Fremgangsmåte for tilvirkning av en silisiumskive av solcellekvalitet

Transkript

1 V1493NO00 EP Tittel: Fremgangsmåte for tilvirkning av en silisiumskive av solcellekvalitet

2 1 Beskrivelse BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN 1. Oppfinnelsens område [0001] Denne oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for tilvirkning av silisiumskiver (wafere) av solcellekvalitet. 2. Beskrivelse av beslektet teknikk [0002] Silisiumkrystallskiver for solceller blir typisk fremstilt ved å varme opp, smelte og krystallisere hovedsakelig rene klumper av silisium. I et typisk eksempel blir silisiumklumpene plassert og pakket sammen i en form for støping av solcelleskiver ("støpeform") laget av gjenbundet smeltet silisiumdioksid. Deretter blir støpeformen, som noen ganger kalles en "digel", satt inn i en vakuumovn som har varmeelementer som vanligvis er laget av grafitt. Vakuumovnen varmer opp silisiumklumpene slik at de smelter. Deretter blir det smeltede silisiumet avkjølt på en måte som fremmer dannelse av silisiumkrystallskivene. Denne metoden har sine begrensninger, og noen av disse er beskrevet nedenfor. [0003] Varigheten av oppvarming/avkjøling-syklusen er ofte 4-60 timer, og dette kan begrense produksjonen. Én faktor som er med på å bestemme varigheten av oppvarming/avkjøling-syklusen er tiden det tar å varme opp silisiumråmaterialet tilstrekkelig til å gjøre at det smelter. Silisiumklumpene som anvendes er typisk veldig grove, ettersom de har en gjennomsnittlig størrelse på omtrent tretti () millimeter. Grunnen til at slike grove materialer blir anvendt er for å bevare renheten til det smeltede silisiumet. Det har vært funnet at reduksjonsprosessen smører uønskede fremmedstoffer utover overflaten av silisiumet. Pakkingstettheten av de nevnte klumpene i støpeformen er omtrent trettifem (3) prosent av en perfekt pakking, som er betydelig mindre enn det som er ideelt. Som følge av dette blir ikke varme ledet effektivt gjennom et slikt råmateriale, og ekstra oppvarmingstid er nødvendig. Gitt at (1) varmeelementene befinner seg på utsiden av digelen, (2) silisiumklumpene har forholdsvis liten fysisk kontakt med hverandre, og (3) silisiumklumpene "skygger for" hverandre i veldig stor grad, skjer det meste av oppvarmingen ved stråling som finner sted suksessivt, i det en relativt blottlagt silisiumklump blir varmet opp og denne klumpen så stråler varme til én eller flere mindre blottlagte klumper, dvs. én eller flere silisiumklumper som er "skygget for". I mange tilfeller blir et partialtrykk av argongass anvendt for å bistå overføringen av varme til silisiumråmaterialet. [0004] Under oppvarmingstrinnet og avkjølingstrinnet blir det produsert to urenheter, dvs. silisiumkarbid (SiC) og oppløst oksygenkomplekser (inkludert silisium/oksygenkomplekser), i silisiumråmaterialet. Disse urenhetene forårsaker en reduksjon i utbyttet av anvendelige silisiumkrystallskiver som kan være så stor som omtrent førti (40)

3 prosent. I tillegg forårsaker disse urenhetene ufullkommenheter i krystallstrukturen som reduserer virkningsgraden og levetiden til den resulterende solcellen. Et ytterligere tap av utbytte forårsakes også av sagingen og oppskivingen av barren til skiver. Etter at overflateurenhetene av SiO, SiO 2 og SiC er fjernet, blir resten av barren skåret opp for å muliggjøre oppskiving. I hvert fall i noen tilfeller, når urenhetene er fjernet og skivene er skåret ned til -0 mikroner, kan utbyttet av utgangssilisium være så lavt som 3%. I hvert fall noen få faktorer fremmer syntesen av disse urenhetene. For det første fremmer de høye temperaturene som oppnås i ovnen oksidasjon av dets grafittvarmeelementer ved reduksjon av den smeltede silisiumdioksiden med hvilken grafitten er i fysisk kontakt, slik at det skapes et partialtrykk av CO og CO 2. Andre komponenter i vakuumovnen kan også inneholde grafitt, herunder isolasjonsmaterialet, og kan likeledes også bli oksidert. Denne redoksreaksjonen (oxidation-reduction reaction)produserer vanligvis to gasser: karbonmonoksid (CO) og karbondioksyd (CO 2 ). Disse gassene reagerer så med silisiumråmaterialet i støpeformen og produserer silisiumkarbid og oppløst oksygen-komplekser. For det andre, selv om gjenbundet smeltet silisiumdioksid er en veldig ildfast substans, er det gjennomtrengelig for karbonoksidgasser (f.eks. CO og CO 2 ). Karbonoksidgasser kommer seg derfor til silisiumråmaterialet ved å trenge gjennom støpeformen. For det tredje resulterer pakkingstettheten av silisiumklumpene i åpne rom som kan gjennomtrenges og/eller fylles av karbonoksidgassene. De overflatene av silisiumklumpene som grenser mot disse rommene tjener som ytterligere steder for redoksreaksjonen som produserer silisiumkarbid og oppløst oksygen-komplekser. Endelig må det erkjennes at vakuumovner i alminnelighet ikke skaper perfekte vakuum, slik at atmosfæriske gasser og eventuelt andre gasser kan komme seg inn. Atmosfæriske gasser inkluderer oksydanter som, som beskrevet over, kan resultere i produksjon av urenheter. [000] US-A viser dannelse av silisiumskiver ved smelting av metallkvalitet silisium i en støpeform og så dannelse av krystallinsk silisium på denne ved hjelp av et metalløsningsmiddel. [0006] JP - A beskriver en fremgangsmåte for å frembringe silisiumskiver som enkelt kan tas ut fra en beholder og gis en glatt overflate. Silisiumpulver blir smeltet under påføring av varme og trykk for å danne skiver i en beholder. JP-A beskriver en tilvirkningsfremgangsmåte for en billig høykvalitets solcelle med høy masseproduktivitet. Fremgangsmåten inkluderer å injisere smeltet Si i et plant spor for å danne et fotoelektrisk omformingselement. KORT OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN [0007] Foreliggende oppfinnelse er en fremgangsmåte for tilvirkning av silisiumskiver av solcellekvalitet som angitt i krav 1. I hvert fall i noen utførelsesformer av oppfinnelsen inkluderer fremgangsmåten de trinn å: tilveiebringe en slemning som

4 inkluderer en væske som hovedsakelig hindrer oksidasjon av silisiumpulver, og et silisiumpulver som er veldig fint og hovedsakelig fritt for oksider og andre skadelige urenheter; tilveiebringe en form for støping av solcelleskiver som definerer en innside for å motta slemningen; tilføre slemningen inn i solcelleskive-støpeformen; skille ut silisiumpulveret fra slemningen for å danne et emne til silisiumskiven av solcellekvalitet; og krystallisere emnet for å lage solcellekvalitet-silisiumskiven. I noen utførelsesformer av denne oppfinnelsen blir solcelleskive-støpeformen eller et emne for denne behandlet med et poreblokkeringsmiddel og/eller et avgassingsmiddel for ytterligere å bidra til å redusere forekomsten av urenheter i de resulterende solcellekvalitet-silisiumskivene. [0008] Fordelene som oppnås ved praktisering av en hvilken som helst av de forskjellige utførelsesformene av foreliggende oppfinnelse inkluderer minst én av følgende: (1) høyere pakkingstetthet for silisium, noe som fremmer smelting samtidig som det motvirker oppsamling og/eller dannelse av skadelige urenheter i smeltemassen; (2) raskere oppvarming, som resulterer i mindre forurensning av SiO, SiC og SiO 2 ; (3) høyere effektivitet og utbytte som følge av kortere vei fra side til side; (4) høyere utbytte som følge av (a) mindre forurensning av SiC, SiO, SiO 2, (b) mindre beskjæring, og (c) eliminering av saging; () høyere utbytte og effektivitet som følge av muligheten til å lage nett-silisiumskiver av solcellekvalitet som er så tynne som 0 mikroner; og (6) skiver med et større overflateareal som følge av forholdsvis ubegrenset prosessering. KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE [0009] De ovenfor angitte trekk ved oppfinnelsen vil forstås bedre fra den følgende detaljerte beskrivelsen av oppfinnelsen når den leses sammen med tegningene, hvor: Figur 1 er et flytdiagram som viser trinnene (herunder ett valgfritt trinn) som utføres ved tilvirkning av en silisiumskive av solcellekvalitet, ifølge én av utførelsesformene av foreliggende oppfinnelse; Figur 2 er et flytdiagram som viser trinnene som utføres ved tilvirkning av en silisiumskive av solcellekvalitet, ifølge en annen utførelsesform av foreliggende oppfinnelse; Figur 3 er et flytdiagram som viser trinnene som utføres ved tilvirkning av en silisiumskive av solcellekvalitet, ifølge nok en annen utførelsesform av foreliggende oppfinnelse; Figur 4 er et flytdiagram som viser trinnene som utføres ved tilvirkning av en silisiumskive av solcellekvalitet, ifølge nok en annen utførelsesform av foreliggende oppfinnelse; og

5 Figur er et flytdiagram som viser trinnene som utføres ved tilvirkning av en silisiumskive av solcellekvalitet, ifølge nok en annen utførelsesform av foreliggende oppfinnelse DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN [00] Foreliggende oppfinnelse, dvs. fremgangsmåten for tilvirkning av en silisiumskive av solcellekvalitet, vil bli beskrevet nærmere i det følgende. Innledningsvis skal det bemerkes at denne oppfinnelsen kan realiseres i mange forskjellige former og ikke skal forstås som å være begrenset til de konkrete utførelsesformene beskrevet her. [0011] Definisjoner [0012] Med "karbid" menes en binær forbindelse av karbon med et grunnstoff som er mer elektropositivt enn karbon. [0013] Med "keramisk" menes laget av eller vedrørende et produkt laget hovedsakelig av en ikkemetallisk substans ved brenning ved høy temperatur. [0014] Med å "herde" menes å klargjøre eller endre spesielt ved kjemisk eller fysisk behandling for bevaring, perfektering, eller å klargjøre for bruk (f.eks. å fastgjøre i en ønsket posisjon som ved oppvarming). [001] Med et "råmateriale" menes råmaterialet som forsynes til en maskin eller prosess. [0016] Med "oksidasjon" menes oksidasjonshandlingen eller -prosessen. [0017] Med et "oksid" menes en binær forbindelse av oksygen med et mer elektropositivt grunnstoff eller en gruppe. [0018] Med å "oksidere" menes (1) å kombinere med oksygen, (2) å dehydrogenere spesielt gjennom påvirkning av oksygen, (3) å endre (en forbindelse) ved å øke andelen av den elektronegative delen, (4) å endre (et grunnstoff eller ion) fra en lavere til en høyere positiv valens, eller () å fjerne ett eller flere elektroner fra et atom, et ion, et molekyl eller en radikal. [0019] Med "porøsitet" menes enten (1) egenskapen til et fast stoff som inneholder bittesmå kanaler eller åpne rom, eller (2) forholdet mellom volumet av hulrom i et materiale og volumet til dets masse. [00] Med et "emne" menes et objekt har gjennomgått en foreløpig, vanligvis ufullstendig forming eller støping før det gjennomgår kompletterende eller endelig behandling. [0021] Med å "sintre" menes å bevirke til å bli en koherent bundet masse gjennom oppvarming uten smelting. [0022] Med en "slemning" menes en frittstrømmende, pumpbar suspensjon av fint, fastformig materiale i væske.

6 1 2 3 [0023] Med et "fuktemiddel" menes en substans som (1) øker hastigheten med hvilken en væske sprer seg over en overflate når det tilsettes i væsken i små mengder, eller (2) gjør en overflate ikke-frastøtende for en fuktende væske. [0024] Andre betegnelser vil bli definert som nødvendig i den detaljerte beskrivelsen som følger. [002] Fremgangsmåte for tilvirkning av en silisiumskive av solcellekvalitet [0026] Figur 1 er et flytdiagram som viser en utførelsesform av fremgangsmåten for tilvirking av en silisiumskive av solcellekvalitet. Denne utførelsesformen inkluderer et valgfritt trinn. Som vist ved 12 tilveiebringes en slemning som inkluderer (1) et silisiumpulver som er hovedsakelig fritt for oksider og andre skadelige urenheter og (2) en væske som hovedsakelig hindrer oksidasjon av silisiumpulver. Fravær eller tilnærmet fravær av oksider (f.eks. silisiumdioksid (SiO 2 )) og andre skadelige urenheter i eller på silisiumpulveret hindrer sintring, som virker negativt inn på tilvirkningen av silisiumskivene av solcellekvalitet. Et tegn på sintring er at en høyere temperatur er nødvendig for å smelte silisiumpulveret, noe som ytterligere fremmer redoksreaksjonen som produserer både silisiumkarbid og oppløst oksygen-komplekser (inkludert silisium/oksygen-komplekser). Disse er de to urenhetene introdusert tidligere i beskrivelsen av beslektet teknikk. I hvert fall i noen utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse består silisiumpulver-komponenten av slemningen hovedsakelig av silisiumpartikler med en gjennomsnittsstørrelse som er mindre enn, eller lik, omtrent tolv (12) mikroner. Fordelene med denne partikkelstørrelsen vil bli gjort rede for senere i denne beskrivelsen. Under minst ett av trinnene ifølge foreliggende oppfinnelse vil væskekomponenten av slemningen hindre eller hovedsakelig hindre oksidasjon av silisiumpulveret. På den måten motvirkes også syntese av karbider (f.eks. SiC). I minst én utførelsesform av foreliggende oppfinnelse består væskekomponenten av slemningen hovedsakelig av rent, vannfritt etanol. [0027] En fremgangsmåte for å produsere oksidfritt silisiumpulver er vist i US-patentet 6,638,491, meddelt til Carberry. Denne fremgangsmåten kan bli anvendt for å produsere silisiumpulverkomponenten av slemningen. I dette tilfellet vil for eksempel fresing av silisiumet under alkohol med bruk av spader, kledninger og medier av zirkoniumoksid ikke bare sikre at eventuell rivebasert eller nedslitingsbasert forurensning er minimal, men også at kornstørrelsen til det freste silisiumet er veldig liten, dvs. typisk er mindre enn 0 nanometer og har en tilsvarende gitterstruktur og er ikke-ledende. Når slemningen er produsert, kan den bli smeltet og omstøpt i en solcelleskive-støpeform (f.eks. en grafittskål). Eventuelt kan den innvendige overflaten i solcelleskive-støpeformen være modifisert slik at den er gitt en modifisert innvendig overflate som (1) hovedsakelig ikke reagerer med silisium og (2) har en gitter- eller krystallstruktur tilsvarende den til silisium. Denne modifikasjonen kan oppnås gjennom spruting, kjemisk dampavsetting (CVD), ioneimplantasjon eller metallisering. Formålet

7 med modifiseringen er å bistå orientingen av silisiumet etter hvert som det krystalliseres. Differensiert kjøling kan bevirkes fra bunnen av solcelleskivestøpeformen, slik at krystallene orienteres slik at de vokser fra den ene siden til den andre. I disse tilfellene er det ønskelig at korngrensene mellom den ene siden av en tynn skive og den andre minimeres for å muliggjøre større effektivitet i omdannelsen av fotoner til elektroner. Fordelene som oppnås med dette inkluderer: (1) høyere pakkingstetthet for smelting uten skadelige urenheter; (2) raskere oppvarming, og således mindre forurensning av SiO, SiC, og SiO 2 ; (3) høyere effektivitet og utbytte som følge av kortere vei fra side til side; (4) økt utbytte fra så lavt som % til så høyt som 98% som følge av (a) mindre forurensning av SiC, SiO, SiO 2, (b) mindre beskjæring og (c) eliminering av saging; () høyere utbytte og effektivitet som følge av muligheten til å lage nettformede tynne skiver typisk så tynne som 0 mikroner; og (6) større skiver som følge av forholdsvis ubegrenset prosessering med hensyn til størrelse, noe som muliggjør mye bedre solfanging (aerial yield) på begrensede arealer så som hustak, biltak etc. For eksempel er dagens teknologi begrenset til produksjon av en solcelleskive med en lengde på omtrent 1 centimeter og en bredde på omtrent 1 centimeter (omtrent 22 cm 2 ). Foreliggende oppfinnelse kan muliggjøre tilvirkning av en solcelleskive med en lengde på omtrent én meter og en bredde på omtrent én meter (omtrent 1,0 m 2 ), og med det redusere eller fjerne tap som følge av mellomrom mellom skiver. [0028] Figur 1 viser ved 14 at en form for støping av solcelleskiver ("støpeform") må tilveiebringes. Slike støpeformer er kjent for fagmannen og består i alminnelighet av gjenbundet smeltet silisiumdioksid, grafitt, silisiumnitrid, bornitrid eller en hvilken som helst kombinasjon av dette. I samsvar med 16 i figur 1 blir slemningen tilført i støpeformen. I noen utførelsesformer blir i hvert fall en del av den innvendige overflaten til støpeformen behandlet med et fuktemiddel. For eksempel kan alle deler som forventes å komme i kontakt med slemningen bli behandlet. Denne behandlingen, ved at den fremmer spredning av slemningen over den innvendige overflaten av støpeformen, bidrar til å sikre at sluttproduktet, dvs. silisiumskiven av solcellekvalitet, dannes på rett måte. I noen av utførelsesformene som inkluderer behandling med et fuktemiddel er fuktemiddelet silisiumnitrid. I andre slike utførelsesformer er fuktemiddelet bornitrid. Både silisiumnitrid og bornitrid er attraktive fordi ingen av disse reagerer hverken med slemningen eller støpeformen. [0029] Som vist ved 18 i figur 1 blir silisiumpulveret skilt ut fra slemningen for å danne et emne til silisiumskiven av solcellekvalitet i bunnen av støpeformen. Slik utskilling er kjent for fagmannen. For eksempel kan væskekomponenten av slemningen bli fordampet for å fremme utskilling av silisiumpulveret fra slemningen. I én utførelsesform av foreliggende oppfinnelse, som vist i det valgfrie trinnet i figur 1, blir støpeformen vibrert under utskillingstrinnet for å fremme avsetning av et uniformt

8 lag av silisiumpulveret. Dette bidrar til å sikre at sluttproduktet får en uniform tykkelse. I tillegg eller alternativt kan frysestøping bli anvendt, slik at en ytterligere begrenser oksidasjonen av silisiumet. [00] Deretter, som vist ved 22 i figur 1, blir emnet til silisiumskiven av solcellekvalitet krystallisert for å lage silisiumskiven av solcellekvalitet. Slik krystallisering er kjent for fagmannen og én slik krystaliseringsmetode er kort sammenfattet i beskrivelsen av beslektet teknikk. I de utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse hvor silisiumpulverkomponenten av slemningen består hovedsakelig av silisiumpartikler med en gjennomsnittsstørrelse som er mindre enn, eller lik, omtrent tolv (12) mikroner, er det resulterende emnet forholdsvis kompakt. I disse utførelsesformene er emnets pakkingstetthet omtrent syttifem (7) prosent, noe som resulterer i lavere permeabilitet og høyere varmeledningsevne. Den lavere permeabiliteten reduserer prosentandelen av emnets innvendige overflateareal som er tilgjengelig for karbonoksidgasser, og reduserer med det antallet steder som er tilgjengelig for redoksreaksjonen som produserer silisiumkarbid og oppløst oksygen-kompleksene. Den bedrede varmeledningsevnen gjør det mulig å redusere lengden til oppvarming/kjølingsyklusen, noe som ytterligere begrenser syntesen av de angitte urenhetene. [0031] Figur 2 er et flytdiagram 24 som viser en annen utførelsesform av fremgangsmåten for tilvirkning av en silisiumskive av solcellekvalitet. Som vist ved i figur 2 blir i denne utførelsesformen av oppfinnelsen støpeformen behandlet med en blanding for å redusere dens permeabilitet med hensyn til oksydanter, spesielt gassformige oksydanter. Som angitt over i beskrivelsen av beslektet teknikk vil de høye temperaturene som oppnås i ovnen fremme oksidasjon av i hvert fall noen av dens grafittkomponenter (f.eks. varmeelementer av grafitt). Denne oksidasjonen resulterer i syntese av én eller flere gassformige oksydanter (f.eks. CO og CO 2 ), som kan komme seg til silisiumråmaterialet ved å trenge gjennom støpeformen. Fagmannen vil vite at den kjemiske formelen til hver av de gassformige oksydantene ikke nødvendigvis inkluderer et oksygenatom, og at mangfoldigheten av og identiteten til de gassformige oksydantene kan variere, i det én faktor er den kjemiske sammensetningen til forskjellige komponenter i vakuumovnen. Fagmannen vil også vite at grafittkomponenter, blant annet komponenter i vakuumovnen, kan bli oksidert av virkende midler som stammer fra en rekke forskjellige kilder, herunder kildene angitt i beskrivelsen av beslektet teknikk og, i noen tilfeller, redusert av én eller flere substanser i selve støpeformen. [0032] Figur 2 viser ved 26 at en keramisk form for støping av solcelleskiver som har en porøsitet større enn null må tilveiebringes. I hvert fall i noen utførelsesformer består den keramiske solcelleskive-støpeformen av én eller flere substanser, hvorav minst én er gjenbundet smeltet silisiumdioksid, grafitt, bornitrid eller silisiumnitrid. Som vist ved 28 i figur 2 må en blanding tilveiebringes som inkluderer et suspensjonsmedium, et

9 suspendert bindemiddel og et suspendert poreblokkeringsmiddel. I noen utførelsesformer består suspensjonsmediet hovedsakelig av etanol, men fagmannen vil vite at én eller flere andre kjemikalier kan være egnet til bruk som et suspensjonsmedium. I noen utførelsesformer består det suspenderte bindemiddelet hovedsakelig av tetraetylortosilikat, kolloid silisiumdioksid eller en hvilken som helst kombinasjon av dette. Endelig består i noen utførelsesformer det suspenderte poreblokkeringsmiddelet hovedsakelig av zirkon, silisiumdioksid, silisiumnitrid eller en hvilken som helst kombinasjon av dette. Deretter, som vist ved i figur 2, blir den keramiske solcelleskive-støpeformen behandlet med blandingen for å frembringe en keramisk solcelleskive-støpeform med redusert porøsitet. Denne behandlingen kan imidlertid variere. I én variant blir den keramiske solcelleskive-støpeformen dykket ned i blandingen i en fast tidsperiode. I en annen variant blir én eller flere overflater av den keramiske solcelleskive-støpeformen belagt med blandingen. I enhver variant vil imidlertid blokkeringen av i hvert fall noen av porene redusere oksydantenes mulighet til å komme til silisiumråmaterialet ved å trenge gjennom støpeformen. [0033] De gjenværende fire obligatoriske trinnene, som vist ved 32, 34, 36 og 38 i figur 2, er som følger: tilveiebringelse av en slemning som inkluderer en væske som hovedsakelig hindrer oksidasjon av silisiumpulver, og et silisiumpulver som er tilnærmet fritt for oksider (se 32); tilførsel av slemningen inn i den keramiske solcelleskive-støpeformen med redusert porøsitet (se 34); utskilling av silisiumpulveret fra slemningen for å danne et emne til silisiumskiven av solcellekvalitet (se 36); og krystallisering av emnet for å lage en silisiumskive av solcellekvalitet (se 38). [0034] Behandlingen av den keramiske solcelleskive-støpeformen med blandingen gir en hovedsakelig passiv barriere mot oksydanter. I noen utførelsesformer inkluderer imidlertid blandingen videre et suspendert avgassingsmiddel for å omdanne visse gassformige oksydanter (dvs. karbonoksider) til karbider (f.eks. SiC) og silisiumoksider (f.eks. SiO 2 ). Innlemmelsen av avgassingsmiddelet i blandingen resulterer i at det tilføres en aktiv komponent til barrieren. Avgassingsmiddelet reagerer med karbonoksider og produserer karbider og silisiumoksider. Selv om karbider og silisiumoksider er blant urenhetene som kan virke negativt inn på tilvirkningen av en silisiumskive av solcellekvalitet, er syntesen av disse i dette tilfellet harmløs fordi den finner sted vekk fra silisiumråmaterialet. I hvert fall i noen utførelsesformer består det suspenderte avgassingsmiddelet hovedsakelig av silisium, silisiumnitrid eller en hvilken som helst kombinasjon av dette. [003] Figur 3 er et flytdiagram 40 som viser nok en annen utførelsesform av fremgangsmåten for tilvirkning av en silisiumskive av solcellekvalitet. Som vist ved 42 i figur 3 må et emne til en solcelleskive-støpeform tilveiebringes. I tillegg, som vist ved 44, må en blanding tilveiebringes som inkluderer et suspensjonsmedium, et suspendert bindemiddel og et suspendert poreblokkeringsmiddel. Deretter blir emnet behandlet

10 med blandingen (se 46) og så blir emnet brent for å frembringe en keramisk solcelleskive-støpeform med redusert porøsitet (se 48). I noen utførelsesformer blir emnet til solcelleskive-støpeformen herdet (cured) i den grad det er nødvendig for hovedsakelig å fjerne (f.eks. fordampe) preeksisterende fuktighet og/eller bindemiddelet for å klargjøre den for behandling med blandingen. Resten av trinnene, som er vist ved 0, 2, 4 og 6 i figur 3, er tilsvarende som deres motparter vist i figur 2. [0036] Figur 4 er et flytdiagram 60 som viser nok en annen utførelsesform. Et særtrekk ved denne utførelsesformen er at blandingen som blir anvendt for å behandle den keramiske solcelleskive-støpeformen ikke nødvendigvis inkluderer et suspendert bindemiddel, et suspendert poreblokkeringsmiddel eller begge. Som vist ved 60 i figur 4 tilveiebringes en keramisk solcelleskive-støpeform som har en porøsitet som er større enn null. (Per definisjon har en "keramisk" solcelleskive-støpeform allerede blitt brent.) I tillegg, som vist ved 62 i figur 4, tilveiebringes en blanding som inkluderer et suspensjonsmedium og et suspendert avgassingsmiddel. I hvert fall i noen utførelsesformer kan det suspenderte avgassingsmiddelet reagere med minst én type karbonoksid og produsere et karbid og et silisiumoksid. Videre, i hvert fall i noen utførelsesformer, består det suspenderte avgassingsmiddelet av silisium, silisiumnitrid eller en hvilken som helst kombinasjon av dette. Deretter, i samsvar med 64 i figur 4, blir den keramiske solcelleskive-støpeformen behandlet med blandingen for å frembringe en avgassingsmiddel-infusert keramisk solcelleskive-støpeform. Denne behandlingen kan imidlertid variere. I én variant blir den keramiske solcelleskive-støpeformen dykket ned i blandingen i en fast tidsperiode. I en annen variant blir én eller flere overflater av den keramiske solcelleskive-støpeformen belagt med blandingen. Videre, som vist ved 66, tilveiebringes en slemning som inkluderer en væske som hovedsakelig hindrer oksidasjon av silisiumpulver, og et silisiumpulver som er hovedsakelig fritt for oksider. Deretter, som vist ved 68, 70 og 72 i figur 4, skjer følgende: slemningen blir ført inn i den avgassingsmiddel-infuserte keramiske solcelleskive-støpeformen (se 68); silisiumpulveret blir skilt ut fra slemningen for å danne et emne til silisiumskiven av solcellekvalitet (se 70); og emnet blir krystallisert for å lage silisiumskiven av solcellekvalitet (se 72). I hvert fall under disse tre trinnene kan en oksydant møte avgassingsmiddelet når førstnevnte forsøker å trenge gjennom støpeformen. Dersom et slikt møte finner sted, kan en reaksjon følge hvor oksydanten blir omdannet til én eller flere kjemikalier som er mindre reaktive (mer stabile) og således utgjør en mindre trussel for silisiumråmaterialet. I noen tilfeller kan en oksydant bli omdannet til en mindre reaktiv oksydant. [0037] Figur er et flytdiagram 74 som viser nok en annen utførelsesform. Som vist ved 76 i figur må et emne til en solcelleskive-støpeform tilveiebringes. I tillegg, som vist ved 78, må en blanding tilveiebringes som inkluderer et suspensjonsmedium og et suspendert avgassingsmiddel. Et trekk som skiller denne utførelsesformen fra den vist i

11 figur 4 er at, i denne utførelsesformen, blandingen som inkluderer det suspenderte avgassingsmiddelet blir anvendt for å behandle et emne til en solcelleskive-støpeform (se figur ved 80), i motsetning til en keramisk solcelleskive-støpeform. Deretter, som vist ved 82 i figur, blir emnet til en solcelleskive-støpeform brent for å frembringe en avgassingsmiddel-infusert keramisk solcelleskive-støpeform. Resten av trinnene, som er vist ved 84, 86, 88 og 90 i figur, er tilsvarende deres motparter vist i figur 4. [0038] Selv om foreliggende oppfinnelse har blitt illustrert gjennom en beskrivelse av flere utførelsesformer og selv om de illustrerende utførelsesformene har blitt beskrevet i detalj, er det ikke søkerens mening å innskrenke eller på noen som helst måte begrense rammen til de vedføyde kravene til disse detaljene. Ytterligere modifikasjoner vil lett sees av fagmannen. Oppfinnelsen i sine mer generelle aspekter er derfor ikke begrenset til de konkrete detaljer, fremgangsmåter og illustrerende eksempler som er vist og beskrevet. Avvik kan derfor gjøres fra disse detaljene uten å fjerne seg fra rammen til søkerens generelle oppfinneriske idé. 1

12 11 P a t e n t k r a v Fremgangsmåte for tilvirkning av en silisiumskive av solcellekvalitet, fremgangsmåten omfattende de trinn å: tilveiebringe en keramisk form for støping av solcelleskiver som har en porøsitet som er større enn null; tilveiebringe en blanding som inkluderer et suspensjonsmedium, et suspendert bindemiddel og et suspendert poreblokkeringsmiddel; behandle den keramiske solcelleskive-støpeformen med blandingen for å frembringe en keramisk solcelleskive-støpeform med redusert porøsitet; tilveiebringe en slemning som inkluderer en væske som hovedsakelig hindrer oksidasjon av silisiumpulver, og et silisiumpulver som er hovedsakelig fritt for oksider; tilføre slemningen i den keramiske solcelleskive-støpeformen med redusert porøsitet; skille ut silisiumpulveret fra slemningen for å danne et emne til silisiumskiven av solcellekvalitet; og krystallisere emnet for å tilvirke silisiumskiven av solcellekvalitet. 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor den keramiske solcelleskive-støpeformen består av én eller flere substanser, hvor den ene eller de flere substansene inkluderer minst én substans valgt fra gruppen bestående av gjenbundet smeltet silisiumdioksid, grafitt, bornitrid og silisiumnitrid. 3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor suspenderingsmediet består hovedsakelig av etanol. 4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor det suspenderte bindemiddelet velges fra gruppen bestående av tetraetyl-ortosilikat, kolloid silisiumdioksid og en hvilken som helst kombinasjon av dette.. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor det suspenderte poreblokkeringsmiddelet velges fra gruppen bestående av zirkon, silisiumdioksid, silisiumnitrid og en hvilken som helst kombinasjon av dette. 6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor blandingen videre inkluderer et suspendert avgassingsmiddel for å reagere med minst én type karbonoksid og generere et karbid og en silisiumoksid.

13 12 7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, hvor det suspenderte avgassingsmiddelet velges fra gruppen bestående av silisium, silisiumnitrid og en hvilken som helst kombinasjon av dette. 8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor den keramiske solcelleskive-støpeformen definerer en innvendig overflate, hvor i hvert fall en del av den innvendige overflaten har en krystallstruktur tilsvarende den til krystallisert silisium.