[发明专利]硅锭

说明书

本发明涉及一种用于生产晶锭的方法，其包括以下步骤：提供带有掺杂物的硅熔体(29)以及使所述硅熔体(29)定向凝固，其中，所述掺杂物具有比硅更大的原子半径。

技术领域

本发明涉及一种硅锭和由其生产的晶圆。此外，本发明还涉及由这种晶圆生产而成的太阳能电池以及具有多个这种太阳能电池的太阳能模块。最后，本发明还涉及一种用于生产晶锭的方法和一种用于生产晶圆的方法。

背景技术

由DE 10 2010 029 741 A1公知一种用于生产硅锭的方法，其中使硅熔体定向凝固。

发明内容

本发明的一个目的是，改进这种方法或者改进根据该方法生产的晶锭和由该晶锭生产的晶圆。该目的通过根据权利要求1所述的方法或者根据所述方法生产的晶锭来实现。

本发明的核心在于，所述硅熔体设有掺杂物或者附加物，所述掺杂物或者附加物具有比硅更大的原子半径。所述掺杂物的原子半径尤其为至少110pm，尤其为至少120pm，尤其为至少125pm。

令人惊讶地发现，由此可以显著改善根据该方法生产的晶锭的晶体结构。尤其是，已经证实由此可以减少位错倍增的问题。根据本发明的方法尤其能够生产在生长方向上具有大延展部的硅锭，所述大延展部基本上跨越其整个高度地具有低的、尤其是恒定的位错密度。

根据本发明的一个方面，所述掺杂物和/或附加物选自以下物质：镓、锗、砷、铟、碳、锡和锑、以及上述这些物质的组合或者这些物质的化合物。优选地，镓充当掺杂物。

根据本发明的一个方面，以高掺杂的硅的形式将所述掺杂物添加到所述硅熔体中。所述掺杂物也能够以元素的形式或者经由气相添加。此外，所述掺杂物可以是晶芽预设点(Keimvorgabe)的一部分。在这种情况下，晶芽预设点中的浓度必须高到足以使得待添加的掺杂物的量位于熔融的晶芽体积中。

如果所述掺杂物是三价元素，尤其是镓，那么优选如此地选择待添加的量，以使得在所述晶锭中出现0.1Ohm×cm至10Ohm×cm之间，尤其是0.3Ohm×cm至5Ohm×cm之间，尤其是0.5Ohm×cm至3Ohm×cm之间的平均阻抗。

为此，以如下的量将所述掺杂物，尤其是镓或者铟，添加到熔体中，使得所述掺杂物在所述熔体中的总浓度处于1.3×10²¹cm^-3至2.8×10²³cm^-3的范围内，尤其是处于2.7×10²¹cm^-3至6.0×10²²cm^-3的范围内，尤其是处于4.5×10²¹cm^-3至3.2×10²²cm^-3的范围内。此外，可以将四价元素，尤其是锗，作为附加物添加到所述熔体中。这可以用于晶格加固。附加物与掺杂物的浓度之比尤其可以为至少5:1，尤其为至少10:1，尤其为至少100:1。

根据本发明的另一个方面，使所述硅熔体从一个或多个晶芽预设点出发以定向的方式凝固。所述晶芽预设点尤其具有单晶结构。所述晶芽预设点优选具有确定的晶体取向。所述晶芽预设点优选具有平行于<110>取向分布的表面。

根据本发明的另一个方面，使所述硅熔体在坩埚中凝固。对此，可供选择地，可以设置用于使所述硅熔体凝固的无坩埚方法。详情请参阅EP 2 692 908A1，其在此完全并入本申请中。

根据本发明的晶锭的显著特征在于晶体结构，其中，在所述晶体结构中装入有原子半径为至少110pm的杂质原子。所述杂质原子具有10²¹m^-3至10²⁴m^-3范围内的密度。所述硅锭在其体积的至少50％，尤其是至少70％，尤其是至少90％内具有单晶结构。因此，它也被称为准单晶锭。