间界线的硅板的一部分的示意图。图3为本专利技术的另一个具有准线性晶粒间界线的硅板的示意图。图4为常规使用的普通多晶太阳能电池的透视图。图5为使用本专利技术的具有准线性晶粒间界线的硅板的太阳能电池的透视图。图6为生产本专利技术的硅板的装置的示意图。图7为生产本专利技术的硅板的另一个装置的示意图。图8为用于生产本专利技术的具有准线性晶粒间界线的硅板的衬底的透视图。图9为用于生产本专利技术的具有准线性晶粒间界线的硅板的另一个衬底的透视图。图10为用于生产本专利技术的具有准线性晶粒间界线的硅板的另一个衬底的透视图。图11为用于生产本专利技术的具有准线性晶粒间界线的硅板的另一个衬底的透视图。图12为一种常规硅板受到碱蚀后获得的铸造衬底的光学显微镜照片。图13显示了取自本专利技术的具有准线性晶粒间界本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在其表面具有晶粒间界线的多晶硅板，其中晶粒间界线中的至少一条是准线性晶粒间界线（１）。

【技术特征摘要】
JP 2001-10-18 320602/20011.一种在其表面具有晶粒间界线的多晶硅板，其中晶粒间界线中的至少一条是准线性晶粒间界线(1)。2.权利要求1的硅板，其中硅板表面的准线性晶粒间界线(1)位于与具有突起和凹陷的衬底表面上的凹陷对应的位置。3.权利要求1的硅板，其中在硅板表面的100mm2范围内具有不超过50条所述的准线性晶粒间界线。4.权利要求1的硅板，其中由硅板表面的所述准线性晶粒间界线(1)限定的部分的面积为至少0.25mm2。5.一种在其表面具有晶粒间界线的多晶硅板，其中晶粒间界线中的至少一条是准线性晶粒间界线(1)，并且形成所述准线性晶粒间界线(1)的晶粒的至少90％是随机排列的。6.一种在其表面具有晶粒间界线的多晶硅板，其中晶粒间界线中的至少两条是...

【专利技术属性】
技术研发人员：佃至弘，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]