研究新型硅片制造方法，改进电池生产工艺

受切割工艺的限制，线锯直径要锯掉几十_μm原料；圆棒要加工成方形才能组装紧密，又去掉不少边角料；晶硅质地硬、脆，切割成片，加工过程中材料的浪费，导致硅片成形成本较高。电池厂家一直在努力改进，寻找新的工艺方法，目前有定向铸锭凝固法、带状硅、高能氢离子束轰击制硅片。

1.定向铸锭凝固法 限制其生长方向，从底部一直到顶部呈柱状生长，晶界垂直于工作面，晶界对少子（少数载流子）的影响最低。定向铸锭的优点就是定向，保证界面与生长方向垂直。晶体生长时间长，晶粒尺寸大，保证高的转化率。

2.带状硅 从熔融硅液中直接拉成很薄的长带，长带厚度几十至130_μm，即为带状硅。

（1）定边喂膜生长法（Edge-defined Film fed Growth，简写EFG）用石墨作模具，与直拉工艺大体相同，向上拉出，可从熔硅中直接获得薄带晶体，从同一硅池中同时拉出数条薄带，生产率很高；但结晶质量较差，生长时间短，无法长成大的晶粒，定向效果也差，效率比定向凝固法低。其中Mobil tyco公司研究的EFG法已经实现了工业化。它是1974年为了实现低成本的地面光伏应用而发展的，被认为是目前最成熟的带硅技术。其原理是：采用适当的石墨模具，从熔硅中直接拉出正八角硅管。正八角的边长比10cm略长，总管径约30cm。管壁厚度（硅片厚）与石墨模具毛细形状、拉制温度和速度有关，用这种技术拉制出的管长可达4～5m。大面积（10cm×10cm）EFG太阳电池的效率已经达14.3%。这种材料的缺点是晶体缺陷密度高等。

（2）枝晶法。事先用硅做好枝状网带，就像梯子一样，即支撑枝晶，然后放入熔融硅中，通过控制温度梯度，促使平行枝晶生长进入熔硅。这些枝晶从熔硅中拉出时，熔硅薄膜便会被夹在枝晶间，随后硅膜凝固成与厚的枝晶连结在一起的薄硅带。图7-4示出枝晶法制带状硅。

此法无需模具，硅带的形状受熔硅中的温度梯度控制，枝晶沿着硅带边缘往下首先凝固，随着熔硅的拉出，起初的熔硅薄层被捕集在枝晶之间。可以得到如直拉法一样优良的材料特性，有如抛光的镜面。对带状硅作简单的切割，取出硅片，加工所需尺寸，然后掺杂，进行下步工序。取下的枝晶可以入熔融硅，或作其他用途。枝晶法制带状硅缺点是生产率较低。

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图7-4 枝晶法制带状硅

（3）水平生产法。图7-5示出水平生长法制带状硅。此法结晶质量较好、生产率高；但宽度尺寸不易控制。

3.美国双溪技术公司的新方法 双溪技术公司（Twin Creeks Technologies）开发出一种新方法，用以制作晶硅薄片。在真空室中，用高能氢离子束轰击3mm厚的晶体硅盘。离子积累的精确深度是20μm，这是由光束电压控制的。一旦积累了足够的离子，机械臂就会快速移去硅片，然后将硅片放在炉子里，硅中的离子就会形成微观氢气气泡；这些气泡会扩大，在硅晶片中形成微小裂缝，会使20μm厚的硅层剥落下来；用金属衬板衬于薄层硅下面，以增加强度。

图7-5 水平生长法制带状硅