长晶方法与应用此长晶方法的长晶炉技术

本发明专利技术提供一种长晶方法与应用此长晶方法的长晶炉。此长晶炉包含坩埚、支撑物、加热器、冷却器以及至少一个隔板。在此长晶方法中，首先将隔板设置于坩埚和支撑物间，以于坩埚上形成(或定义)至少一个低热传导区域和至少一个高热传导区域。然后，利用加热器来提供热能，以熔融坩埚中的晶体原料。接着，利用冷却器来冷却被熔融的晶体原料，以使晶体原料形成晶粒。当晶体原料形成晶粒时，晶体原料的热能是透过支撑物和隔板来传导至冷却器，以使低热传导区域与高热传导区域的邻接处所形成的晶粒的尺寸大于坩埚其它区域所形成的晶粒的尺寸。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种长晶方法与应用此长晶方法的长晶炉，特别是有关于一种可形成较大晶粒的长晶方法与长晶炉。
技术介绍
近年来，由于环境污染的问题越来越严重，很多国家开始开发新的绿色能源来减少境污染的问题。太阳能电池可将太阳的光能转为电能，且这种转换不会产生任何污染性的物质，因此太阳能电池逐渐受到重视。太阳能电池是利用半导体的光电效应直接吸收太阳光来发电。太阳能电池的发电原理是当太阳光照射在太阳能电池上时，太阳能电池会吸收太阳光能，之后并透过太阳能电池的PN接面产生光电流。太阳能电池所使用的半导体基板有很多种类型，大致上可分为单晶硅(MonocrystalIine Silicon)、多晶娃(Polycrystalline/Multicrystalline Silicon)以及非晶娃(Amorphous Silicon),其中以单晶娃及多晶娃两种基板最为常见。单晶硅的组成原子均按照固定规则来排列，而多晶硅中各个晶粒内区域则有各自的排列方式，因此，多晶硅晶粒间的晶界结构较不完整而且容易有杂质累积，导致多晶硅基板的缺陷密度较高，并影响电池的光电转换效率。虽然，单晶硅太阳能电池具有较高的转换效率，但单晶硅太阳能电池的制造成本较多晶硅太阳能电池昂贵。因此，为了使用多晶硅基板来降低太阳能电池的制造成本，需要一种新的长晶方法和长晶炉来克服多晶硅晶粒的缺陷问题。
技术实现思路
本专利技术的一方面是在提供于一种长晶方法和长晶炉，其可增加多晶硅晶粒的尺寸，提高多晶硅晶锭的质量。当然，从而也可减少晶粒边界的数量，降低多晶硅基板的缺陷山/又ο根据本专利技术的一实施例，此长晶炉包含坩埚、支撑物、加热器、冷却器以及至少一个隔板。坩埚是用以承载晶体原料。加热器是热能来熔融晶体原料。冷却器是用以吸收热能来冷却晶体原料。支撑物是用以支撑坩埚，其中支撑物是位于坩埚和冷却器间。隔板是设置于坩埚和支撑物间，并具有至少一个隔热部。隔热部是邻接于坩埚和支撑物，以于坩埚上形成至少一个低热传导区域与至少一个高热传导区域。当冷却器冷却晶体原料时，冷却器是透过支撑物和隔板来吸收晶体原料的热能。根据本专利技术的另一实施例，在上述的长晶方法中，首先提供长晶炉，此长晶炉包含坩埚、加热器、冷却器和支撑物，其中坩埚是承载有晶体原料；加热器是用以发出热能以熔融晶体原料；冷却器是用以吸收热能以冷却晶体原料；支撑物是设置于坩埚和冷却器间以支撑坩埚。接着，设置隔板于坩埚和支撑物间，以于坩埚上形成(或定义)至少一个低热传导区域和至少一个高热传导区域。然后，利用加热器来提供热能，以熔融坩埚中的晶体原料。接着，利用冷却器来冷却被熔融的晶体原料，以使晶体原料形成晶粒。当晶体原料形成晶粒时，晶体原料的热能是透过支撑物和隔板来传导至冷却器，以使低热传导区域与高热传导区域的邻接处所形成的晶粒的尺寸大于坩埚其它区域所形成的晶粒的尺寸。由上述说明可知，本专利技术实施例的长晶方法和长晶炉是利用坩埚和支撑物间的隔板来于坩埚上形成低热传导区域与高热传导区域，而成长于低热传导区域与高热传导区域的邻接处上的晶粒可具有比其它区域晶粒更大的尺寸，借此可减少晶粒边界的数量，降低晶格缺陷的密度，进而提升太阳能电池的发电效率。附图说明为让本专利技术的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，上文特举数个较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下:图1是绘示根据本专利技术实施例的长晶方法的流程示意图；图2a至图2d是绘示对应本专利技术实施例的长晶方法的各步骤的长晶炉结构示意图；图3a和图3b是绘示根据本专利技术实施例的反应炉在冷却步骤中的热流情况；图4是绘示根据本专利技术另一实施例的隔板的俯视结构示意图；图5a是绘示根据本专利技术又一实施例的隔板的俯视结构示意图；图5b是绘示根据本专利技术又一实施例的下方设置有隔板的坩埚的俯视结构示意图；图6a是绘示根据本专利技术又一实施例的隔板的俯视结构示意图；图6b是绘示根据本专利技术又一实施例的下方设置有隔板的坩埚的俯视结构示意图。主要组件符号说明100:长晶方法110:长晶炉提供步骤120:隔板设置步骤130:加热步骤140:冷却步骤200:长晶炉200a:上半部分200b:下半部分210: 甘埚212:高热传导区域212a,212b:高热传导区域 214a、214b:低热传导区域214:低热传导区域220:支撑物232,234:加热器240:冷却器250:隔板252:贯穿孔254:低热传导区域260:闸门装置290:晶体原料310:大 晶粒320:小晶粒450:隔板452:导热部454:隔热部550:隔板650:隔板652:中心隔板654:环状隔板D:间隙具体实施例方式请同时参照图1与图2a至图2d，图1是绘示根据本专利技术实施例的长晶方法100的流程示意图，图2a至图2d是绘示对应本专利技术实施例的长晶方法的各步骤的长晶炉结构示意图。在长晶方法100中，首先进行长晶炉提供步骤110，以提供长晶炉200，如图2a所示。长晶炉200包含坩埚210、支撑物220、加热器232和234、冷却器240。坩埚210是用以承载硅晶体原料290，例如多晶硅原料、回收料等，而此回收料为后段制程中可重新回收使用的半成品硅料。在本实施例的长晶方法100中，晶体原料290会在高温下熔融成液态，而为了避免坩埚210在高温下与晶体原料290发生反应，本实施例采用石英制的坩埚210。然而，晶体原料290的熔融需要很高的温度，而石英制的坩埚210在此高温下会软化，因此本实施例在坩埚210外设置了支撑物220来支撑软化的坩埚210，以避免坩埚210内的晶体原料290溢出坩埚210外。在本实施例中，支撑物220是以耐高温的石墨材质来制成，但本专利技术的实施例并不受限于此。另外，上述的支撑物220是由数块石墨板分别固定在坩埚210的四周与底部处以支撑该坩埚。在长晶炉提供步骤110后，接着进行隔板设置步骤120，以设置隔板250于坩埚210和支撑物220间，如图2b所示。在本实施例中，隔板250是设置于坩埚210的底面和支撑物220中位于下方处的石墨板的顶面间，以搭配后续冷却步骤中的热流方向，但本专利技术的实施例并不受限于此。隔板250是以低导热系数(远低于空气导热系数)的材质所制成，并具有隔热的效果。隔板250上有多个贯穿孔，如此隔板250可于坩埚210上定义出至少一个高热传导区域和至少一个低热传导区域，其中高热传导区域是对应至贯穿孔，而低热传导区域是对应至隔板250的实心部分(隔热部分)，其中高热传导区域比低热传导区域更容易将热能由晶体原料290传导至支撑物220。 在隔板设置步骤120后，接着进行加热步骤130，以利用加热器来提供热能熔融晶体原料290，如图2c所示。在本实施例中，加热器232和234是分别设置于坩埚210的上方和下方，以从坩埚210的上方和下方加热来熔融晶体原料290。另外，本实施例的长晶炉还包含闸门装置260或类似的装置，此闸门装置260可将长晶炉200分为上半部分200a和下半部分200b。在本实施利的加热步骤130中，闸门装置260为关闭状态，以隔离上半部分200a和下半部分200b。如此，在加热步骤130中，位在上半部分200a的加热器232和234的热能便不会传递至位于下半部分200b的冷却器240。在加热步骤130后，接着进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种长晶炉，其特征在于，包含：一坩埚，用以承载一晶体原料；一加热器，是用以提供热能以熔融该晶体原料；一冷却器，是用以吸收热能以冷却该晶体原料；一支撑物，位于该坩埚和该冷却器间，用以支撑该坩埚；以及至少一隔板，设置于该坩埚和该支撑物间，并具有至少一隔热部，该隔热部邻接于该坩埚和该支撑物，以于该坩埚上形成至少一低热传导区域与至少一高热传导区域；其中，当该冷却器冷却该晶体原料时，该冷却器是透过该支撑物和该至少一隔板来吸收该晶体原料的热能。

【技术特征摘要】
1.一种长晶炉，其特征在于，包含: 一坩埚，用以承载一晶体原料； 一加热器，是用以提供热能以熔融该晶体原料； 一冷却器，是用以吸收热能以冷却该晶体原料； 一支撑物，位于该坩埚和该冷却器间，用以支撑该坩埚；以及 至少一隔板，设置于该坩埚和该支撑物间，并具有至少一隔热部，该隔热部邻接于该坩埚和该支撑物，以于该坩埚上形成至少一低热传导区域与至少一高热传导区域； 其中，当该冷却器冷却该晶体原料时，该冷却器是透过该支撑物和该至少一隔板来吸收该晶体原料的热能。2.根据权利要求1所述的长晶炉，其特征在于，该隔板还具有多个贯穿孔，以使该晶体原料所散逸的热能透过热对流的方式来被该冷却器吸收，并于该坩埚上形成该至少一高热传导区域。3.根据权利要求2所述的长晶炉，其特征在于，该些贯穿孔的间隔距离与该贯穿孔的直径的比例的值为1/2至2。4.根据权利要求1所述的长晶炉，其特征在于，该隔板还具有至少一导热部，该导热部是邻接于该坩埚和该支撑物，以于该坩埚上形成该至少一高热传导区域。5.根据权利要求1所述的长 晶炉，其特征在于，该坩埚具有一坩埚底面，该支撑物具有一支撑物顶面，该隔板是位于该坩埚底面和该支撑物顶面间...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨镇豪，翁林梁，周建纲，陈俞仲，
申请(专利权)人：茂迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：