[发明专利]使用异向性材料的热负载平衡

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及硅晶体生长(silicon crystal growth)领域，特别是涉及使用异向性(anisotropic)材料来控制硅晶体生长的热负载平衡(thermal load leveling)。

背景技术

随着对可再生能源的需求的增长，对太阳能电池的需求也在不断增长。因为这些需求在增长，所以太阳能电池行业的一个目标是降低成本/功率比(ratio)。以$/瓦特为单位的太阳能很昂贵，这部分归因于制造太阳能电池的成本。有两种类型的太阳能电池：硅和薄膜。太阳能电池大部分是由硅晶圆(wafers)所制成，如单晶硅晶圆，其占与制造晶体硅太阳能电池有关的成本的大部分。太阳能电池的效率，或者在标准光照下产生的功率量，部分受到此晶圆的品质的限制。目前，这类太阳能电池的生产可超过太阳能电池总成本的40％。因此，以有效降低成本的方式来生产高品质太阳能晶圆能够降低太阳能总成本。鉴于上述及其他考虑，需要进行本文所提出的改进。

发明内容

“发明内容”旨在简要提出概念的选定，这些概念将在“实施方式”中做详细说明如下。“发明内容”并非用以鉴别申请专利范围标的之关键特征或必要特征，也非用以协助确定申请专利范围标的之技术方案范围。

各种实施例主要是指向用来制造太阳能电池的硅晶圆生产用的硅晶体生长。在一实施例中，揭示了一种使硅晶体衬底(substrate)生长的装置，其包括热源、异向性热负载平衡构件、坩埚(crucible)以及冷却板构件。坩埚是用来容纳熔融硅(molten silicon)，其中熔融硅的上表面界定为生长界面(growth interface)。异向性热负载平衡构件具有高导热性，其配置于热源与坩埚之间。异向性热负载平衡构件经运作以便平衡从热源散发的温度及热通量(heat flux)变化。冷却板构件位于坩埚上方，以便吸收来自熔融硅的热量，从而使熔融硅结晶成硅晶体衬底。

在另一实施例中，一种使硅晶体衬底生长的方法包括在坩埚内装入熔融硅，其中熔融硅的上表面的一部分界定为生长表面。使用热源对坩埚及坩埚内的熔融硅进行加热。经由配置于热源与坩埚之间的被动(passive)热负载平衡异向性材料来调节从热源入射到坩埚表面上的热量。对熔融硅的生长表面上方的区域进行冷却，以使得生长表面处保持热通量均匀。

附图说明

图1是根据本揭示一实施例所显示的一种浮硅法(FSM)装置的方框图。

图2是根据本揭示另一实施例所显示的一种浮硅法(FSM)装置的方框图。

图3是根据本揭示一实施例所显示的与图1所示的装置有关的逻辑流程图。

图4是根据本揭示另一实施例中所显示的与图2所示的装置有关的逻辑流程图。

图5显示描绘品质因素(figure of merit,FM)关系的曲线图。

图6显示适用于实施本揭示各种实施例的示例性电脑系统600的一实施例。

具体实施方式

下面将参照附图来对本发明进行全面说明，其中这些附图显示了本发明的较佳实施例。然而，本发明也可以许多不同的形态来体现，而不应理解成限于本文所列举的实施例。确切地说，提供这些实施例是为了使揭示的内容更透彻更完整，且将本揭示的技术方案范围更全面地传达给本领域普通技术人员。在整个附图中，相同的元件符号代表相同的元件。

各种实施例都指向一种热负载平衡构件，其配置在热源与坩埚之间，以便协助平衡热源所产生的温度及热通量变化，其中坩埚内容纳制造硅晶圆所用的熔融硅。在一些实施例中，也可在坩埚内使用泵装置和挡板(baffle)结构来促使熔融硅均匀流动，以进一步平衡温度及热通量变化。

在使硅晶体衬底(如太阳能电池用的硅光伏(photovoltaic)衬底)生长时，可采用浮硅法(floating silicon method,FSM)。根据背景技术可以看出，采用浮硅法的硅晶体生长类似于当气温降到水的凝固点以下时池塘里如何结冰。在池塘的表面形成固态冰表面，以及随着时间的推移根据池塘表面的气温和当时的水温而向下“生长”到较暖的水里。