[发明专利]晶体形成方式及装置

说明书

技术领域

本发明有关有多晶硅晶体成型方法及装置的改良，旨在解 决既有习知技术所成型无法使初成核的体积大型化或是具电 钝性晶界，导致由多晶硅晶体切片成型的芯片电钝性及光电转 化效率较低的课题。

背景技术

按，太阳能光电池属半导体的一种，故又称为太阳能芯片，硅 (silicon)为目前通用的太阳能电池的原料代表，其发电原理为将太阳光 能转换成电能。太阳能光电基板(Solar PV Cell)的芯片材质有很多种， 大致上可分为单晶硅(Monocrystalline Silicon)、多晶硅 (Polycrystalline/Multicrystalline Silicon)、非晶硅(Amorphous Silicon)，以 及其它非硅材料，其中以单晶硅及多晶硅两类最为常见；而，单晶硅 的组成原子均按照一定的规则，产品转换效率较高，但相对的制造成 本也较为昂贵，虽然早期市场的产品仍以单晶硅为主，但由于单晶硅 的生产成本较高，加上近年来多晶硅的技术进展很快，使得多晶硅的 转换效率大幅的提高，在低成本的优势下，多晶硅已有取代单晶硅产 品的趋势。

而目前业界所普遍采用的多晶硅晶体制造技术如图1所示，于坩锅 A内将长晶的液相原料放入，在坩锅A两侧加热器A1及坩锅A底层散热 板A2的作用下，使坩锅A底层形成无数初成核1，并且令该初成核1以 单向凝固向上成长而形成一如图2所示的完整多晶硅晶体10，该多晶 硅晶体10最后采用横向切割、研磨、抛光和切片成为既定尺寸的芯片 底材，以供制作成太阳能芯片。

再者，多晶硅晶体的各初成核之间由“晶界”所区隔，利用上述 既有技术所成型的多晶硅晶体因为初成核的体积无法大型化，配合参 照图3所示，将使得习有多晶硅晶体10单位面积中具有较多数量的初成 核1，相对的晶界11的数量也较多，导致利用此多晶硅晶体10所切片成 型的芯片光电转化率低。

另外，习有制造技术所生产的多晶硅晶体其晶界多半属于活性晶 界，电子电洞经过活性晶界的区域就会被抓住，不能够发电，成为无 效的区域；但如果经过的是电钝性晶界区域，电子电洞就不受影响， 效能就如同单晶一样。因此如何控制电钝性晶界或减少活性晶界对多 晶硅晶体制造技术来讲是非常重要的。

发明内容

本发明的主要目的即在解决既有习知技术所成型无法使初成核的 体积大型化，导致由多晶硅晶体切片成型的芯片电钝性及光电转化效 率较低的课题，亦即能够有效降低芯片的电阻，并可提升电钝性，进 而增加芯片的光电转换效率。

为达上揭目的，本发明主要透过对坩锅底层施以局部高冷却方式， 使液相原料的径向延伸方向形成复数的温度差异区，以控制各初成核 的形成位置及生长方向，使各初成核向上成长而形成的完整多晶硅晶 体具有较高的电钝性以及单位横切面积晶界数量较少的特性：甚至于， 可进一步采用沿着初成核成长方向纵向切割的方式完全减少晶界。

本发明的功效之一，在于能够提升电钝性，使多晶硅晶体内部的 电子电洞不会受到影响，以增加芯片的光电转换效率。

本发明的功效之二，在于减少晶界即减少芯片内部杂质，因此同 样能够增加芯片的光电转换效率。

附图说明

图1为习有晶体成型技术的初成核形成状态示意图；

图2为利用习有晶体成型技术所完成的多晶硅晶体外观示意图；

图3为利用习有晶体成型技术所完成的多晶硅晶体横切面结构示 意图；

图4为本发明的成型装置结构示意图；

图5为本发明的成型装置放大结构示意图；

图6为本发明的另一成型装置结构立体图；

图7为本发明的初成核形成状态示意图；

图8为本发明的初成核扩大状态示意图；

图9为利用本发明所完成的多晶硅晶体外观示意图；

图10为本发明第一实施例的散热装置平面结构图；

图11为本发明第二实施例的散热装置平面结构图；

图12为本发明第三实施例的散热装置结构示意图；

图13为本发明第四实施例的散热装置结构示意图；

图14为利用本发明所完成的多晶硅晶体横切面结构示意图。

【图号说明】

A坩锅           A1加热器

A2散热板        A3散热装置