專利名稱：用于生產(chǎn)進(jìn)料材料的連續(xù)帶狀物的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)適用于制造光伏電池的薄的硅基板的方法和設(shè)備，并且在它的一個(gè)方面，涉及一種用于從它的熔體橫向地提拉長的晶體帶狀物的方法和設(shè)備，所述晶體帶狀物由未加晶種的生長建立起來并且在可強(qiáng)烈變化的熱損失輻射控制下實(shí)現(xiàn)。
背景技術(shù)：
這些年來，研發(fā)可替代化石燃料的能源已經(jīng)變得越來越重要。一種這樣的替代能源是太陽能，其中光伏電池等將太陽能直接地轉(zhuǎn)變成有用的電能。通常，多個(gè)這些光伏電池被封裝在透明薄片(例如玻璃、塑料等)和襯底材料薄片之間以形成平坦的、矩形的模塊(有時(shí)也被稱為“層壓板”或者“面板”)，該模塊則又被安裝到現(xiàn)有結(jié)構(gòu)(例如房屋、大樓等)的房頂上以提供被該結(jié)構(gòu)所使用的全部或者至少一部分電能。多數(shù)光伏電池由硅基、晶體基板構(gòu)成。這些基板能夠是從硅錠或者從硅的帶狀物切割的晶片，其中該晶錠或者帶狀物是由批量的熔融硅“生長”的。在帶狀晶體生長和太陽能的早期研發(fā)中，研制出幾種設(shè)備以生產(chǎn)具有良好晶體質(zhì)量的硅襯底(silicon body)或者硅基板。然而，不幸的是，大多數(shù)的這些帶狀物生長設(shè)備都過于專注(a)生產(chǎn)完美晶體質(zhì)量的帶狀物(例如，厚度通常在200和400微米之間的純基板形狀(net shape of thesubstrate))或者(b)完善對于連續(xù)生長操作而言所必需的熔化和生長的組合。這導(dǎo)致僅僅生長了小的晶體面積，或者作為選擇，由于與生長區(qū)相接觸的雙熔體等溫線(dual meltisotherm),整個(gè)操作是不穩(wěn)定的。作為這些努力的一部分，還對于向生長區(qū)施加冷卻氣體、主要為氦氣以實(shí)現(xiàn)對于所期望的晶體生長而言所需要的適當(dāng)除熱給予了重大關(guān)注。然而，在于生長操作期間，維持適當(dāng)體積的冷卻氣體方面產(chǎn)生困難。即，在晶體基板的生長期間，不足的氣體流動(dòng)沒有允許去除足夠的熱以使得足夠高的生長速率能夠易于在經(jīng)濟(jì)方面具有競爭力。另一方面，僅僅將冷卻氣體流動(dòng)增加至足以實(shí)現(xiàn)所需除熱的速率導(dǎo)致了破壞了基板的熔體表面的增加的氣流，由此阻礙了所期望的平坦晶體薄片的形成。用于改正這個(gè)問題的又一嘗試包括降低加熱器輸入功率，但不幸的是，這導(dǎo)致不良的熱梯度控制；即保持穩(wěn)定的晶體生長前沿而不存在形成枝晶的傾向的能力。最近，已經(jīng)提出其它方案以克服與硅基、晶體基板的生長有關(guān)的上述問題中的一些問題。例如，美國專利4329195描述了一種用于通過使用冷卻氣體(即氬氣和氫氣或者氦氣的混合物)和晶種開始基板生長而以較高速率生長薄且寬的基板的技術(shù)。然而，由硅進(jìn)料桿對熔融硅的供應(yīng)加以補(bǔ)充，該硅進(jìn)料桿則又被安置到產(chǎn)生附近的晶體薄片的同一熔體區(qū)中，由此產(chǎn)生引起控制問題的所不期望的雙熔體等溫線的難題。另一項(xiàng)技術(shù)包括在生長期間使得基板與熱沉直接接觸以對從基板除熱進(jìn)行控制；見美國專利3681033和“FloatZone Silicon Sheet Growth (浮動(dòng)區(qū)娃薄片生長)”(C. E. Bleil,Final Report-DOE GrantNo. DE-FG45-93R551901，9/23/93到12/31/96 )，這可能會(huì)在基板的表面中引起不均勻性。此外，用于形成晶體基板的很多現(xiàn)有技術(shù)依賴于形成彎月面(meniscus)，以用作生長過程的唯一支撐；見美國專利2927008。然而，很多這種自立式彎月面成形和相關(guān)技術(shù)使用石墨或者碳化硅模具限定帶狀物，并且據(jù)此具有在變化的條件下提供穩(wěn)定且均勻的帶狀物厚度的困難。而且，與這些碳源之一的連續(xù)和直接接觸促使熔體污染并且限制了最終的太陽能電池的性能。這些類型的技術(shù)也依賴于從熔體豎直提拉，并且因?yàn)闊釋⒀刂怪庇谏L前沿的生長中的帶狀物的長度損失，所以能夠被去除的總熱量受到嚴(yán)重地限制。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于生產(chǎn)進(jìn)料材料的連續(xù)帶狀物的設(shè)備，所述設(shè)備包括用于熔化所述進(jìn)料材料的熔體腔室，所述熔體腔室具有出口 ；被安置為從所 述熔體腔室的所述出口接納熔化的進(jìn)料材料的生長托盤；和位于所述熔體腔室的所述出口下游的除熱裝置，該除熱裝置與所述生長托盤中的所述熔化的進(jìn)料材料隔開但是與該熔化的進(jìn)料材料熱連通，所述除熱裝置包括可調(diào)節(jié)裝置，該可調(diào)節(jié)裝置適于調(diào)節(jié)從所述生長托盤中的所述熔化的進(jìn)料材料中輻射的熱量。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于生產(chǎn)進(jìn)料材料的連續(xù)帶狀物的方法，所述方法包括在熔體腔室中熔化所述進(jìn)料材料；使得所述熔化的進(jìn)料材料從所述熔體腔室流入生長托盤中并且允許所述熔化的進(jìn)料材料在所述生長托盤中形成水平的淺熔體池；通過從所述熔體池向上經(jīng)過煙園狀物的熱輻射而允許從所述熔體池的熱損失，所述煙園狀物位于所述熔體腔室下游；在所述熔體池已經(jīng)經(jīng)歷所述熱損失的點(diǎn)，安置與所述熔體池接觸的模板，由此使所述模板在所述點(diǎn)處接附到所述熔化的進(jìn)料材料；以及從所述熔體池拉離所述模板由此生產(chǎn)所述帶狀物。本發(fā)明提供一種用于從液體硅的熔體池(melt pool)連續(xù)地生產(chǎn)或者形成硅的片材或者帶狀物、優(yōu)選地晶體硅的片材或者帶狀物的設(shè)備和方法。使硅在熔體腔室中熔化并且流入生長托盤中，在該生長托盤中它形成水平的液體硅熔體池。通過允許熱從熔體池向上流經(jīng)煙 狀物而以被動(dòng)的方式除熱，該煙 狀物則又位于該熔體腔室的下游。在經(jīng)過煙囪狀物發(fā)生熱損失時(shí)，同時(shí)對生長托盤加熱以保持硅處于它的液相。在已經(jīng)發(fā)生熱損失的點(diǎn)，將模板的一端設(shè)置與熔體池相接觸，從而硅開始“凝固”(即固化)并且附著到模板上。從熔體池提拉該模板，由此生產(chǎn)硅、優(yōu)選地晶體硅的連續(xù)帶狀物。更加具體地，本發(fā)明提供一種設(shè)備和方法，其中硅在坩鍋內(nèi)熔化，該坩堝則又被安置于加壓的水冷卻熔爐中。該坩鍋支撐在生長板上，該生長板還支撐該坩鍋下游的除熱裝置(例如煙囪狀物)。熔化硅流經(jīng)坩鍋中的出口并且流入生長托盤中。優(yōu)選地，當(dāng)熔化硅填充托盤并且在托盤內(nèi)形成基本均勻的、水平的熔體池時(shí)，在該出口下方、生長托盤中的凹座(dimp I e)和中部托盤突脊有助于使得熔化硅變得平滑?？烧{(diào)節(jié)裝置，例如節(jié)流板被設(shè)置于煙 狀物中，通過該節(jié)流板能夠調(diào)整從熔體池經(jīng)過煙囪狀物的熱流動(dòng)。輻射熱(即熱損失)向上流經(jīng)煙囪狀物并且在熔爐的水冷卻壁處消耗掉。在受控?zé)釗p失引起硅開始固化由此它附著到模板上的點(diǎn)，模板被安置與熔體池接觸。模板被從生長托盤取出，由此隨之一起地提拉正在固化的硅的片材或者帶狀物。雖然關(guān)于使用硅作為進(jìn)料材料以形成硅、優(yōu)選地適用于制造太陽能電池的晶體硅的帶狀物對本發(fā)明進(jìn)行描述，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明的設(shè)備和方法能夠用于將其它進(jìn)料材料轉(zhuǎn)變成這種進(jìn)料材料的帶狀物。這類其它的進(jìn)料材料能夠包括例如其它半導(dǎo)體材料。優(yōu)選地，所述其它進(jìn)料材料具有至少大約1200°C的熔點(diǎn)、高表面張力和比固相更加致密的液相。當(dāng)使用除了硅之外的進(jìn)料材料時(shí)，將對用于構(gòu)造生長托盤和坩鍋的材料進(jìn)行選擇，從而它們與那種特定的液體進(jìn)料材料相容。


通過參考附圖將更好地理解本發(fā)明的實(shí)際構(gòu)造操作和明顯優(yōu)點(diǎn)，附圖未必按照比例，其中同樣的附圖標(biāo)記表示同樣的部件，并且其中 圖I是為了示出本發(fā)明設(shè)備實(shí)施方案而被部分地剖開的位于用于生產(chǎn)晶體基板的設(shè)備中的熔爐的簡化示意圖；圖2是圖I設(shè)備的放大視圖；及圖3是圖2設(shè)備的分解視圖。雖然將結(jié)合它的優(yōu)選實(shí)施方案描述本發(fā)明，但是應(yīng)該理解本發(fā)明不限于此。相反，本發(fā)明旨在涵蓋可以被包括于如由所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明精神和范圍中的所有的可替代形式、修改和等同形式。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參考附圖，圖I圖解說明了根據(jù)本發(fā)明的熔爐50。熔爐50由具有允許控制熔爐中的環(huán)境條件的水冷卻壁52的真空/壓力容器51構(gòu)成。設(shè)備10被安置和支撐于容器51中，該設(shè)備10用于根據(jù)本發(fā)明方法生產(chǎn)薄的、連續(xù)的、優(yōu)選為晶體的基板或者帶狀物(在全文中互換使用)。設(shè)備10由熔體腔室11構(gòu)成，該熔體腔室11則又由傾注坩鍋基座12構(gòu)成，該傾注坩鍋基座12具有位于其中的傾注坩鍋13并且具有在周圍的絕緣層14。如在全文中所使用的術(shù)語“基座”指的是一種提供穩(wěn)定體的結(jié)構(gòu)，該穩(wěn)定體(a)在高溫下用作機(jī)械支撐并且(b)是導(dǎo)電的以從感應(yīng)加熱線圈接收功率。在絕緣層14周圍安置了用于供應(yīng)熔化傾注坩鍋13內(nèi)的硅所必要的功率的加熱裝置(例如電感應(yīng)加熱線圈15)。頂蓋16封閉熔體腔室11的頂部并且具有穿過其中的開口 17，該開口 17用于將固體硅(未示出)進(jìn)料到傾注坩鍋13中，這在下面更加充分地討論。傾注坩鍋13被支撐在生長板18上，該生長板18則又被支撐在生長托盤基座19上。如圖3中所示，生長板18由被機(jī)器加工過的石墨材料構(gòu)成以提供與用于選擇性除熱的絕熱區(qū)域構(gòu)成整體的支撐區(qū)域，這將在下面解釋。上絕緣層20、下絕緣層21和底部絕緣層22安置在生長托盤基座19周圍，并且為了下述目的，生長托盤加熱裝置(例如電感應(yīng)加熱線圈23)圍繞下絕緣層21。圖3沒有示出與絕緣層20、21和22分離的生長托盤基座19。此外，絕緣的叉形層25 (見圖3)在生長板18的上方并且沿其長度安置(見圖2)。傾注坩鍋13在它的下端處具有出口 26，該出口 26穿過層25和生長板18兩者中的開口并且通到生長托盤27中，該生長托盤27則又被支撐在生長托盤基座19上。擋板26a位于出口 26處以有效地用作過濾器，從而僅僅允許熔融硅(即熔體池33，圖2)流經(jīng)該出口，而阻斷任何未熔化的硅或者其它固體。為了后述目的，生長托盤27具有直接在出口 26下方的凹座28和位于出口下游的突脊29。生長板18還支撐除熱裝置，例如煙 狀物30，該煙 狀物30與生長托盤27隔開但是與之熱連通，這將在下面描述。煙 狀物30安置在出口 26的下游并且具有可調(diào)節(jié)裝置(例如在其中可樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝的至少一個(gè)節(jié)流板31 (示出兩個(gè)))以控制經(jīng)過煙 狀物的熱流動(dòng)，這將在下面進(jìn)一步描述。雖然本熔爐的精確細(xì)節(jié)不是關(guān)鍵性的并且在不同操作中基本上可以改變，但是下面的討論僅僅提出所使用的典型尺寸和材料的實(shí)施例，而不應(yīng)當(dāng)視為以任何方式進(jìn)行限制。如所示意地那樣，傾注坩鍋13可以具有圓柱形狀(例如典型的大于IOcm的直徑和大于15cm的高度，以容納一定量的進(jìn)料材料)并且可以由與待熔化的材料相容的材料構(gòu)成；即，為了熔化硅，該材料優(yōu)選地由二氧化硅構(gòu)成。生長板18是由導(dǎo)熱材料(例如碳-石墨)制成的矩形板，并且如果如圖中所示，可以具有30cm長和15cm寬的典型尺寸。所述具體尺寸能夠自由按照對于所期望的帶狀物片材寬度而言所需要的任意寬度和對于所期望的帶狀物片材提拉速度而言所需要的長度。煙囪狀物30優(yōu)選地被成形為矩形以匹配生長板18的生長區(qū)，并且優(yōu)選地主要由石墨、石墨絕緣體和陶瓷構(gòu)成。生長托盤27也優(yōu)選地為矩形并且例如能夠是60cm乘25cm并且大致為30mm深，并且優(yōu)選地由至少98%的二氧化硅構(gòu)成。已經(jīng)對設(shè)備10的構(gòu)造進(jìn)行了描述，現(xiàn)在將闡述本發(fā)明的方法。在操作中，通過開口 17，將所期望的量的固體硅(大塊狀、小片狀、桿狀等)裝載到傾注坩鍋13中、擋板26a的頂部上，并且熔爐50被關(guān)閉和抽空以除去可能污染或者退化帶生長過程的氧氣。一旦形成足夠的真空，過程腔室被加熱至300°C，然后至500°C，從而有助于除去可能吸附在熔爐構(gòu)件上的任何水分。然后利用惰性氣體(例如氬氣)將熔爐回填至環(huán)境壓力并且?guī)钗锍隹讵M槽53被打開以使得帶狀物模板40能夠被插入熔爐中。帶狀物模板40優(yōu)選地是碳基材料如石墨涂布的碳或者石墨織物的片材，其具有與大致匹配煙園狀物30的下端寬度的所期望帶狀物寬度大致相同的寬度。經(jīng)過氣體注入器34供應(yīng)恒定氬氣流，以保持正壓力并從熔融硅的熔體池33與生長板18之間的頂部空間向外流動(dòng)，以及防止空氣經(jīng)過出口狹槽53回流到熔爐腔室中。傾注坩鍋13和生長托盤基座19兩者的溫度均被升高至大致1400°C并且被穩(wěn)定在大致1400°C。帶狀物模板40的一端被連接到任何類型的已知提取機(jī)構(gòu)54，并且另一端被移動(dòng)到靠近生長托盤27中的熔體池33的位置，在這之后，生長托盤基座19的溫度被升高至大致1420°C。在該實(shí)施例中，使輸入到圍繞傾注坩鍋基座12的電感應(yīng)加熱線圈15的功率增加大致2000瓦特，從而開始熔化在傾注坩鍋13中的固體硅。在熔點(diǎn)(例如1412°C )下，每秒應(yīng)該熔化大致I. I克的硅。與進(jìn)行補(bǔ)充所需的硅的量成比例地改變所增加的功率量。當(dāng)熔化發(fā)生時(shí)，更加致密的熔融或者液體硅移動(dòng)到坩鍋13的底部并且經(jīng)過出口 26流出而流入生長托盤27中。擋板26a僅僅允許液體硅經(jīng)過出口 26而阻斷任何固體的流動(dòng)。液體硅經(jīng)過出口 26并且直接地到達(dá)生長托盤27中的凹座28上。凹座28降低了 硅的濺落深度并且由此限制波紋形成。中部托盤突脊29限制進(jìn)入生長區(qū)中的波傳播，由此向托盤27中的液體硅熔體池33提供更加平滑的表面。熔融硅將擴(kuò)散到深度大致為IOmm的淺池中。淺熔體池有助于抑制引起帶狀物的局部化熱斑和不均勻的厚度生長速率的對流。本質(zhì)上，熔融硅具有非常高的表面張力，這可以引起它重新聚集并且不自由地流入所期望的液體薄層中。如果這成為一個(gè)問題，則它能夠通過使得氣體例如氮?dú)饨?jīng)過氣體入口 34流動(dòng)到熔體池33上以改變?nèi)垠w池的表面性質(zhì)而被減輕。應(yīng)該指出，在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，經(jīng)過氣體入口 34供應(yīng)的氣體并非為了促進(jìn)冷卻熔體池，而是為了清掃或者凈化熔體池的表面并且除去可能存在于熔體池33和生長板18之間的空間中的氣態(tài)的雜質(zhì)和小的顆粒雜質(zhì)。如將在下面進(jìn)一步解釋地，生長板18為達(dá)到所期望生長參數(shù)所需的從熔融硅除去熱、優(yōu)選地全部熱作準(zhǔn)備。因?yàn)閷⒁纬傻膸钗锓浅１?，在與熔體池33分離的點(diǎn)，在它的頂表面和底表面之間優(yōu)選地將僅僅存在非常小的熱梯度(例如大致O. 30O0當(dāng)熔體池33達(dá)到預(yù)定深度(例如IOmm)時(shí)，輸入線圈15的功率被降低2000瓦特并且模板40被移動(dòng)從而在接觸點(diǎn)40a與熔體池33接觸以濕潤模板邊緣。節(jié)流板31被打開以調(diào)整能夠被從生長板18排除的輻射熱量。生長板在熔體和熔爐的冷壁之間用作氣體 屏障和調(diào)節(jié)器，使得通過節(jié)流板的打開/關(guān)閉角度控制它的調(diào)節(jié)。該熱將經(jīng)過煙 狀物30而從模板40的表面和/或生長中的帶狀物40b輻射到生長板18，并且輻射到在將其消耗的熔爐50的水冷卻壁52。優(yōu)選地,節(jié)流板被順序地打開,使得最靠近接觸點(diǎn)40a的節(jié)流板被首先打開，從而允許薄的硅晶體帶狀物40b開始在模板40接觸液體硅的區(qū)域40a處生長。如已知的那樣，在固體硅和液體硅之間的相變是一個(gè)等溫過程(均在1412°C)，并且非常類似于水，大量的能量(熱)能夠被除去或者添加而不改變溫度。在固化時(shí)所釋放熱的僅僅一部分被輻射到生長板18 (有用功)，而其余部分則經(jīng)過與剛剛形成的固體相接觸的液體被傳導(dǎo)出去。當(dāng)節(jié)流板31被打開時(shí)，福射功率的一小部分被添加到圍繞生長基座19的線圈23，以保證適當(dāng)?shù)娜刍瘻囟忍荻纫约胺乐乖谏L晶體上形成枝晶。如在這里所使用，“輻射功率”指的是經(jīng)過相對于傳導(dǎo)或者對流的輻射而損失的功率。應(yīng)該指出，在優(yōu)選操作模式中，當(dāng)形成帶狀物時(shí)，節(jié)流板31是唯一的熔體冷卻控制源。節(jié)流板被主動(dòng)地控制以開始生長以及控制所形成帶狀物的厚度。節(jié)流板的打開允許在它的凝固點(diǎn)下對來自熔體池33的熱流動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，而不顯著地降低存在于固體帶狀物下面的液體硅的溫度。如上所指出的，線圈23為生長板基座19提供感應(yīng)加熱源，當(dāng)從熔體池提拉帶狀物時(shí),該生長板基座19則又加熱熔體池33的本體并且保持熔體池33的本體處于熔融狀態(tài)。一旦帶狀物開始形成，模板40便被從熔體池33取出并且以與經(jīng)過生長板18的熱損失成比例的速率行進(jìn)。以為帶狀物形成作準(zhǔn)備的取出角度α取出其上附著帶狀物40b的模板40，以相對于液體硅的浮力/重量，它的表面張力，及在液體熔體池33、固體帶狀物與環(huán)境氣體之間的三點(diǎn)彎月面保持力的平衡，舉例來說，該取出角度α諸如是相對于水平方向的從大約1°至大約15° (例如大致4° )的角度(見圖I)。因?yàn)樾纬晒鑾钗锏谋痉椒ú⒉灰笫褂脝尉ЬХN作為模板，所以它能夠避免通常與之相關(guān)的很多問題。而且，通過允許帶狀物采取脫離熔體池33的自然懸鏈線形狀，能夠降低在帶狀物中的誘導(dǎo)應(yīng)力。通過圍繞提取引導(dǎo)裝置54的各種絕緣裝置，能夠獨(dú)立于生長速率調(diào)節(jié)所形成帶狀物的冷卻剖面，因此允許定制硅的電學(xué)性質(zhì)。因?yàn)閹钗镌谛纬珊蟛痪?例如大約3分鐘以下)便離開熔爐50，所以能夠使用直接厚度測量從而微細(xì)地調(diào)節(jié)(a)節(jié)流板31以調(diào)整經(jīng)過煙 狀物30的熱損失量，(b)提拉速度以改變駐留時(shí)間，和/或(c)輸入加熱線圈的功率量以影響凈熱損失。當(dāng)帶狀物形成時(shí)，提取引導(dǎo)裝置54能夠被用于保持平滑且一致的取出角度，而在熔爐外部的臂或者其它提取機(jī)構(gòu)55 (例如相對棍筒、“節(jié)節(jié)向上的(hand over hand)”捏夾(pinch grip)或者其它連續(xù)進(jìn)料裝置)能夠被調(diào)節(jié)以保持速率和連續(xù)帶狀物生長。一旦一部分連續(xù)帶狀物已經(jīng)行進(jìn)過了提取機(jī)構(gòu)，它能夠被劃線并且被從正在形成的帶狀物除去，被切割為成品基板尺寸，或者被留作連續(xù)帶狀物的部分以便在下游操作中進(jìn)行進(jìn)一步處理。此外，如在本技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)該理解地， 固體硅進(jìn)料機(jī)構(gòu)(未示出)能夠與傾注坩鍋13上的頂蓋18中的開口 17配合以根據(jù)需要將硅片添加到傾注坩鍋中從而保持操作連續(xù)。通常在熔體添加之間的停產(chǎn)期間添加硅片，從而在下一循環(huán)開始之前，使固體硅達(dá)到預(yù)熔化溫度。通過改變固體硅添加的性質(zhì)(摻雜劑)，對于所形成的帶狀物的電阻率的調(diào)節(jié)能夠被改變。因?yàn)橄到y(tǒng)的駐留時(shí)間短，所以這種調(diào)節(jié)能夠被比較快速地完成以保持所形成的帶狀物處于所期望的電阻率范圍內(nèi)。而且，如果生長穩(wěn)定性和形成帶狀物模板需要的話，則通過在氬氣環(huán)境中經(jīng)過氣體入口 34添加少量氮?dú)?，能夠原位形成非均質(zhì)晶種表面。這在熔體池33的表面上形成非常薄(〈10mm)的氮化硅/氧氮化硅表皮層，從而為在下面的晶體硅生長提供模板。當(dāng)生長托盤或者傾注坩鍋已經(jīng)達(dá)到它們的可用壽命的終點(diǎn)，或者硅熔體池已經(jīng)聚集雜質(zhì)或者摻雜劑至不能夠再生產(chǎn)出足夠質(zhì)量的帶狀物的點(diǎn)時(shí)，該連續(xù)過程將被中斷。此時(shí)，能夠?qū)⑷蹱t冷卻、更換已被磨損的構(gòu)件和硅，并且該方法重新開始。于2006年9月28日提交的美國臨時(shí)專利申請No. 60/827246通過引用而被整體并入本文中。
權(quán)利要求
1.一種用于生產(chǎn)進(jìn)料材料的連續(xù)帶狀物的設(shè)備，所述設(shè)備包括 用于熔化所述進(jìn)料材料的熔體腔室，所述熔體腔室具有出口 ； 被安置為從所述熔體腔室的所述出口接納熔化的進(jìn)料材料的生長托盤；和 位于所述熔體腔室的所述出口下游的除熱裝置，該除熱裝置與所述生長托盤中的所述熔化的進(jìn)料材料隔開但是與該熔化的進(jìn)料材料熱連通，所述除熱裝置包括可調(diào)節(jié)裝置，該可調(diào)節(jié)裝置適于調(diào)節(jié)從所述生長托盤中的所述熔化的進(jìn)料材料中輻射的熱量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的設(shè)備，其中所述除熱裝置包括 位于在所述熔體腔室的所述出口的下游的生長板上的煙 狀物，所述煙 狀物適于允許熱從所述生長托盤中的所述熔化的進(jìn)料材料經(jīng)過所述煙 狀物向上輻射；并且其中所述可調(diào)節(jié)裝置包括 可樞轉(zhuǎn)地安裝于所述煙 狀物中并且可移動(dòng)以控制經(jīng)過所述煙 狀物的熱通道面積的至少一個(gè)節(jié)流板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，包括 所述生長托盤中的位于所述熔體腔室的所述出口下方的凹座，當(dāng)熔化的進(jìn)料材料流經(jīng)所述出口并且流入所述生長托盤中時(shí)，所述凹座適于降低所述熔化的進(jìn)料材料的濺落深度并且限制所述熔化的進(jìn)料材料的波紋形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的設(shè)備，包括 所述生長托盤中的位于所述凹座下游并且適于限制在所述生長托盤中的所述熔化的進(jìn)料材料中的波傳播的突脊。
5.根據(jù)權(quán)利要求I的設(shè)備，包括 使所述生長托盤支撐在其上的生長托盤基座；和 第一電加熱裝置，該第一電加熱裝置用于通過所述生長托盤基座向所述生長托盤供應(yīng)感應(yīng)熱，以在所述連續(xù)帶狀物生長期間保持熔化的進(jìn)料材料處于液相。
6.一種用于生產(chǎn)進(jìn)料材料的連續(xù)帶狀物的方法，所述方法包括 在熔體腔室中熔化所述進(jìn)料材料； 使得所述熔化的進(jìn)料材料從所述熔體腔室流入生長托盤中并且允許所述熔化的進(jìn)料材料在所述生長托盤中形成水平的淺熔體池； 通過從所述熔體池向上經(jīng)過煙 狀物的熱輻射而允許從所述熔體池的熱損失，所述煙囪狀物位于所述熔體腔室下游； 在所述熔體池已經(jīng)經(jīng)歷所述熱損失的點(diǎn)，安置與所述熔體池接觸的模板，由此使所述模板在所述點(diǎn)處接附到所述熔化的進(jìn)料材料；以及 從所述熔體池拉離所述模板由此生產(chǎn)所述帶狀物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，包括 在所述帶狀物生產(chǎn)期間，向所述生長托盤供熱以保持所述熔體池中的所述進(jìn)料材料處于它的液相。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，還包括通過調(diào)節(jié)經(jīng)過所述煙 狀物的流來調(diào)整從所述熔體池的所述熱損失。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中通過在所述煙 狀物中移動(dòng)至少一個(gè)節(jié)流板以增加或者降低經(jīng)過所述煙 狀物的熱流動(dòng)面積而調(diào)整所述熱損失。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述煙囪狀物具有跨所述煙囪狀物中的流動(dòng)面積并排安置的第一節(jié)流板和第二節(jié)流板，所述第一節(jié)流板比所述第二節(jié)流板更加靠近在所述模板和所述熔體池之間接觸的所述點(diǎn)，并且其中所述方法還包括 順序地打開所述節(jié)流板，且所述第一節(jié)流板被首先打開以允許所述帶狀物開始生長。
全文摘要
提供了用于生產(chǎn)進(jìn)料材料的連續(xù)帶狀物的方法和設(shè)備。該設(shè)備包括用于熔化進(jìn)料材料的熔體腔室，其具有出口；安置為從熔體腔室的出口接納熔化的進(jìn)料材料的生長托盤；和位于熔體腔室的出口下游的除熱裝置，該除熱裝置與生長托盤中的熔化的進(jìn)料材料隔開但是與該熔化的進(jìn)料材料熱連通，除熱裝置包括可調(diào)節(jié)裝置，該可調(diào)節(jié)裝置適于調(diào)節(jié)從生長托盤中的熔化的進(jìn)料材料中輻射的熱量。所述方法包括在熔體腔室中熔化進(jìn)料材料；使熔化的進(jìn)料材料從熔體腔室流入生長托盤中并且允許其在生長托盤中形成水平的淺熔體池；通過從熔體池向上經(jīng)過煙囪狀物的熱輻射而允許從熔體池的熱損失；安置與熔體池接觸的模板；以及從熔體池拉離模板由此生產(chǎn)帶狀物。
文檔編號C30B29/06GK102719880SQ201210176999
公開日2012年10月10日 申請日期2007年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月28日
發(fā)明者羅杰·F·克拉克 申請人:Amg艾迪卡斯特太陽能公司