172435. lajstromszámú szabadalom • Eljárás lapalakú szilicium polikrisztályok előállítására
MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG SZABADALMI LEÍRÁS 172435 Nemzetközi osztályozás: Bejelentés napja: 1975. VIII. 06. (WA—316) B01 J 17/20 *55* Német Szövetségi Köztársaság-beli elsőbbsége: 1975. II. 28. (P 2508 803.3) ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL Közzététel napja: 1978. II. 28. Megjelent: 1979.1. 31. / <r 1:1% Feltaláló: Tulajdonos: Authier Bernhard fizikus, Burghausen, Német Szövetségi Köztársaság Wacker-Chemietronic Gesellschaft für Elektronik-Grundstoffe mbH, Burghausen, Német Szövetségi Köztársaság Eljárás lap alakú szilícium polikristályok előállítására 1 A találmány tárgya eljárás félvezető tulajdonságokkal rendelkező, lap alakú szilícium polikristályok előállítására szilíciumolvadék öntőformába öntése, megdermesztése és lehűtése útján. A fosszilis eredetű energiahordozók rendelke- 5 zésre álló készletének csökkenésével illetőleg ezek árának növekedésével a napenergiának közvetlen villamos energiává való átalakítása, a napelem-cellák alkalmazása egyre nagyobb jelentőségűvé válik. Bár az ilyen energiaátalakítás az űrkutatásban ma már 10 általános gyakorlat, ennek a technikának a földi alkalmazása a napelem-cellák igen magas ára miatt ma még erősen korlátozott. A legjelentősebbek a szilícium-cellák, ahol az önköltség 1/3 részét a szilícium ára teszi ki. A napenergia hasz- 15 nosításának egyik igen fontos előfeltétele egyrészt a félvezető anyag előállítási költségének csökkentése, másrészt a félvezető anyagnak a napelem-cellákká való feldolgozásához szükséges ráfordítás csökkentése. 20 A szilíciumból alkotott napelem-cellákkal szemben támasztott követelmények rendkívül magasak. A szilícium egykristálynak olyan tökéletesnek kell lenni, amennyire ez csak lehetséges. Másszóval ez annyit jelent, hogy pontszerű hibáknak, diszloká- 25 dóknak, ikerkristály képződéseknek, szennyezésfeldúsulási hibáknak, „swirls”, vagy kémiai szennyezéseknek nem szabad a szilíciumban jelen lenni. Az ilyen finomságú anyagból készített napelem-cellák hatásfoka 10-12%, elméletileg a határ 30 2 22%. Mivel a szilícium-tárcsákat szokásosan a fent jellemzett finomságú egykristály-tömbökből gyémánt fűrésszel darabolják, az egykristály-tömbök legalább fele a darabolás folyamán veszendőbe megy. Hogy ezeket a veszteségeket meg lehessen takarítani a Dyco cég EDFJ eljárása szerint (edge defined film fed growth”) a szilíciumtömböket alapanyagként alkalmazzák, és ezzel 10%-os hatásfokú napelemcellákat állítanak elő. Az előállítási költségek szempontjából nagy jelentőségű volna polikristályos szilícium alkalmazása. Polikristályos szilíciumból alkotott napelem-cellákat ezideig igen gazdaságtalanul, kb. 1% hatásfokkal lehetett előállítani (lásd: Elektronics 1974. árpilis 4-i szám. 109. oldal). Célunk lap alakú olcsó szilíciumkristályok előállítása, amely napelem-cellák alapanyagának felhasználására alkalmas. A találmány szerint a meghatározott kristályszerkezet-irányítású lap alakú szilíciumkristályokat oly módon állítjuk elő, hogy az olvadt szilíciumot egy alkalmas formába öntjük majd adott hőmérsékleti gradiens szerint hagyjuk megdermedni. Az öntéshez 1420 C° feletti hőmérsékletű, 5-10i4-5 • 10ia/cms dopoló anyagot tartalmazó szilíciumolvadékot használunk, és az olvadékot olyan öntőformába öntjük, amelynek az olvadékkal érintkező legnagyobb felülete legfeljebb 1200C°-os, továbbá az olvadéknak ezzel szemközti határfelületét ennél előnyösen 200-1000 C°-kal magasabb, 172435
