[发明专利]长晶方法与应用此长晶方法的长晶炉

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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(Monocrystalline Silicon)、多晶硅(Polycrystalline/Multicrystalline Silicon)以及非晶硅(Amorphous Silicon)，其中以单晶硅及多晶硅两种基板最为常见。

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。

发明内容

本发明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密度。

根据本发明的一实施例，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。

根据本发明的另一实施例，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，本发明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

为让本发明的上述和其它目的、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是绘示根据本发明实施例的长晶方法的流程示意图；

图2a至图2d是绘示对应本发明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是绘示根据本发明实施例的反应炉在冷却步骤中的热流情况；

图4是绘示根据本发明另一实施例的隔板的俯视结构示意图；

图5a是绘示根据本发明又一实施例的隔板的俯视结构示意图；

图5b是绘示根据本发明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是绘示根据本发明又一实施例的隔板的俯视结构示意图；

图6b是绘示根据本发明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